[科普中国]-超导合金

简介

在非晶态研究的历史上, 对非晶态超导体的研究是比较早的。1954年,在液氦冷却底板上用真空蒸发法获得简单金属的非晶态薄膜, 并且发现不寻常的性质。在液氮冷却底板上用真空蒸发法制备了一系列、过渡族金属薄膜, 并在原位测试了它们的超导转变温度。发现和每种元素的原子平均价电子数的关系与对应的晶态薄膜很不相同。

目前发现的超导体, 大多数的超导电性均起源于电子、声子相互作用。非晶态超导体也不例外, 当然电子能带结构发生了变化, 声子谱发生了更大的变化, 因此材料由晶态变为非晶态, 超导电性发生变化是自然的。测量临界电流密度是检测非晶超导材料无序程度最灵敏的一种方法。如果制备出的非晶超导材料是原子尺度结构无序的, 应该在相干长度范围内是非常均匀的, 此时量子磁通线钉扎作用很弱1。

非晶合金的制备非晶合金的制备方法虽然很多, 但有一个共同点, 即无论从气态或液态冷却到固体,为抑制结晶的发生, 冷却速度要足够快。因此, 在室温下纯金属难以获得稳定的非晶组织。

制备金属玻璃比较容易, 它们的共晶点低于1000℃ , 并且熔化时不易与空气或柑锅起反应。常用的方法是, 将料放入石英喷嘴内, 在感应线圈中熔化, 用气将熔融合金从石英嘴的小孔吹出, 喷射到高速旋转的辊上, 形成金属玻璃薄带。这种方法称为熔融旋转法, 但它不适于以难熔金属为基的合金。

金熔炼成均匀的小球,熔化后迅速打开阀门, 借助气压力差, 使熔体快速地通过石英喷嘴, 喷射到高速转旋的单辊表面, 甩成一宽,加厚的金属玻璃薄带。这个设备的特点是避免了高熔点的活泼金属熔体与柑祸起反应, 缺点是当改变金属元素成分时, 由于密度不同, 母合金球的大小要进行相应调整才能悬浮起来, 这是一个繁琐的过程, 经常要试验多次方能成功2。

超导合金的制造超导合金的熔铸制造方法，包括将高熔点金属锭用电子束法提纯、将较低熔点的海绵活性金属压型成棒，在惰性气体保护下将两者焊接成自耗电极；其特征在于：在真空自耗炉中将自耗电极进行一次大功率熔化，熔化功率为250kW－460kW，各组元熔体滴入深阔的熔池并剧烈搅拌熔体，熔铸成一次超导合金锭；将一次合金铸锭再进行至少一次的大功率熔铸过程1。

总结对金属玻璃进行热处理, 可以获得部分或全部晶化的材料。如果合金成分选择合理,热处理工艺恰当, 有可能获得超导性能良好且仍保持良好力学性能的超导材料。但到目前为止, 所研究的材料都距实用价值较远。用于核聚变的强磁场材料, 必须能耐中子辐照, 金属玻璃材料最有希望。应加强研究在非晶态时最高的。合金, 用恰当的热处理脱溶超导或不超导颗粒, 以提高它的临界电流密度。因此研究以为基的多元合金, 也可望得到核聚变所需角的超导材料。对于、过渡金属的非晶形成规律, 晶化过程结构与性能的关系, 有许多理论问题尚待进一步研究3。