超导材料科学与技术 | 周末读书
作者：马衍伟
科学出版社
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马衍伟，中国科学院电工研究所研究员，博士生导师，国家杰出青年基金获得者，中科院“百人计划”入选者，“新世纪百千万人才工程”国家级人选。1996年毕业于清华大学，获工学博士学位；曾先后在日本东北大学金属材料研究所（IMR）和筑波国立材料研究所（NIMS）、法国科学院工作过6年。长期从事超导材料、纳米能源材料以及强磁场下新型功能材料合成及其相关物性研究。
超导技术被誉为21世纪具有重大经济和战略意义的高新技术，在国民经济诸多领域具有广阔的应用前景。超导材料是超导应用发展的基础。本书将全面、系统地论述超导材料的物理基础、发展现状、结构特性和制备过程中一系列关键技术及其应用。全书共10章，首先介绍超导体的基本现象、磁通钉扎及其特性和由磁通钉扎所引起的电磁现象，以及性能测试与表征技术等与超导应用相关的基础知识，其次重点阐述低温超导线材、Bi系高温超导线带材、YBCO涂层导体、MgB2超导线带材以及铁基超导线带材的制备及加工、组织调控、磁通钉扎与传输性能和*新应用进展。本书从理论与实践上体现了当前超导材料及相关科技的国际水平。
对于超导材料而言，要进行大规模强电应用，如制造超导电缆、超导磁体、核磁共振成像以及核聚变装置等，就必须先制备出成百上千米长的线带材，也是一种铁基超导材料走向实际应用的基础。由于铁基超导材料硬度高且具有脆性，难以塑性变形加工，传统的 PIT 法成为首选的技术途径；另外，铁基超导体的超导电流在通过大角度晶界时受到 的衰减相对较小，这一优良特性也使得人们可采用低成本粉末装管工艺进行铁基线带材的制备。
铁基超导线带材的另一种制备方法是采用脉冲激光沉积 PLD 法或分子束外延法在长 基带上沉积铁基超导薄膜。Si 等利用 PLD 法在哈氏合金 C276 上沉积制备了 FeSe0.5Te0.5薄膜，临界电流密度 Jc 在高场下非常优异 (>105 A/cm2，4.2 K & 30 T)[67]。但是相对于 PIT 法，薄膜的制备工艺非常复杂、成本很高。因此，我们主要介绍铁基超导线带材的 PIT 法制备工艺及其国内外研究进展，重点讨论影响铁基超导线带材临界电流密度的因素及相关制备技术等。
10.5.1 粉末装管法
PIT 法是为加工塑性差的超导材料而设计的，由于工艺简单、成本较低，已广泛应用 于 Bi-2223 和 MgB2 超导线带材的制备，商业化超导长线可达上千米 [78]。铁基超导材料与 Bi 系超导材料的加工特性相似，并且铁基超导材料还具有较小的各向异性，因此 PIT 法非常适合铁基超导线带材的制备研究。从实际应用来看，PIT 法也是非常有吸引力的，它所使用的材料成本低而且机械加工工艺简单，容易实现规模化生产。
PIT 法的基本工艺流程是先在 Ar 气氛下将铁基先驱粉末混合均匀后装填入金属管中， 然后通过旋锻、拉拔和轧制等冷加工工序形成线材或带材，最后在保护气氛下对已成型的 线带材进行热处理，形成连接性良好的铁基超导线带材，如图 10-15 所示 [11]。根据装入金属管中原料的不同，PIT 法可以分为原位法和先位法，前者是将先驱粉末均匀混合后装入金属管中，在拉拔轧制成线带材后再通过烧结反应形成超导相，后者则是将已烧结成超导相的粉末装入金属管中进行加工。原位法制备工序相对简单，但是只能进行一次研磨混合–烧结，样品成分不均匀，并且容易在后续热处理时因化学反应产生孔洞，超导芯致密度低。先位法的优点在于其通过多次研磨–烧结工艺，可以获得较高的相纯度和致密度更高的超导芯。目前，采用先位法制备铁基超导线带材已经成为主流的制备方法。
图10-15 PIT 法制备铁基超导线带材的工艺流程
相对于其他体系的铁基超导体，122 体系铁基超导线材的临界电流密度提高迅速，这与其容易合成出高纯超导相有关。鉴于目前 122 体系铁基超导线材的临界电流密度远超其他体系线材且已经达到实用化水平，因此最有可能成为首先获得强电应用的铁基超导体。下面以 122 铁基超导线带材为例，详细介绍其制备工艺流程。首先通过固相反应法制备超导前驱粉。由于 122 铁基超导体的原料，如 Sr/Ba、K、Fe、As 等比较活泼，整个制备过程需要在真空或者惰性气体保护下进行，包括原料称量、前驱粉的研磨和装管等。在 Ar 气氛的保护下将高纯度的原材料按比例混合，采用行星式球磨机在 200 ∼ 500 r/min 下球磨 10 h， 目的是粉碎较硬的 Sr、Ba 等块状原料，同时保证所有元素混合均匀。将研磨均匀的先驱粉装入 Nb 管中并砸实，然后将装有原始粉的 Nb 管采用氩弧焊封入铁管中，最后将铁管放入高温烧结炉中进行 35 h 的 900 ℃ 热处理。
随后，在 Ar 气氛的保护下将前驱粉研磨均匀并根据实际需要进行掺杂，然后将充分混合的前驱粉装入金属管中，并在其两端填入金属堵头，防止加工过程中前驱粉损失。对金属管进行旋锻、拉拔加工，得到具有一定直径的超导线材。如果直接对线材进行二次热处理便可以得到铁基超导圆线；如果继续对其进行轧制加工，便可以得到具有一定厚度的生带，最后将带材放入高温热处理炉或者热压烧结炉中进行一定温度的热处理，最终制成性能良好的铁基超导带材。
铁基超导线带材的主要制备设备如图10-16所示，主要包括 (a) 手套箱、(b) 行星式高能球磨机、(c) 拉床、(d) 轧机等。手套箱能够提供氧和水含量低于 0.1ppm 的氩气环境， 确保活泼元素不被氧化；行星式球磨机的转速在 0 ∼ 547 r/min 连续可调，正反转均可；拉床可以将粗的金属管加工成细的超导圆线，拉床可拉拔的最大长度为 9 m，根据放入模具的不同，可以进行不同尺寸的拉拔；轧机两个轧辊的间距在 1.8 mm 至 0.1 mm 连续可调， 可根据实际需要轧制不同厚度的带材。铁基超导线带材高温热处理设备主要为高温管式炉。管式炉能够通入氩气，同时能够保证在 900 ℃、10 cm 的范围内温差小于 5 ℃，为线带材的烧结提供稳定的高温环境。
图10-16 铁基超导线带材制备设备 (a) 手套箱；(b) 行星式高能球磨机；(c) 拉床；(d) 轧机
为了推进铁基超导体的实用化进程，国内外众多研究组开展了铁基超导线带材的制备研究工作，一方面致力于提高超导线带材强磁场下的临界电流密度 Jc，另一方面从实际应用出发，研制高性能铁基超导长线，促进其应用。目前主要研究单位包括中国科学院电工研究所 (后文简称电工所)、日本国立材料研究所 (NIMS)、美国国家高场实验室、东京大学、意大利热那亚大学、日本产业技术综合研究所 (AIST)、澳大利亚卧龙岗大学、西北有色金属研究院、东南大学、天津大学等，其中我国在高性能铁基超导材料的研制中一直走在世界前列。铁基超导线带材的发展历程如图 10-17 所示。目前，铁基超导线带材正处于快速发展的研发阶段。铁基超导体的突出优点是上临界场极高、强磁场下电流大、各向异性较小等，有望成为 4.2 ∼ 30 K 温区超高场磁体应用的主要实用超导材料，市场潜力大。
图10-17 铁基超导线带材的发展历程
10.5.2 铁基超导线带材的早期研究
2008年4月，电工所率先采用原位 PIT 法研制出 Fe/Ti 包套的LaFeAsO0.9F0.1(La-1111) 超导线材和 Ta 包套 SmFeAsO1−xFx(Sm-1111) 超导线材 [79,80]，开启了铁基超导线带材的制备研究。如图 10-18所示，La-1111 线材采用铁作为包套材料，长约 0.7 m，直径为 2 mm，临界转变温度达到 24.6 K[79]。图 10-19(a) 给出了 Sm-1111 超导芯零场下电阻率随温度变化的曲线 [80]。从图中可以看到，F 掺杂量 x ＝ 0.35 样品的 Tc 约为 52 K， RRR = ρ(300 K)/ρ(55 K) 为 2.8。图 10-19(b) 为 Sm-1111 线材磁化临界电流密度随磁场变化的曲线[80]。可以看到，Sm-1111 粉末样品 5K 下的临界电流密度为 2×105 A/cm2， 并且随磁场升高变化很小，这表明该样品晶粒内具有很强的磁通钉扎能力。然而，Sm-1111 的整体临界电流密度在 5K 时只有 3.9×103 A/cm2，主要原因可能是存在较多的杂相和孔洞。同年8月，西南交通大学采用原位 PIT 法制备了 Ta 包套的 SmFeAsO0.8F0.2 线材 [81]， Tc 达到 52.5 K。2009年2月，电工所又制备出 Nb 包套的 Sr1−xKxFe2As2 超导线材 [82]， 样品的转变温度达到 35.3 K，磁测 Jc 在 5K，0T 下达到 3.7 ×10 A/cm2，上临界场超过 140T。2009年6月，日本 NIMS 制备了临界转变温度为 11K 的 Fe(Se, Te)/Fe 超导带 材 [83]。虽然早期线材样品的性能非常低，但是这些工作为后来的铁基超导线带材的研究和 发展奠定了基础。
图10-18 (a)LaFeAsO1−xFx 铁基超导线材；(b) 横截面图和(c) 纵截面[79]
在铁基超导线带材制备研究的初期，包括 1111、122 和 11 系铁基超导材料均得到较为广泛的研究，以筛选哪种铁基超导材料更适合于制备超导线带材。在这一时期，受限于对铁基超导材料认知水平的不足和工艺的复杂性及不确定性，采用 PIT 法制备的铁基线带 材往往存在着超导芯致密度低、杂相多、性能较差等问题，因此，研究者致力于采用各种 新方法提高其磁场下的临界电流密度。
图10-19 (a) SmFeAsO1−xFx 超导芯零场下电阻率随温度变化的曲线；(b) SmFeAsO1−xFx 线材磁化 Jc 随磁场变化的曲线
10.5.3 包套材料的选择
在 PIT 法中，包套材料的选择非常重要，因为它会影响超导线材的冷加工工艺和热处理条件，而且铁基超导线带材需要经过一定时间的高温热处理，也要求所采用的包套材料尽量避免与超导芯反应。早期采用 Fe、Nb 和 Ta 包套所制备的 1111 线材中都出现了几十 µm 厚的反应层，没有测量到传输电流。122 体系的成相温度要普遍低于 1111 体系 [79,80]， 但是研究发现采用 Nb 包套制备的 Sr0.6K0.4Fe2As2(Sr-122) 线材中同样存在 10 ∼ 30 µm 的反应层 [82]，如图 10-20 所示。为此，电工所研究组详细研究了高温烧结后 Nb、Ta 和 Fe/Ti 包套材料与 Sm-1111 超导芯连接处的成分变化 [84]。结果表明在包套材料和超导芯连接处均有厚度为 60 ∼ 200 µm 的反应层，进一步分析证明反应层有大量的 As 元素富集。这说明 1200 ℃ 高温下易挥发的 As 元素与包套材料发生了严重反应，生成电绝缘的砷化物，从而阻碍了超导电流在界面上的传输。同时，由于 As 元素向包套的扩散反应，超导芯成分发生了较大的偏差，增大了孔洞生成率，导致超导性能下降。
图10-20 Sm-1111/Ta 线材的典型横截面，热处理温度为1180 ℃；(b) Sr-122/Nb 线材的纵向截面，热处理温度为1180 ℃。很明显，两种线材的超导芯和包套之间都出现了较厚的反应层
2009 年，电工所将银作为内层包套、铁作为外层硬质包套，制备出 Fe/Ag 包套的 Sr-122 线材和带材，经过 900 ℃/35 h 热处理后，超导芯与银之间未发现反应层，如图 10-21所示 [85]，成功解决了包套反应的难题，在国际上首次在铁基超导线带材中检测到超导传输 电流。对该 Sr-122 线带材横截面的观察发现，银包套没有和超导相发生反应。能谱分析也证实了超导芯的超导成分未发生明显偏差，As 和 Sr 元素没有扩散到 Ag 包套中。虽然该带材的临界传输电流密度 Jc 在 4.2 K 和零场下只有 500 A/cm2，但打破了铁基线带材没有传输电流的僵局。随后很多国外知名小组如日本 NIMS、东京大学、美国佛罗里达大学等跟进采用 Ag 包套制备了铁基线带材，都发现 Ag 与超导相具有极好的相容性 [86−88]。迄今为止，Ag 已经被证明是制备铁基超导线带材理想的包套材料，具有可加工性好、化学稳定性强的优点，无论是作为 122 还是 1111 铁基超导体的包套材料，都能在 900 ℃ 下 30 h 以上的热处理后仍然不与超导芯发生反应。
图10-21 铁银复合包套Sr0.6K0.4Fe2As2 线带材的(a) 横截面和(b) 超导芯–银界
采用原位 PIT 法制备铁基超导线带材过程中，原料直接装在金属管中，而铁基超导原料中含有比较活泼的元素，比如 K、As、F 等，这些元素直接与金属包套进行接触，在高温下很容易发生反应。通过降低 Sm-1111 多晶样品的烧结温度，人们发现在 1000 ℃ 烧结的样品中，起始转变温度能够达到 56.1 K，在 850 ℃ 的烧结温度下 Tc 也能达到 53.5 K[89]， 也就是说，在小于 1000 ℃ 的烧结温度下同样可以使 Sm-1111 成相。Ag 的化学性质比较稳定，但是其熔点比较低，约为 962 ℃。电工所通过 850 ∼ 900 ℃ 的烧结制备了 Ag 包套的 Sm-1111 铁基超导线材 [90]，发现在 4.2 K 自场下 Jc 能够达到 1300 A/cm2，这说明 Ag 包套与 1111 体系的相容性也较好。
除了 Ag，人们使用较多的包套是银基复合材料，如 Ag/Fe、Ag/Cu、Ag/不锈钢、 Ag/Monel 等 [91]。这里 Ag 仅起到隔离层的作用，防止超导芯与其他金属反应。这种方法既可以提高线带材的机械强度，还可以大大降低 Ag 的使用量，节省制造成本。美国国家高场实验室和东京大学团队倾向于采用 Ag/Cu 复合包套制备高性能 122 铁基圆线，而 NIMS 和电工所发现高强度 Ag/不锈钢包套可极大地提高样品的临界电流性能。另外，人们也在积极探索使用其他单金属包套制备超导线带材的可能性。NIMS 团队系统研究了不同包套材料对 Sm-1111 超导线材性能的影响 [92]，发现 Cu 与超导芯的反应程度最弱。对于 122 体系来说，Cu 与超导芯会发生反应，导致线带材失去超导载流能力。电工所采用热压 方法，在降低烧结温度的基础上制备了 Cu 包套的铁基超导带材，性能达到 3.5×104 A/cm2(4.2 K, 10 T)，展现了良好的应用前景 [93]。另外，Fe 同样可以作为包套材料，而且其价格优势更为突出。虽然 Fe 包套容易与铁基超导材料发生反应，但是 Fe 的机械轧制性能要好于 Ag 包套。为了避免包套与超导芯发生反应，Fe 包套线带材的热处理时间必须很短。研究表明采用短时高温快烧工艺 (1100 ℃ /(1 ∼ 15) min) 可以获得传输性能良好的 Fe 包套 Sr0.6K0.4Fe2As2 带材 [94]。进一步研究发现在 900 ℃ 高温下热处理时间小于 60 min 的 122 线带材中，Fe 包套与超导芯界面清晰，只有微量的反应和扩散，这样既保证了超导相的成相，又避免了超导芯与铁包套反应 (图 10-22(a))。但是热处理时间超过 120 min 后，反应和扩散明显，界面处存在 5 ∼ 15 µm 的扩散层 (图 10-22(b))，线带材的传输性能急剧下降。因此，如果热处理时间短，Fe 和 Cu 也是可考虑的包套材料。
图10-22 热处理后Sr-122 带材的截面图 (a)30 min；(b)120 min
综上所述，制备铁基超导线带材可以使用多种包套材料，如 Ag、Fe、Cu、不锈钢或 复合包套 Ag/Fe、Ag/Cu、Ag/不锈钢、Ag/Monel 等。而与此形成对比的是铋系高温超导线带材的包套材料只能使用 Ag 或 Ag 合金，因为铜基氧化物在热处理过程中需要通过 Ag 层透氧，才能保持超导电性。
序一
序二
前言
第1章 绪论 1
1.1 超导电性的发现 1
1.2 超导材料的发展历程 2
参考文献 6
第2章 超导体的基本特性和相关理论 7
2.1 零电阻效应 7
2.2 临界磁场和临界电流 8
2.3 完全抗磁性 10
2.4 超导材料的种类 12
2.5 伦敦理论 15
2.5.1 二流体模型 15
2.5.2 伦敦理论与磁场穿透深度 16
2.6 金兹堡–朗道(G-L)理论 18
2.6.1 G-L理论的两个特征参数：穿透深度和相干长度 20
2.6.2 磁通量子效应 23
2.7 超导体的微观机理——BCS理论 24
2.7.1 实验基础 25
2.7.2 库珀对 26
2.7.3 BCS理论概述 28
参考文献 29
第3章 超导材料的应用物理基础——磁通钉扎与电磁特性 30
3.1 引言 30
3.2 第II类超导体的磁化曲线和相图 31
3.3 磁通线及其结构 32
3.4 磁通钉扎中心和钉扎力 36
3.5 临界态比恩模型 39
3.6 磁滞回线与不可逆场 41
3.6.1 磁滞回线 41
3.6.2 不可逆场 42
3.7 磁通运动的种类 43
3.7.1 磁通流动 43
3.7.2 磁通蠕动 44
3.7.3 磁通跳跃 45
3.7.4 增强稳定性的措施 47
3.8 交流损耗 48
3.8.1 磁滞损耗 49
3.8.2 耦合损耗 50
3.8.3 自场损耗 52
3.9 实用超导材料及其应用要求 54
3.9.1 高临界参数 54
3.9.2 强电应用对超导导线的要求 58
参考文献 60
第4章 超导材料的物性测量与微观结构表征技术 62
4.1 引言 62
4.2 超导材料物性的测量 62
4.2.1 临界转变温度的测量 63
4.2.2 临界磁场的测量 67
4.2.3 临界电流密度的测量 70
4.2.4 实用化性能的测量 75
4.3 微观结构表征技术 78
4.3.1 热重和差热分析 78
4.3.2 光学显微镜 79
4.3.3 X射线衍射 80
4.3.4 扫描电子显微镜及能谱分析 82
4.3.5 透射电子显微镜 83
4.3.6 电子背散射衍射 84
参考文献 85
第5章 低温超导材料 87
5.1 引言 87
5.2 NbTi合金 88
5.2.1 NbTi合金相图 88
5.2.2 成分对NbTi合金性能的影响 90
5.2.3 NbTi超导体的制备技术 91
5.2.4 人工钉扎NbTi超导体的制备技术 105
5.2.5 实用NbTi线材小结 109
5.3 Nb3Sn超导材料 111
5.3.1 A15化合物简介 111
5.3.2 Nb3Sn超导体 113
5.3.3 Nb3Sn线材的制备方法 118
5.3.4 Nb3Sn线材的临界电流密度 128
5.3.5 Nb3Sn线材的机械性能 143
5.4 Nb3Al超导材料 149
5.4.1 Nb3Al超导体的物理特性 150
5.4.2 Nb3Al超导线材的制备技术 155
5.4.3 小结 162
参考文献 162
第6章 氧化物高温超导材料的结构、物性和磁通钉扎 168
6.1 引言 168
6.2 氧化物高温超导体的晶体结构 169
6.2.1 钙钛矿型结构简介 169
6.2.2 氧化物高温超导体的层状结构特征 170
6.2.3 氧化物超导体的晶格常数 176
6.3 影响临界转变温度的几个关键因素 177
6.3.1 氧含量和载流子浓度对Tc的影响 178
6.3.2 CuO2层数对Tc的影响 181
6.3.3 掺杂对Tc的影响 182
6.3.4 压力对Tc的影响 184
6.4 氧化物超导体的超导特性 185
6.4.1 相干长度和各向异性 186
6.4.2 超导能隙 188
6.4.3 临界磁场及其各向异性 189
6.4.4 氧化物超导体的临界电流密度 193
6.4.5 晶界弱连接 198
6.5 氧化物高温超导体的磁通钉扎特性 204
6.5.1 磁通物质和磁通相图 206
6.5.2 高温超导体中的本征钉扎 208
6.5.3 磁通钉扎机制及分类 209
6.5.4 热激活磁通蠕动 214
6.5.5 磁通涡旋玻璃–液态转变与E-J曲线 220
6.5.6 不可逆线 223
6.5.7 尖峰效应 226
参考文献 229
第7章 Bi系高温超导线带材 233
7.1 引言 233
7.2 Bi系超导体的结构特征及相关物理性质 233
7.3 Bi系超导体的相图 238
7.3.1 Bi-2212相 240
7.3.2 Bi-2223相 242
7.4 Bi系超导体的织构化 245
7.5 Bi-2223高温超导带材的制备技术 247
7.5.1 前驱粉的合成 248
7.5.2 冷加工工艺 253
7.5.3 热处理工艺 260
7.5.4 高压热处理 265
7.6 微观结构对临界电流密度的影响 267
7.6.1 超导芯致密度 267
7.6.2 织构化 268
7.6.3 第二相和缺陷 272
7.6.4 银/超导芯的界面结构 275
7.7 Bi-2223/Ag带材的临界电流密度 278
7.7.1 不同温度下的Jc(B)特性 278
7.7.2 Bi-2223带材Jc的弱连接特性 281
7.7.3 提高Jc的途径 283
7.8 临界电流传输模型 283
7.9 Bi-2223带材实用化性能研究进展 287
7.9.1 力学性能 288
7.9.2 交流损耗 291
7.9.3 价比和市场竞争力 293
7.10 Bi-2212高温超导线材 293
7.10.1 Bi-2212线材发展简况 294
7.10.2 Bi-2212线材制备技术 295
7.10.3 Bi-2212线材的熔融热处理工艺 299
7.10.4 Bi-2212线材的微观组织 308
7.10.5 前驱粉末的影响 313
7.10.6 渗漏问题 315
7.10.7 临界电流密度 316
7.10.8 小结 318
参考文献 318
第8章 第二代YBCO高温超导带材 324
8.1 YBCO超导体的晶体结构及晶界特征 324
8.2 YBCO高温超导带材的制备技术 329
8.2.1 YBCO高温超导带材的结构 329
8.2.2 金属基带及其制备技术 331
8.2.3 缓冲层 344
8.2.4 超导层 358
8.3 超导层的厚度效应 375
8.4 人工磁通钉扎技术 380
8.4.1 人工钉扎中心 381
8.4.2 提高超导磁通钉扎的途径 387
8.5 临界电流密度的各向异性 399
8.6 基于REBCO带材的高温超导磁体研究进展 403
8.7 涂层导体总结和展望 405
8.8 高温超导块材 406
8.8.1 YBCO体系的相图 406
8.8.2 YBCO块材的制备方法 408
8.8.3 高温超导块材的性能与发展 413
参考文献 417
第9章 MgB2超导线带材 427
9.1 引言 427
9.2 MgB2的晶体结构及相关物理性质 428
9.2.1 MgB2的晶体结构 428
9.2.2 MgB2的电子结构 428
9.2.3 MgB2的超导机理 429
9.2.4 MgB2的物理化学性质 430
9.3 Mg-B体系相图及成相热力学研究 433
9.3.1 Mg-B体系相图 433
9.3.2 MgB2成相热力学与动力学研究 436
9.4 MgB2超导体的多孔性 441
9.5 MgB2超导体的制备方法 443
9.5.1 MgB2多晶块材 444
9.5.2 MgB2单晶样品 445
9.5.3 MgB2超导薄膜 446
9.6 MgB2超导线带材的制备方法 448
9.6.1 扩散法 448
9.6.2 连续装管成型工艺 449
9.6.3 粉末装管法 450
9.6.4 中心镁扩散法 451
9.7 MgB2线带材的PIT制备技术 452
9.7.1 粉末原料 452
9.7.2 包套材料的选择 454
9.7.3 机械加工工艺 457
9.7.4 热处理工艺 461
9.8 提高MgB2线带材临界电流密度的主要方法 464
9.8.1 化学掺杂 466
9.8.2 提高晶粒连接性 487
9.8.3 提高晶界钉扎的方法 492
9.8.4 PIT法线带材小结 498
9.9 中心镁扩散法制备MgB2线材 501
9.9.1 IMD工艺特点 502
9.9.2 影响IMD线材超导性能的主要因素 502
9.9.3 IMD线材的实用化研究 507
9.10 MgB2线材的应用研究 514
9.11 展望 516
参考文献 517
第10章 铁基超导线带材 525
10.1 前言 525
10.2 铁基超导体的晶体结构和基本特征 526
10.2.1 1111体系 526
10.2.2 122体系 527
10.2.3 111体系 528
10.2.4 11体系 528
10.2.5 新型结构体系 529
10.2.6 晶体结构与超导电性的关系 529
10.3 铁基超导体的相图 530
10.3.1 1111体系的相图 531
10.3.2 122体系的相图 532
10.3.3 11体系的相图 533
10.4 铁基超导体的超导特性 534
10.4.1 临界转变温度 535
10.4.2 上临界场 536
10.4.3 临界电流密度 538
10.4.4 晶界载流能力 540
10.5 铁基超导线带材的制备技术 542
10.5.1 粉末装管法 543
10.5.2 铁基超导线带材的早期研究 545
10.5.3 包套材料的选择 546
10.5.4 铁基超导前驱粉末 549
10.5.5 冷加工工艺 552
10.5.6 热处理工艺 556
10.6 铁基超导线带材载流性能的提高研究 560
10.6.1 元素掺杂 560
10.6.2 先位PIT法 566
10.6.3 晶界弱连接效应与轧制织构法 569
10.6.4 超导芯致密化工艺 572
10.6.5 高性能122超导带材的微结构与载流性能影响机制研究 588
10.6.6 高性能122铁基超导带材磁通钉扎研究 593
10.7 其他体系铁基超导线带材的制备研究 599
10.7.1 11体系 599
10.7.2 1111体系 602
10.7.3 其他新型体系铁基超导线材 604
10.8 铁基超导涂层导体研究 605
10.9 铁基超导线带材实用化研究及应用探索 606
10.9.1 高强度铁基超导线带材 606
10.9.2 多芯铁基超导线带材 608
10.9.3 各向异性 609
10.9.4 力学性能 610
10.9.5 热导特性 611
10.9.6 交流损耗 613
10.9.7 铁基超导长线 614
10.9.8 超导接头 614
10.9.9 超导线圈 615
10.10 小结与展望 617
参考文献 617
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