低温超导材料

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  低温超导材料汉语拼音:Diwen Chaodao Cailiao;英语:low temperature superconducting material),具有低临界转变温度(Tc<30K),在液氦温度条件下工作的超导材料。

分类

  分为金属、合金和化合物。具有实用价值的低温超导金属是Nb(铌),Tc为9.3K已制成薄膜材料用于弱电领域。合金系低温超导材料是以Nb为基的二元或三元合金组成的β相固溶体,Tc在9K以上。最早研究的是NbZr合金,在此基础上又出现了NbTi合金。NbTi合金的超导电性和加工性能均优于NbZr合金,其使用已占低温超导合金的95%左右。NbTi合金可用一般难熔金属的加工方法加工成合金,再用多芯复合加工法加工成以铜(或铝)为基体的多芯复合超导线,最后用冶金方法使其最终合金由β单相转变为具有强钉扎中心的两相(α+β)合金,以满足使用要求。化合物低温超导材料有NbN(Tc=16K)、Nb3Sn(Tc=18.1K)和V3Ga(Tc=16.8K)。NbN多以薄膜形式使用,由于其稳定性好,已制成实用的弱电元器件。Nb3Sn是脆性化合物,它和V3Ga可以纯铜或青铜合金为基体材料,采用固态扩散法制备。为了提高Nb3Sn(V3Ga)的超导性能和改善其工艺性能,有时加入一些合金元素,如Ti、Mg等。

应用

  低温超导材料已得到广泛应用。在强电磁场中,NbTi超导材料用作高能物理的加速器、探测器、等离子体磁约束、超导储能、超导电机及医用磁共振人体成像仪等;Nb3Sn超导材料除用于制作大量小型高磁场(710T)磁体外,还用于制作受控核聚变装置中数米口径的磁体;用Nb及NbN薄膜制成的低温仪器,已用于军事及医学领域检测极弱电磁信号。低温超导材料由于Tc低,必须在液氦温度下使用,运转费用昂贵,故其应用受到限制。