超导材料辐照效应的研究进展

超导材料由于具有一系列的优异特性如零电阻效应、迈斯纳效应、约瑟夫森效应等,已逐渐应用在信息能源、电力交通、科学仪器、医疗技术、国防军事等重要领域,有力推动了国民经济和人类社会的发展。目前,超导材料在强磁场、强辐射、超低温等极端环境下的辐照效应是国内外研究者们普遍关注的热点。在高能粒子轰击作用下,超导材料晶格中的原子发生一系列的碰撞,从而产生大量的辐照缺陷(如离位峰、贫原子区、空位、间隙原子、位错、空洞)、缺陷团以及新的析出相,这些对其超导性能(临界温度TC、临界磁场HC、临界电流IC以及临界电流密度JC等)存在显著影响。本文全面综述了不同超导材料辐照效应的国内外研究进展。按临界温度TC分类,超导材料可分为低温超导材料(TC<25K,主要有NbTi、Nb3Sn和Nb3Al)和高温超导材料(TC>25K,主要有铋系、钇系、MgB2以及铁基超导材料)。重点综述了辐照源(包括中子、离子(He、B、C、O、Ne、Si、Ar、Ti、Ni、Xe、Au、Pb等)、质子、电子以及射线(γ、χ射线))、辐照条件(能量、剂量、温度)、超导材料的初始状态、掺杂(MgO、B、Sn、Ag等)等因素对其超导性能的影响。大量研究表明,超导材料经辐照后可引入缺陷,磁通钉扎强度和密度增大,临界电流密度JC得到改善;此外,增加超导材料中的载流子或改善晶体的有序化可提高其临界温度TC。最后,针对当前超导材料亟待解决的一些关键问题,提出了通过优化材料体系及其制备工艺、热处理、掺杂以及数值模拟与实验相结合等方式改善其辐照效应的技术途径,为超导材料的研究开发和商业化应用提供思路。

不同热处理条件下Bi-2212超导线材的临界性能研究

Bi-2212高温超导材料在4.2K具有优异的磁场载流性能,并且是目前高温超导材料当中唯一可制备成各向同性圆线的材料,可以绞制成大电流的CICC电缆,也是大型超强磁场磁体的首选材料之一。高压热处理技术可以大幅提高材料超导性能。临界电流与n值是超导导线的主要性能参数。本文测量了两组分别经过常压和高压热处理的超导线在不同背景磁场中的临界电流和n值。测试所用Bi-2212导线是以Ag和Ag/Mg合金为基体,采用粉末装管法制备而成,两组导线在890℃下经不同压强热处理。从对比的数据中定性地分析热处理压强和超导线性能之间的关系。

高温超导材料Ag-Mg合金包套力学性能研究

高温超导材料Bi-2212在4.2K具有优异的磁场载流性能,是高场应用的首选材料之一。然而,其塑性差、对应变敏感的特性阻碍了其在实际中的应用。测试了Ag、Ag-Mg合金以及以Ag-Mg合金作为包套的Bi-2212导线在不同温度下的机械性能,结果表明使用Ag-Mg合金做包套可以有效提高Bi-2212线材机械性能,是确保Bi-2212实际应用的有效手段。