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鈮鈦系多元合金超導材料
鈮鈦系多元合金超導材料(superconducting material of many element alloy inNb-Ti system)
在Nb-Ti二元系中添加一種或兩種金屬元素而制得的多元鈮鈦系合金超導材料。20世紀60年代末，先是在Nb-Zr二元合金中加入第三種金屬(如鈦)，隨后是在Nb-Ti二元合金中分別添加鋯、鉿、鉭等第三種金屬元素，制得了三元合金超導材料。此外，還向Nb-Ti二元合金同時添加兩種金屬元素(鋯、鉿或鋯、鉭)，獲得四元合金超導材料。
為了建立三級磁體材料，1970年以來，國際上生產(chǎn)了Ti10-Zr40-Nb50，Ti60-Zr5-Nb35等三元合金超導材料。這兩種超導材料，前者在低場有高的臨界電流密度(Jc)，后者在高場下有較優(yōu)的Jc性能。一些三元合金超導材料的組分列于表中。
一些三元合金超導材料的組分和性能
| 組分(原子分數(shù))／％ | ??臨界溫度 | ????場強H | ????Jc(4．2K)／A·cm-2 | ????Jc(1．8K)／A·cm-2 | ||
| ? ??Ti????Zr????Nb????Ta |
????Tc／K ? |
??(4．2K)／T ? |
? ????4T |
? ????8T |
? ????9T |
? ????14T |
| ????10????40????50 ????60????5????35 ??62．7????2．5????34．8 ??62．5????2．5????35 ??57．6????2．5????39．9 ????65?????????????????????? 25????10 |
????10．3 ????8．6 ? ? ? ? |
????l0．5 ????11．3 ????10．1 ????10．1 ????10．5 ? |
?3．5×105 ?1．0×100 ? ? ? ? |
?5．0×100 ?4．2×100 ? ? ? ? |
?1．0×100 ?3．0×104 ? ? ? ? |
? ? ? ? ? ????1×104 |
除表中的三元合金超導材料外，Ti66.7--57.3-Hf0.3-Nb33--42、Ti37-Hf3-Nb40等三元合金超導材料的臨界溫度(Tc)較NbTi二元合金的稍有下降，但其Jc有所改善。還有Ti43--84-Nb11--40- V5--17三元合金超導材料的Jc是不及Nb30Ti70二元合金的。有用鉭替代Ti-Zr-Nb三元合金中的鋯，該三元合金超導材料的種類有4種：Ti70--Nb29．7--Tao．3；Ti50～75--Nb20～45--Ta5；Ti62--Nb35--Ta3(Ti-48Nb-8Ta)；Ti65-Nb25-Tal0(Ti-32Nb-25Ta)等。在Nb-Ti-Ta三元合金超導材料中高鉭含量(10％～25％)的Nb-Ti-Ta三元合金超導材料，在1．8K溫度的上臨界場(Hc2)較Nb-Ti二元合金的大1．5T。此外，它們在超流氦溫度(約2K)和10T、12T以及13T場強下的Jc較二元合金的分別要高15％、85％及330％。
在研究三元合金超導材料的基礎上，還研究了Ti-Zr-Hf-Nb、Ti-Zr-Nb-Ta(Ti61-Zr6-Nb27-Ta6)等4元合金超導材料，它們在低場下的Jc一般較二元合金的優(yōu)，而在高場下Jc性能比二元合金的要低些。
1980年Ti62.5-Zr0.5-Nb35三元合金超導材料用于1MW磁流體發(fā)電機與磁懸浮列車的線圈。特別為科學界關注的是，在超流氦溫度下高鉭含量的Nb-Ti-Ta三元合金超導材料提高應用場強，可應用于11～13T的超導磁體。
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