[应用]超导材料论文

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1、超导材料一、超导材料的基本介绍1973年，人们发现了超导合金一一觇错合金，其临界超导温度为23.2K,该记录保持了13年。1986年，设在瑞士苏黎世的美国IBM公司的研究屮心报道了一•种氧化物(鯛一顿一铜一氧)具有35K的高温超导性，打破了传统“氧化物陶瓷是绝缘体”的观念，引起世界科学界的轰动。此后，科学家们争分夺秒地攻关，几乎每隔几天，就冇新的研究成果岀现。1986年底，美国贝尔实验室研究的氧化物超导材料，其临界超导温度达到40K,液氢的“温度壁垒”(40K)被跨越。1987年2月，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤相继在锂一倾一铜一氧系材料上把临界超导温度捉高到90K以上，

2、液氮的禁区(77K)也奇迹般地被突破了。1987年底，铠一锁一钙一铜一氧系材料乂把临界超导温度的记录提高到125Ko从1986-1987年的短短一年多的吋间里，临界超导温度竟然提高了100K以上,这在材料发展史，乃至科技发展史上都堪称是一大奇迹！高温超导材料的不断问世，为超导材料从实验室走向应用铺平了道路。二•、超导材料的分类超导材料按其化学成分可分为元素材料、合金材料、化合物材料和超导陶瓷。①超导元素：在常压下有28种元素具超导电性，其中锐(Nb)的Tc最高，为9.26Ko电工屮实际应用的主要是锐和铅(Pb,Tc=7.201K),已用于制造超导交流电力电缆、高Q值谐振腔等。②合金

3、材料：超导元素加入某些其他元素作合金成分，可以使超导材料的全部性能提高。如最先应用的锐错合金(Nb-75Zr),其Tc为10.8K,lie为8.7特。继后发展了锐钛合金，虽然Tc稍低了些，但lie高得多，在给定磁场能承载更大电流。其性能是Nb-33Ti,Tc=9.3K,Hc=11.0特；Nb-60Ti,Tc=9.3K,Hc=12特(4・2K)。目前觇钛合金是用于7〜8特磁场下的主要超导磁体材料。規钛合金再加入钮的三元合金，性能进一步提高，Nb-60Ti-4Ta的性能是，Tc=9.9K,Hc=12.4特(4.2K)；Nb-70Ti-5Ta的性能是,Tc=9.8K,Hc=12.8特。③

4、超导化合物：超导元素与英他元素化合常冇很好的超导性能。如已大量使用的Nb3Sn,其Tc二1&IK,Hc=24.5特。其他重要的超导化合物还有V3Ga,Tc二16.8K,He二24特；Nb3Al,Tc二18.8K,He二30特。④超导陶瓷：20世纪80年代初，米勒和贝德诺尔茨开始注意到某些氧化物陶瓷材料可能冇超导电性，他们的小组对一些材料进行了试验，于1986年在锄一钞I—铜一氧化物中发现了Tc=35K的超导电性。1987年，中国、美国、H本等国科学家在锁一铠一铜氧化物屮发现Tc处于液氮温区有超导电性，使超导陶瓷成为极有发展前景的超导材料。三、超导材料的制备超导材料的制备方法很多，以

5、前较为常用的冇液相淬火法，离子轰击法，气相淬火法。化学气相沉积法CVD,表面扩散法和固态扩散法（青铜法）等等，对于高温超导陶瓷材料的制备而言，这些方法可以借鉴，但主耍是运用一些化学和物理技术和方法，这里更趋向于釆用陶瓷工艺制备。首先必须明确的是，发展超导材料的关键在于有效地运用科学方法，控制工艺参数，以形成超导相而避免其他不利的物质或杂质生成，努力使超导材料的超导相含量增高，英至是单一超导相，提高转变温度，力求达到液氮温区或者干冰区，甚至追求室温超导体的制备为最终目标。目前的工作重点在于捉高临界电流密度（Jc）和改善机械性质（KC和强度），这方而的研究刚起步。下面介绍一些常见的合成

6、方法：（1）固相合成法：原料是采用卩03（纯度为85%）,BaO（纯度为85%）或加°2（纯度80%）,50（纯度98%）,CuO（纯度99%）,按名义组成为TlBaCaCu2°>TlBaCaCu.Oy,TlBaCaCuOy,Tl2BaCa2Cu3Oy配料，经充分研磨混匀，然后，将混合料在500Mpa在压强卜•冷压成型，将成型的圆片放置在钠板或氧化铝板上，在电阻炉内通空气进行烧结，烧结温度为740-860°C,烧结时间4-8h,以后随炉冷却，制备出高Tc（超导转变临界温度）的样品。在不同温度下进行烧结，采用热分析法进行观测，发现在800°C以上，样品已有严重的失重，加热温度再高，失

7、重加剧。但另一方向，要充分反应以形成更高转变温度的超导相，又需较高的烧结温度，因而只有合理控制工艺条件,采用快速升温，使原料中易挥发的卩。3迅速达到熔化，并同其他组成发生固一液反应，快速生成较稳定的物相，这样可大大减少在烧结过程TL的损失，获得在Tc为120K的超导体陶瓷。（2）均匀溶胶一凝胶合成法先将铜粉在热硝酸中煮溶，再添加Y（NO3）3和&ZCO3，因为溶液中PH值非常'低，其屮会形成少量的BaO,徐徐加入氢氧化钱，使溶液PH值超过7,BaO溶解，形成透明的绿兰