一、EPMA对Nb_3Sn超导材料研究Ⅲ:原位法Nb_3Sn热处理过程中的元素扩散分布（论文文献综述）
张科[1]（2016）在《ITER用Nb3Sn超导线材微结构与电磁特性的研究》文中研究表明国际热核聚变实验堆（ITER）计划,其目标是建造一个核聚变实验堆,验证和平利用核聚变能的科学和技术可行性。由于Nb3Sn超导线材具有高的临界电流密度,因此主要用来制作在最高场为11.8T磁场工作的环向场（TF）线圈。为了满足磁体在严苛的条件下运行稳定,ITER项目对Nb3Sn超导线材提出了具有挑战性的技术要求,即在既定铜与非铜区体积比（1.0±0.1）和热处理制度下,要求超导线具有较高的临界电流密度（Jc>720A/mm2@12T、4.2K）和较低的磁滞损耗（Qh<500mJ/cm3@±3T、4.2K）。本论文分别采用青铜法和内锡法制备了ITER项目TF线圈用Nb3Sn超导线,并对线材制备工艺、微观结构及超导性能展开了系统的研究。通过对Nb3Sn超导线材的结构设计和加工工艺进行优化,获得了提高临界电流密度和降低磁滞损耗的线材的关键设计和加工参数。青铜法线材的关键因素为采用细小的纯Nb芯丝有利于获得更高的Jc,芯丝间距大于1μm时能保证Qh较低,采用纯Nb阻隔层的Qh要远高于采用纯Ta阻隔层的线材,低于500℃退火能降低芯丝预反应,线材Jc和n值较高。内锡法线材采用29.2%的Nb含量具有适中的Jc和Qh,亚组元中增加隔断有效减小了Nb芯丝的耦合,能大幅降低Qh水平。采用M.D.Sumption等人提出的模型计算了有效芯丝直径,计算结果与测量磁化强度后计算值非常接近,该模型很好解释了亚组元中增加隔断后降低磁滞损耗的原因。系统研究了热处理制度对微观结构和超导性能的影响。对于青铜法线材,延长575℃的保温时间对于临界电流密度没有影响,延长650℃的保温时间临界电流密度有小幅下降,将最终保温温度从650℃提高到675℃后,Jc和Qh都有明显的下降。对于内锡法线材,630℃热处理后芯丝反应不完全,670℃热处理后Nb3Sn晶粒长大,650℃热处理后芯丝反应程度、晶粒尺寸都处于适中的水平,延长650℃保温时间,有效芯丝直径deff增加,磁滞损耗大幅度提高。综合考虑,575℃/100h+650℃/100h是两种线材最合适的热处理制度。研究了Nb3Sn相的生长动力学,青铜法线材的时间指数n小于0.5,说明扩散控制步骤是晶界扩散,而内锡法线材时间指数n约为0.5,说明体扩散和晶界扩散共同在起作用。采用非原位法对成相热处理过程进行了系统研究,揭示了内锡法Nb3Sn线材热处理中Cu-Sn中间相的演变规律。热处理过程第一阶段210℃的低温热处理使Sn和Cu结合为熔点更高的ε和ε相;第二阶段340℃和第三阶段450℃促使ε和ε相的分布更均匀;第四阶段575℃保温获得均匀的α相Cu-Sn合金;最终650℃保温阶段形成有序、晶粒均匀的Nb3Sn超导相。采用EDS分析了线材中添加的第三元素Ti在热处理中的分布规律。内锡法线材中的Ti元素开始以Ti6Sn5的形式存在,在450-575℃的范围内反应生成CuSnTi三元化合物进入到了Nb芯丝中,最终Nb3Sn层中的Ti元素的含量为0.570.90wt.%。青铜法中的Ti以CuSnTi的形式存在,Ti在340℃后扩散到Nb-Ta芯丝中,热处理结束后芯丝中的Ti含量约为0.4wt.%。热处理后两种线材中的Cu-Sn基体都几乎不含Ti元素。研究了热处理中孔洞的形成原因,青铜法和内锡法Nb3Sn线材芯丝间的孔洞都是由于Kirkendall作用产生的,而内锡法Nb3Sn线材中Sn芯区域的孔洞则是由于热处理过程中不同中间相的密度差异所致。完成了两种方法制备的Nb3Sn线材的全面性能评价。分析了内锡法Nb3Sn线材对应力应变的敏感性规律,采用偏量应变定标模型较好拟合了Nb3Sn线材临界电流随轴向应变的变化曲线。内锡法Nb3Sn线材WST01CW0007由于线材绕制和热处理所产生的预应变为-0.078%,可逆应变极限值为+0.23%,而WST01CW0014的预应变为-0.066%,可逆应变极限值为+0.3%。内锡法Nb3Sn线材的n值与材料临界电流Ic满足幂指数关系。采用本研究制备的青铜法和内锡法Nb3Sn线材制备的SULTAN导体短样的分流温度Tcs经过多次电磁循环后均大于5.7K,通过了ITER项目的认证,使中国成为ITER项目中唯一采用两种方法制备Nb3Sn线材均通过SULTAN样品测试的国家,并已完成ITER项目用全部内锡法Nb3Sn线材的批量生产。
李平原[2]（2015）在《超导电工材料Nb3Al的制备工艺及性能研究》文中提出超导电技术是21世纪具有极大发展潜力和广阔市场前景的高新技术之一,而Nb3Al超导材料便是这一领域当前研究的热点。上世纪70年代末,科研人员就已证实Nb3Al在高磁场下具有非常高的临界电流密度Jc和良好的应变力,其作为一种可替代Nb3Sn在高场下大规模应用的超导材料,在电力系统、热核聚变、超导磁悬浮列车、军事、医学等领域有着巨大的应用前景。然而,目前制约Nb3Al超导材料大规模应用的主要因素是复杂而且成本高昂的制备技术。本论文正是以围绕探索低成本、高性能、实用化、易推广的Nb3Al制备工艺为研究目标,同时深入研究了铌基超导材料Nb3Al丰富的电、磁性能。文中主要涉及开发出了采用高能球磨制备Nb3Al超导材料的技术及其工艺优化问题,以及化学元素掺杂对Nb3Al晶体结构、形貌和超导电性的影响。此外,本论文对采用高能球磨原位粉末装管法制备的Nb3Al超导线材,与高温扩散法和快热快冷法（RHQT）制备的Nb3Al线材的超导性能进行了详细比较和深入研究。第1章主要对本论文的课题研究背景及意义、研究内容和论文结构进行了简明扼要的论述。同时,本章节对当今世界科研领域中超导材料的研究状况进行了系统的综述,包括超导电性概述及超导材料的研究进展。此外,本章节重点调研了Nb3Al超导体的研究现状,及目前尚且存在的问题。其中,着重调研了制备Nb3Al超导体的技术路线和目前传统的制备方法,以及各种制备工艺各自存在的优点和缺点。第2章主要对本论文所采用的实验方法和表征手段进行了阐述。实验方法方面,详细介绍了Nb3Al超导材料制备的几种方法,包括（RHQT）快热快冷法,扩散法及高能球磨法。表征手段方面,对材料的晶体结构、微观结构、电磁性能表征的方法进行了介绍。第3章重点探索了高能球磨法制备高性能Nb3Al超导材料的技术关键以及工艺优化的主要因素。通过实验结合机理分析,探究了球磨原料初始化学计量比、球磨时间、样品烧结温度和时间等对Nb3Al纯样晶体结构、形貌以及超导性能的影响。其中,经工艺优化后制备的Nb3Al样品,其超导转变温度Tc=15.7 K；在温度为4.2 K,外加磁场为7T的条件下,其超导临界电流密度Jc仍然高达6.3x104A/m2；超导上临界磁场Hc2（0）=28.1T。第4章主要研究了化学元素Ge、Sn掺杂对Nb3Al超导材料超导电性的影响。采用高能球磨法,成功制备了Ge和Sn掺杂的Nb3Al和Nb3(Al1-xSnx)样品。重点研究了球磨原料初始化学计量比中Ge、Sn掺杂含量、样品烧结温度对Ge、Sn掺杂的Nb3(Al1-xGex)和Nb3(Al1-xSnx)超导样品晶体结构、形貌及超导电性的影响。其中,经优化后制备的Nb3(Al1-xGex)样品的超导转变温度Tc=17.7 K；在温度为4.2 K及磁场为7T的条件下,其超导临界电流密度Jc=8.3×104 A/cm2。整体超导性能有了显着提升。第5章着重研究了Mg和Ir的元素掺杂效应。深入探究了Mg和Ir掺杂在改善Nb3Al超导材料机械加工性能的同时,对Nb3Al超导材料超导电性的影响。采用高能球磨法,分别成功制备了Mg和Ir掺杂的Nb3(Al1-xMgx)和Nb3(Al1-xIrx)样品。结合理论知识对实验结果进行了深入分析,重点探究了球磨原料初始化学计量比中Mg和Ir掺杂含量对Nb3Al和Nb3Al样品晶体结构、形貌及超导电性的影响。第6章重点从比较不同制备工艺对Nb3AI线材性能的影响方面,对改善机械合金化Nb3AI超导性能进行了深入研究。采用热扩散法、高能球磨法、快热快冷法（RHQT）制备了Nb3Al超导线材,从微观结构及超导性能方面,将不同制备工艺对Nb3Al线材性能的影响做了分析研究。在前期研究的基础上,提出了后期进一步制备Nb3Al线材实用化的工艺方案。
高江涛[3]（2020）在《Nb/Mo-Si基高温合金部分二元及三元体系的热力学研究》文中进行了进一步梳理作为新一代航空发动机材料,以Nb-Si基高温结构材料替代传统的Ni基单晶材料具有重要的应用价值。Nb-Si基高温结构材料是由bcc韧性相和Nb5Si3强化相构成的双相复合材料,具有低温韧性好、高温强度大等优良的力学性能。然而,Nb-Si基高温合金也存在高温抗氧化性差、高温抗蠕变性能低等缺点,影响其实际应用。目前,合金化方法是解决Nb-Si基高温结构材料性能不足的主要手段,通过固溶强化、析出强化、消除高温亚稳相、改善合金显微组织等,以达到Nb-Si基高温结构材料的性能要求。Nb-Si基高温结构材料的合金化元素主要包含Mo、Ti、V、Hf、Sn、Cr、Mn、Al、Ge、C和B等。本文重点针对Mo、Hf、V合金化元素与Nb、Si基础元素构成的二元及三元系,开展相平衡实验测定和热力学优化评估,进行凝固过程热力学分析。取得了如下的研究结果:首先,研究发现Nb-V二元系低温区存在的溶解度间隙。本文采用合金法、扩散偶法、差热分析法、扫描电子显微镜和透射电子显微镜等方法,分别对等温平衡成分、界面平衡关系、相转变温度、显微组织形貌、相分解机制（调幅分解和形核长大）等进行了综合的测定和分析,获得了能够相互印证的实验结果。在此基础上,利用CALPHAD方法,通过建立合理的热力学模型,优化评估了 Nb-V二元系的热力学数据,进而确定了 Bcc相区低温下出现溶解度间隙和调幅分解的临界温度和温度-成分区间。第二,Hf-Si二元系最新的研究结果对之前已有的实验及优化相图进行了较大的修正,有必要进行重新的优化评估。本文根据体系中各相的结构特点,建立合理的热力学模型,综合文献报道的相平衡数据（包括溶体相的溶解区间、液相线数据、相转变温度与成分等）和热化学数据（包括组元的活度、化合物的形成焓、液相的混合焓等）,特别是考虑到最新的实验报道,优化评估了 Hf-Si二元系,获得了自洽合理的热力学数据,热力学计算能够很好地再现文献报道的实验结果。第三,针对合金元素V和Hf分别与基础元素Nb-Si和Mo-Si构成的Nb-Si-V和Mo-Si-Hf三元系,为了获得足够的相平衡信息,以便进行热力学参数的优化评估,本文设计并进行了不同成分合金的液固转变及相平衡实验。通过对合金凝固路径的合理分析,确定了 Nb-Si-Hf与Mo-Si-Hf三元系的液相面投影图,包括初晶区的成分范围、两个初晶面相交的单变量反应线及三个初晶面相交的零变量反应成分。然后,对Nb-Si-V和Mo-Si-Hf三元系不同成分的合金试样在1300℃进行了长达20～40天的等温退火处理,对淬火后试样的平衡组织、相组成及相成分进行测定与分析,构建各三元系1300℃的等温截面图,明确了其上的相平衡关系,特别是对于各三相区的三相平衡成分给出了电子探针微区成分测试结果,为后续的热力学优化评估提供了必要的实验数据。第四,根据本文实验测定的Nb-Si-V三元系的液相面投影图和1300℃等温截面图,本文优化评估了该三元系的热力学数据。采用本文获得的热力学数据,相平衡计算不仅能够很好地再现实验测定的液相面投影图和等温截面图,而且能够模拟不同成分三元合金的凝固过程,并预测不同温度下的等温截面图,呈现Nb-Si-V三元系完整的温度-成分空间中的相平衡关系。在此基础上,本文构筑了与液相相关的等温反应序列图。最后,考虑到本文对Nb-V二元系低温下存在的固态溶解度间隙进行了细致的研究,本文又尝试对液相的溶解度间隙进行实验测定方法方面的研究。本文选定了具有亚稳态液相溶解度间隙的Fe-Cu二元系和具有稳定态液相溶解度间隙的Fe-Sn二元系分别进行研究。一方面,采用纳米粉末冶金方法制备显微组织和成分相对均匀的Fe-Cu二元合金样品,运用差热分析方法,将不同冷却速率下测量的相转变数据线性外推至假设的0℃/min,获得Fe-Cu合金过冷液相的分解温度,从而确定了 Fe-Cu二元系亚稳态溶解度间隙。另一方面,采用等温处理合金样品法获得上下分层的富Sn液相和富Fe液相,快速淬火后,对上下凝固层进行成分分析,测定Fe-Sn二元系在等温处理温度下的液相溶解度间隙。在实验研究的基础上,本文对Fe-Cu和Fe-Sn两个二元系的热力学参数重新进行了优化评估,分别获得了自洽的热力学参数。本文的研究结果,可用于丰富多元Nb-Si基体系热力学数据库,对Nb-Si基高温合金材料的成分优化和工艺控制等具有重要的参考作用
陈传[4]（2017）在《快热快冷法制备Nb3Al超导线材及其性能研究》文中进行了进一步梳理下一代高场超导磁体对超导线材的机械性能、上临界场Hc2、临界电流密度Jc等性能指标都提出了更高的要求。Nb3Al属于A15类超导材料,具备优异的Hc2、应力/应变容许特性及高场Jc性能,非常有希望替代Nb3Sn成为下一代高场磁体用的超导线材。但是符合理想原子百分比的A15相Nb3Al只有在1800 ℃以上的高温才稳定,且在相图中其成相区间非常窄,因此Nb3Al超导线材的制备难度大、成相工艺复杂。快速加热快速冷却转变退火（Rapid Heating Quenching and Transformation,RHQT）工艺被认为是最有希望制备高性能Nb3Al线材的方法,但是目前国内尚未对RHQT方法制备Nb3Al超导线材开展系统的研究。本论文围绕Nb3Al超导线材的RHQT制备方法的开发而展开,主要工作如下:设计并制作了一套可以精确控温的快热快冷（RHQ）短样热处理设备,探索了套管法、原位粉末装管法、卷绕法前驱线的制备工艺。利用该设备对三种前驱线进行RHQ热处理,通过调节热处理过程中的最高温度和加热时间等关键参数,结合传输法和磁化法测量结果系统分析了所获得Nb3Al线材样品的超导性能。利用扫描电子显微镜（SEM）和能谱（EDS）观察分析了样品的微观组织,同时对比研究了三种类型前驱线超导性能与RHQ参数之间的关系。在对比分析国外研究小组RHQ热处理设备的基础上,在论文第三章提出了一种优化的快速加热与冷却结构,使样品与Ga液面平行。这种结构既保证了样品在冷却时各部分有相同的冷却速率,又节省了前驱体线材。基于该优化的加热与冷却结构,设计并制作了基于C8051F410单片机的控制电路,并完成了控制芯片的编程,使之能够实现在0.1s内对前驱体线材的加热与冷却。基于辐射测温原理,利用电荷耦合器件（CCD）设计并制作了一套非接触式高温温度计,能够快速准确地测量前驱线在RHQ过程中的温度变化,且测温过程中不影响前驱线的温度。在论文第四章,结合热挤压技术制备了直径0.6和0.8 mm的156芯套管法前驱线,并系统研究了 RHQ热处理温度与线材超导性能的关系。结果表明套管法前驱体线材在RHQT处理后,其超导起始转变温度（Tc-onset）达到16.9～17.2 K。SEM结果显示套管法前驱线在RHQT后,样品横截面为蜂窝管状结构,并在管状结构的内壁形成了高品质的Nb3Al超导体。EDS能谱分析结果表明:致密的A15相处在样品内部超导层位置;Nb和Al的原子百分比达到了理想的3:1。通过降低套管法前驱线中Nb/Al复合芯丝的直径,可能减小这种蜂窝状结构中心的孔洞直径。在论文第五章,首先利用Ta作为阻隔层、以纯Nb粉和纯Al粉作为前驱体粉末,制备了原位粉末装管法的Nb3Al前驱线。然后采用缓慢冷却的方式,基于我们自主设计制作的精确温度测量装置,研究了 Nb、Al粉末在加热和冷却过程中的成相反应,并对RHQ热处理参数与超导性能之间的规律进行了分析。研究表明:原位粉末装管法前驱线只在快速加热温度上升过程中存在一个恒温温度平台,而在降温时不存在温度平台,后续的加热升温过程中温度平台消失。RHQ热处理时间为20 ms时样品的Tc-onset最高,达到16.8 K,A15相组分略有偏离理想原子百分比。两次RHQ热处理的样品的A15相也偏离理想原子百分比。在论文第六章,首先结合静液挤压工艺制备了简单结构的18芯卷绕法前驱体线材。然后利用高温温度计采集快速加热缓慢冷却过程中的温度变化曲线,结合微观组织观察,研究了 Nb/Al卷在此过程中的反应情况。我们发现了卷绕法前驱线的温度在升温和降温过程中的变化规律,即在加热和冷却过程中存在短时间的恒温区,通过多次加热循环后降温过程的温度平台有消失的趋势。同时随着加热循环次数的增加,样品内部的柯肯达尔孔洞会逐渐合并长大。选取不同的RHQ热处理时间和处理温度,结合传输法和磁化法测试,系统研究了 RHQ热处理参数对卷绕法样品超导性能的影响。结果表明:卷绕法前驱线经过40 ms的RHQ热处理后样品超导性能最佳,Tc-onset达到17.5K。所获得的A15相致密均匀,EDS扫描结果表明A15相组分接近理想原子百分比。在11 K自场下样品的最大传输Jc达到140 A/mm2。基于Bean模型和样品磁滞回线的计算,样品在10 K、2 T下的Jc达到了 1100 A/mm2。
孙霞光[5]（2019）在《高场磁体用Nb3Al超导线材制备及电磁特性研究》文中指出磁约束聚变能发电技术被认为是解决未来能源危机的最有效途径,我国即将进行的中国聚变工程堆（China Fusion Engineering Test Reactor,简称CFETR）计划,其极向场线圈使用的超导磁体的最高场强为15T,现有的超导线材性能无法满足要求,开发适用于15T高场磁体用的超导线材制备技术为该计划成功的关键。目前用于10T以上高场的超导实用材料仅有Nb3Al和Nb3Sn两种,由于Nb3Al具有比Nb3Sn更好的应变容忍性,因此Nb3Al超导线材是15T高场磁体系统的最佳选择。但国内相关制备技术尚属空白,严重制约了我国磁约束核聚变能技术的发展。本论文围绕高性能Nb3Al超导长线的制备及热处理展开工作,深入研究了Nb3Al超导线材的低温、电磁等物理特性。结合Nb-Al二元和Nb-Al-Cu三元相图,Nb3Al超导线材不能采用现在大规模生产Nb3Sn的青铜法制备,因为Nb、Al、Cu反应生成非超导的三元相。低温扩散得到的Nb3Al偏离化学计量比,线材的超导性能很差,高性能Nb3Al超导线材需要使用快热急冷转变法制备。对Nb3Al前驱体线材进行快热急冷热（RHQ）处理后形成Nb（Al）ss过饱和固溶体,之后进行低温转变热处理,获得接近计量比的Nb3Al。RHQ过程中,Al的有效扩散距离为亚微米量级,因此Nb,Al层厚度在亚微米级,高均匀性的Nb3Al前驱体复合线材制备是后续开展稳定的RHQ工艺的前提。基于此,本文从最简单的套管法入手,以Al棒、Nb管为原材料,经过一次复合、二次复合和三次复合制备线材,通过系统研究线材拉拔过程中的加工性能,获得144芯和156芯套管法长线材的加工工艺,揭示了Nb-Al复合材料的塑性变形特征。144芯Nb3Al前驱体线材经RHQ处理后,在4.2 K、15 T下超导层临界电流密度Jc达到了859 A/mm2。套管法线材的超导相占整根线材比例很低,因此在保证Nb、Al扩散距离前提下,采用卷绕法制备Nb3Al前驱体复合线材,提高超导相的占比。本文用卷绕法制备了单芯、18芯、24芯等结构的Nb3Al前驱体长线,研究了低温扩散和RHQ热处理工艺对Nb3Al超导线材性能的影响。通过分析Nb-Al箔材的塑性变形规律,对比不同芯数导线的加工特性,改善冷加工变形技术后,获得18芯和24芯Nb3Al前驱体长线的优化冷加工工艺。本文研究了单芯和多芯线材的RHQ热处理,分析了线材结构对RHQ热处理参数如加热电流和走线速率的影响:单芯线材中Nb和Al层较厚,Al原子扩散反应不充分,RHQ处理后有少量Nb残余;24芯线材中Nb、Al层厚度较为合适,经RHQ热处理后,全部生成Nb3Al超导相,超导相Jc在4.2K、12 T下达到了1587A/mm2。由于卷绕法结合RHQ方法制备Nb3Al超导线材需要额外的覆铜工艺,因此本文探索了高能球磨（即机械合金化）结合粉末装管法制备Nb3Al超导线带材,期望获得低成本的制备工艺。Al含量为26 at.%,高能球磨2.5 h后获得Nb（Al）ss过饱和固溶体粉,装管拉伸后,制备出单芯和多芯Nb3Al前驱体线材;800 oC处理10 h后,获得的Nb3Al具有最佳的超导体性能,Tc达到15.8 K,临界电流密度Jc在4.2K、12T达到10000A/cm2。采用热压烧结显着提高Nb3Al超导体的致密度和晶粒连接性,热压烧结Nb3Al超导带材的Jc在5K,7T下比常规烧结块体的提高一个数量级。利用卷绕法制备的18芯Nb3Al前驱体线材,结合低温扩散热处理、环氧树脂固化、不锈钢带增强等工艺,制备出国内第一个Nb3Al超导磁体线圈:该磁体在14T背景磁场下,产生1.2T磁场,中心场强达到15.2 T。验证了Nb3Al超导线材的强磁场应用前景。综上所述,本文采用套管法、卷绕法制备了多种结构的Nb3Al前驱体线材,实现了多芯Nb3Al长线的连续快热急冷（RHQ）热处理。利用自主研制的18芯线材,成功制作了国内第一个Nb3Al高场内插超导磁体。开发出高能球磨结合粉末装管法的低成本工艺路线制备Nb3Al超导线带材,作为卷绕+RHQ工艺路线的备选方案。
杨长坤[6]（2020）在《Ti掺杂和退火时间对Nb3Al超导体性能的改善》文中研究指明Nb3Al具有比Nb3Sn更高的超导转变温度（Tc）、上临界场(Hc2)、临界电流密度（Jc）,以及更为优异的抗应变特性,使其成为未来磁约束核聚变堆磁体材料的理想选择,因而开展Nb3Al超导材料的研究具有重要的科学意义。本论文围绕Nb3Al超导体的基础物理性能改善和优化展开研究。首先,研究了Ti掺杂对高能球磨法制备的Nb3Al超导块材结构和性能的影响。在此基础上,研究了Ti掺杂对粉末装管法（PIT）制备的Nb3Al超导线材结构和性能的影响。最后,研究了后退火时间对RHQ Nb3Al线材结构和性能的影响。得到的研究结果如下:高能球磨法制备的(Nb1-xTix)3Al（x=0～0.05）超导体,适量Ti原子取代Nb可以有效抑制Nb3Al超导体中σ-Nb2Al相的生成。10 K测量时,(Nb0.98Ti0.02)3Al（x=0.02）的Jc在超过6 T的外场下衰减明显优于其他样品,表明适量的Ti（～0.02）可以改善Nb3Al超导体的高场Jc性能。掺杂2 at%Ti Nb3Al的不可逆场(Birr)随测试温度提高逐渐优于纯样Nb3Al,原因可能是由于A15超导相均匀性的提高所致。RHQT制备出(Nb1-xTix)3Al超导线材,其前驱线用粉末装管法（PIT）制备。纯样Nb3Al线材的Tc为16.4 K,除掺杂1 at%Ti的线材,Ti掺杂的(Nb1-xTix)3Al线材Tc都略有增加。掺2 at%Ti Nb3Al线材具有最高Tc值16.7 K,掺2.5 at%Ti Nb3Al线材具有最小ΔTc值0.5 K,表明适量Ti掺杂到可以改善Nb3Al的超导性能。在5 T外场下,RHQT PIT Nb3Al线材的超导层临界电流密度（Layer Jc）在8 K,10 K和12 K分别是1.32×105 A/cm2,4.94×104 A/cm2和5.84×103 A/cm2,接近我们JR RHQT Nb3Al线材的优化值。掺杂2.5 at%Ti的(Nb1-xTix)3Al线材Layer Jc在8 K,10 K和12 K时分别为2.63×105 A/cm2,1.12×105A/cm2和1.44×104 A/cm2,是纯样Layer Jc性能的两倍,验证了适量的Ti（～2.5 at%）掺杂可以提高Nb3Al超导线材的Layer Jc性能。掺杂Ti 2.5 at%的(Nb1-xTix)3Al线材在8 K,10 K和12 K的不可逆场(Birr)值分别为13 T,11.1 T和7.5T,比纯样Nb3Al线材高8.3%,15.6%7.1%。对在快热急冷热处理电流(IRHQ)“Tc峰值”附近制备的Nb3Al线材,不同的RHQ加热电流使得Nb（Al）ss相无序化程度产生差异,导致获得最佳Jc性能的后退火时间不同。IRHQ=272 A和IRHQ=276 A对应于“Tc峰值”电流的左侧和右侧,276 A RHQ得到的Nb（Al）ss相原子无序度比272 A的Nb（Al）ss大,需要更长的后退火时间才能获得最佳的Jc性能。JR Nb3Al前驱线的Nb和Al层在塑性加工过程中因硬度差异导致不均匀变形和分布,后退火时间的延长有助于提高Nb3Al超导线材的均匀性。
冯巧丽[7]（2020）在《高固溶度Cu-Sn合金的制备及组织与性能研究》文中提出Nb3Sn低温超导材料因具备优越的高场强性能而广泛适用于高能物理（HEP）、热核聚变（ITER）、核磁共振（NMR）等10T以上高场强磁体领域。目前,多芯Nb3Sn/Cu超导线材采用Cu-Sn合金作为Sn源通过内锡法、青铜法等方法制备而成,高固溶度Cu-Sn合金需要从日本（大阪特殊合金株式会社）、德国（维兰德集团Wieland Group）等国家进口,而超高固溶度Cu-Sn合金因为技术封锁难以购买以及实现在我国国内的批量化生产。因此,本论文先采用粉末冶金技术制备超高Sn含量Cu-Sn合金毛坯,再经过轧制、热挤压等形变方式进行致密化和均匀化,然后施加高能脉冲电流进行电致塑性处理,获得了晶粒细小、高固溶的Cu-Sn合金,其性能超过进口的Cu-12.5Sn合金。基于以上研究,主要的结论如下:（1）采用粉末冶金法制备的铜锡合金晶粒尺寸约50μm,部分富Sn相仍偏析于晶界处。（2）采用不同烧结温度制备的Cu-14Sn-0.3Ti合金的物相组成不同,在750-800℃的烧结温度范围内,可制备富α相的铜锡合金。在750℃的烧结温度下,制备的不同Sn含量的Cu-xSn-0.3Ti（x=13,14,15,16,wt.%）合金中溶质原子的固溶含量随着Sn含量的增加而提高。4wt.%Sn含量下,烧结温度为750℃、800℃、850℃时,铜锡合金的密度、硬度、电导率随着烧结温度的升高而升高。（3）采用轧制、热挤压形变结合电脉冲处理,可细化铜锡合金晶粒,使合金致密化、均匀化,并引入大量孪晶及少量位错,有利于合金塑性的提高。此外,铜锡合金的密度、硬度、电导率也明显提高。（4）当变形量为50%,电脉冲参数为50V-400HZ-2min时,制备出的铜锡合金晶粒细小、组织较为均匀,仅有少部分富Sn相偏聚于晶界处,获得了组织较为均匀的、晶粒细化的、组织中存在大量孪晶及层错的Cu-14Sn-03Ti合金。（5）当热挤压温度为680℃,保温时间为1.5h,获得具有单相α固溶体组织的铜锡合金。电脉冲参数为50V-400Hz,对铜锡合金处理不同时间。当电脉冲处理时长为2min时,获得了晶粒细化（晶粒尺寸为10μm）、组织较为均匀的铜锡合金。
齐铭[8]（2015）在《实用化Nb3Al超导材料的制备及性能的优化研究》文中研究指明地球上的能量,无论是以矿石燃料、风力、水力还是动植物的形式储存起来的,最终的来源都是太阳：而太阳的能量则是来源于核聚变,因此,人类如果掌握了有序地释放核聚变的能量的办法,就等于掌握了太阳的能量来源。目前,国际热核聚变实验堆计划（ITER）将采用全超导可控磁约束热核聚变能（托卡马克）发电技术使这一理想得以实现。Nb3Sn和NbTi超导材料已经应用于制备托卡马克磁体,而在未来的聚变示范堆乃至商用堆中,对超导磁体磁场强度、超导线圈应力应变容许特性有更高的要求。作为替代Nb3Sn和NbTi超导材料的下一代超导体材料Nb3A1,其实用化还有很多工作要做。与同为A15金属间化合物的Nb3Sn不同,Nb3Al不能采用Nb-Sn-Cu低温扩散热处理的方法得到。要获得高性能的Nb3A1超导线材必须在2000℃进行热处理,并且升温和保温时间要尽量短以防止晶粒长大。因此,以下两方面问题是目前制约Nb3A1超导体实用化的主要因素：一方面是Nb3A1前驱线的制备工艺,为使线材在快速升温淬火冷却（RHQ）工艺中完全反应,就需要控制线材和超导芯丝的尺寸,即使在低于2000℃的温度进行长时间的扩散热处理,也要使Nb-Al间的扩散距离小于1μm,这就增加了线材的加工难度；另一方面,如果Nb3Al线材的热处理过程要在2000℃时淬火,热处理设备结构复杂,淬火过程也可能使线材在热应力的作用下发生断裂,线材表面受淬火剂Ga污染后也增加了包覆Cu稳定层的难度,以上两方面都制约了Nb3Al超导长线的制备。本文首次系统的研究了由机械合金化方法制备的过饱和固溶体Nb（A1）ss向Nb3A1相转变的热动力学过程,优化了机械合金化制备Nb3A1超导体的工艺,并探索了利用机械合金化粉末作为原位粉末装管法（in-situ PIT）原料制备Nb3Al超导线材的可行性；另外,本文还首次详细的研究了Nb-A1扩散过程中的成相规律,研究了采用不同原材料,导体结构和加工工艺对套管（RIT）法制备的Nb3A1前驱体线材机械性能的影响,提出了改进制备工艺的措施,通过热处理得到了具备超导性能的Nb3A1超导线材。采用固相烧结和差示扫描量热法（DSC）等研究手段,对机械合金化制备的过饱和固溶体Nb（A1）ss向Nb3Al相转变的过程进行了热动力学研究,800℃的热处理温度即满足转变的热力学要求,当温度升高到1000℃时,Nb3Al相会分解为Nb2Al相；转变过程中较小的活化能且随反应进程减小的特点意味着发生转变反应的势垒较小,该反应较容易发生,Nb3A1晶体的形核和长大都很容易。通过对球磨时间、球磨过程中的球粉比、Nb-A1原料配比、以及热处理温度的优化,最终得到纯度很高但结构并不致密的Nb3Al超导体,其超导转变温度可以达到15.8 K,而热处理温度只需要800℃。基于上述的研究结果,本文分别以机械合金化粉末和直接混合的Nb-Al粉末为原料采用in-situ PIT法制备了Nb3Al超导线带材,对比了二者在性能和结构上的差异。实验以及分析结果显示,由于其高于Cu熔点的热处理温度以及反应后芯丝内留下的大量孔洞,直接混合的Nb-Al粉末不适于大规模应用于制备Nb3A1超导线带材；而采用机械合金化粉末制备的Nb3Al线材在4.2 K,6 T时Jc可以达到103A/cm2,与采用快速升温-淬火-转变（RHQT）方法热处理得到的in-situ PIT Nb3Al线材性能相近。如果能通过复合成多芯线的方式增加线带材中复合组元的变形量,使芯丝更致密,改善线带材中超导芯丝疏松多孔的结构,从而提高其载流性能,那么将机械合金化得到的固溶体粉末应用于in-situ PIT方法制备Nb3Al超导线将具有良好应用前景。另外,本文还探索了RIT法制备Nb3A1超导线材的工艺,首先通过对Nb-A1扩散演变过程的研究,得到了Nb-A1间的扩散成相规律以及影响扩散成相过程的因素；选用的Cu包套层的厚度,Nb基体和Al芯加工性能的差异都是制约制备长NbAl前驱线的因素,通过在Al芯中添加Mg元素改善了Nb-A1两种金属加工性能的差异；采用辊模拉伸+孔型轧制+复合组装+热挤压+拉伸的加工方式制备了156芯束状导体结构的Nb3Al前驱线,热挤压后线材具有很好加工性能,芯丝变形也很均匀。经过RHQT热处理后得到的156芯Nb3A1超导线,Nb3A1超导层非常致密,晶粒的连接性良好,超导转变温度可以达到17.3 K,与国外报导的线材相近,但该线材中仍有较大的孔洞。如果能攻克多次复合挤压工艺,使Nb3A1前驱线的芯丝尺寸降低到1～2μm或更低,采用RHQT热处理工艺,RIT法是可以制备高品质Nb3A1超导线材的。
张锐[9]（2016）在《基于第一性原理变形对超导材料Nb3Sn/Nb3Al临界参数影响的计算》文中研究说明A15型低温超导材料Nb3Sn/Nb3Al由于具有优异的超导临界属性而被广泛应用于国际热核反应装置（ITER）、核磁共振（NMR）和高能粒子加速器等重大科学工程的超导磁体结构中。然而,超导材料在应用过程中由于低温与电磁作用而产生力学变形,从而导致超导临界参数的变化,影响其结构稳定性以及运行的安全性。本文运用基于密度泛函理论（DFT）的平面波赝势方法,及第一性原理计算了Nb3Sn/Nb3Al在力学变形作用下晶体结构、电子结构的变化,进而获得了力学变形作用下临界参数如温度的变化。在分析过程中,交换关联势利用广义梯度近似（GGA）的Perdew-Burke-Ernzerhof（PBE）泛函来处理,使用超软赝势（ultrasoft pseudopotential）的方法来描述价电子与原子实之间相互作用势。在计算了Nb3Sn/Nb3Al弹性模量和费米面态密度的基础上,利用McMillan公式和定标率关系得到超导材料在力学变形下临界参数的变化。首先,基于第一性原理计算在静水压作用下Nb3Sn/Nb3Al弹性模量的变化,进而由德拜温度和McMillan公式得到了Nb3Sn/Nb3Al临界温度在静水压作用下的变化。结果表明:在静水压作用下Nb3Sn/Nb3Al弹性模量和德拜温度随着压强的增大而增大,临界温度随着压强的增大而减小。针对该计算结果进行了对比分析并对其原因进行了研究,Nb3Sn/Nb3Al具有相似的A15型晶体结构,但是在静水压作用下Nb3Sn临界温度随着压强的增大下降的更快,这是因为Nb3Sn核外电子要多于Nb3Al,在静水压作用下Nb3Sn电声耦合系数下降更快。其次,开展了单轴拉压、剪切和扭转作用下Nb3Sn临界温度、临界磁场和临界电流密度变化的研究。结果表明:在单轴拉压、剪切和扭转应变作用下Nb3Sn临界温度、临界磁场和临界电流密度都表现出减小的趋势,这些与已有的实验观测结果吻合较好。
杜路鹏[10]（2014）在《Nb/Al界面扩散反应过程研究及Nb3Al线材加热装置的预研》文中研究指明在Nb/Al二元相图中,共存在三种金属间化合物,分别是NbAl3、sigma-Nb2Al和A15-Nb3Al。由于具有高的高温强度、高熔点、高的杨氏模量、极好的抗氧化性和较低的密度, Nb/Al金属间化合物经常作为耐高温结构材料引起人们的注意。但对于Nb/Al,人们更关注的是,它同时是一种极具应用潜力的A15结构超导材料,具有一些其他A15超导材料所不具备的优良性能：1)较高的临界转变温度Tc,2)高的上临界场Hc2（>30T,4.2K）,远高于Nb3Sn的21T；3)优良的高场性能；4)更好的应变抗力,相比于商业化的Nb3Sn超导体,机械应力应变对Nb3Al的性能影响很小。因此,Nb3Al被认为是在高场应用,如ITER计划、高能粒子加速器、千兆赫兹级核磁共振分析等领域,可替代Nb3Sn的超导材料之一。本文第一章简要概述了超导材料的发展、基本特性、分类及表征、A15结构化合物超导体的发展,Nb3Al超导材料的研究意义、研究现状和研究前景。第二章主要回顾了国内外Nb3Al超导材料的制备方法,包括线材、薄膜及粉末等。并对本论文中样品的试分析过程中用到的实验仪器及其测试原理进行了说明。第三章重点介绍了七芯Nb/Al前驱体线的拉拔过程。在较宽的温度范围内（700-1500℃C）采用等温热处理的方法研究了七芯Nb/Al前驱体线在其界面处的扩散反应过程。研究发现：700℃C/48h时Nb/Al在其界面处反应只生成NbAl3反应层；（800-900）℃C/48h时,Nb:Al1：1反应层开始出现,据分析,该反应层是NbAl3、Nb2Al和Nb的混合层；1000℃C/48h日寸Nb:Al?1：1反应层几乎消失,厚度约2μm的Nb2Al反应层开始出现；并且随着热处理温度的升高,Nb2Al反应层厚度增加；1400℃C以上开始出现偏离化学计量比的Nb3Al反应层,这是由Nb/Al相图所决定的。第四章重点介绍了自主RHQ热处理装置的设计工作。在日本RHQ热处理装置的基础之上,我们认真地分析了超导Nb3Al长线制备时引起断线的原因,重新定义了该装置的工作参数和功能要求,进行了走线装置,加热装置淬火装置的重新设计,为该装置的应用打下了坚实的基础。
二、EPMA对Nb_3Sn超导材料研究Ⅲ:原位法Nb_3Sn热处理过程中的元素扩散分布（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、EPMA对Nb_3Sn超导材料研究Ⅲ:原位法Nb_3Sn热处理过程中的元素扩散分布（论文提纲范文）
（1）ITER用Nb3Sn超导线材微结构与电磁特性的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 论文的主要创新与贡献 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 超导材料的发展 |
| 1.2 Nb_3Sn的结构和特性 |
| 1.3 Nb_3Sn材料的制备方法 |
| 1.3.1 青铜法 |
| 1.3.2 内锡法 |
| 1.3.3 粉末装管法 |
| 1.4 Nb_3Sn材料的研究进展 |
| 1.4.1 Nb_3Sn的微观结构 |
| 1.4.2 第三元素掺杂 |
| 1.4.3 Nb_3Sn的成相热处理 |
| 1.4.4 Nb_3Sn的应力应变特性 |
| 1.5 ITER项目对Nb_3Sn材料带来的挑战 |
| 1.6 本论文的立题依据及主要研究内容 |
| 第2章 试验方案及性能表征方法 |
| 2.1 试验方案 |
| 2.2 工艺流程及主要加工方式 |
| 2.2.1 工艺流程 |
| 2.2.2 主要加工方式 |
| 2.3 实验材料 |
| 2.3.1 Nb和Nb-Ta合金 |
| 2.3.2 无氧铜 |
| 2.3.3 高锡青铜 |
| 2.3.4 阻隔层材料 |
| 2.3.5 Sn-Ti合金 |
| 2.4 超导电磁特性表征方法 |
| 2.4.1 临界电流 |
| 2.4.2 磁滞损耗 |
| 2.4.3 热处理后的剩余电阻比 |
| 2.4.4 临界温度 |
| 2.4.5 微观组织的分析 |
| 第3章 Nb_3Sn线材的参数和加工对性能影响的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 青铜法Nb_3Sn线材参数和加工的优化研究 |
| 3.2.1 Nb/Sn原子比 |
| 3.2.2 芯丝尺寸 |
| 3.2.3 阻隔层 |
| 3.2.4 中间退火 |
| 3.3 内锡法Nb_3Sn线材的参数和加工的优化研究 |
| 3.3.1 Nb含量 |
| 3.3.2 芯丝尺寸 |
| 3.3.3 亚组元中的隔断 |
| 3.3.4 Sn含量 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 热处理对Nb_3Sn线材超导性能影响的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 热处理对Jc和Qh影响的研究 |
| 4.2.1 热处理对青铜法Nb_3Sn线材的影响 |
| 4.2.2 热处理对内锡法Nb_3Sn线材的影响 |
| 4.3 线材超导性能对温度变化的敏感性 |
| 4.4 Nb_3Sn层的生长动力学 |
| 4.5 热处理对Hc2的影响 |
| 4.6 热处理对RRR值的影响 |
| 4.7 小结 |
| 第5章 Nb_3Sn成相热处理过程的研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 样品及热处理制度 |
| 5.3 内锡法Nb_3Sn线材的热处理过程研究 |
| 5.4 青铜法Nb_3Sn线材的热处理过程研究 |
| 5.5 孔洞的形成 |
| 5.6 第三种元素Ti、Ta的分布 |
| 5.7 热处理过程中Tc的转变 |
| 5.8 小结 |
| 第6章 Nb_3Sn线材应变特性和导体性能的研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 内锡法Nb_3Sn线材的应变特性的研究 |
| 6.2.1 测试方法 |
| 6.2.2 应力应变对Nb_3Sn线材超导性能影响的研究 |
| 6.3 Nb_3Sn CICC导体性能的研究 |
| 6.3.1 导体的分流温度 |
| 6.3.2 CICC导体性能的研究 |
| 6.4 小结 |
| 结论 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（2）超导电工材料Nb3Al的制备工艺及性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题的研究背景及意义 |
| 1.2 文献综述 |
| 1.2.1 超导电性概述 |
| 1.2.2 超导材料的研究进展和未来研究方向 |
| 1.2.3 Nb_3Al超导体的研究现状 |
| 1.3 论文的研究内容和目的 |
| 1.4 本文结构 |
| 第2章 Nb_3Al的实验制备与表征 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验中制备Nb_3Al超导材料所采用的主要方法 |
| 2.2.1 低温制备方法——高能球磨法 |
| 2.2.2 高温制备方法——热扩散法和RHQT法 |
| 2.3 表征方法 |
| 2.3.1 X射线衍射(XRD)分析 |
| 2.3.2 扫描电子显微(SEM)分析 |
| 2.3.3 磁性测量分析 |
| 2.3.4 电输运测量分析 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 对Nb_3Al低温成相制备方法的探索——采用高能球磨法制备Nb_3Al超导体及其性能研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 烧结温度对Nb_3Al物相演变、微观结构及超导性能的影响 |
| 3.2.1 实验 |
| 3.2.2 结果及讨论 |
| 3.3 名义化学组份对Nb_3Al物相演变、微观结构及超导性能的影响 |
| 3.3.1 实验 |
| 3.3.2 结果与讨论 |
| 3.4 烧结保温时间对Nb_3Al物相演变、微观结构及超导性能的影响实验 |
| 3.4.1 实验 |
| 3.4.2 结果及讨论 |
| 3.5 低温成相工艺制备的Nb_3Al样品的超导性能研究 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 提高机械合金化Nb_3Al超导电性的探索——Ge、Sn掺杂对Nb_3Al超导电性的影响 |
| 4.1 Ge掺杂对Nb_3(Al_(1-x)Ge_x)样品超导性能的影响 |
| 4.1.1 引言 |
| 4.1.2 实验 |
| 4.1.3 结果及讨论 |
| 4.1.4 小结 |
| 4.2 Sn掺杂对Nb_3Al超导性能的影响 |
| 4.2.1 引言 |
| 4.2.2 实验 |
| 4.2.3 结果及讨论 |
| 4.2.4 小结 |
| 4.3 本章小结 |
| 4.3.1 Ge掺杂对Nb_3(Al_(1-x)Ge_x)样品超导性能的影响 |
| 4.3.2 Sn掺杂对Nb_3(Al_(1-x)Sn_x)样品超导性能的影响 |
| 第5章 在改善机械合金化Nb_3Al机械加工性能的同时——Mg、Ir掺杂对机械合金化Nb_3Al超导性能的影响 |
| 5.1 Mg掺杂对Nb_3Al超导性能的影响 |
| 5.1.1 引言 |
| 5.1.2 实验 |
| 5.1.3 结果及讨论 |
| 5.1.4 小结 |
| 5.2 Ir掺杂对机械合金化Nb_3Al超导性能的影响 |
| 5.2.1 引言 |
| 5.2.2 实验 |
| 5.2.3 结果及讨论 |
| 5.2.4 小结 |
| 5.3 本章小结 |
| 5.3.1 Mg掺杂对Nb_3(Al_(1-x)Mg_x)样品超导性能的影响 |
| 5.3.2 Ir掺杂对Nb_3(Al_(1-x)Ir_x)样品超导性能的影响 |
| 第6章 改善机械合金化Nb_3Al超导性能的其他探索——不同制备工艺的比较 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验 |
| 6.3 结果及讨论 |
| 6.4 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
（3）Nb/Mo-Si基高温合金部分二元及三元体系的热力学研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 引言 |
| 2 文献综述 |
| 2.1 高温合金研究背景 |
| 2.2 合金元素对Nb/Mo-Si基高温合金体系的影响 |
| 2.3 实验相图研究方法 |
| 2.3.1 相图的实验测定方法 |
| 2.3.2 扩散偶样品的制备 |
| 2.3.3 合金法制备样品 |
| 2.3.4 显微组织观察与物相测定方法 |
| 2.4 相图计算技术 |
| 2.4.1 CALPHAD相图计算技术 |
| 2.4.2 热力学计算原理 |
| 2.4.3 热力学模型简介 |
| 2.4.4 热力学函数的优化过程 |
| 2.5 本文研究方案 |
| 3 Nb-V与Hf-Si二元系热力学研究 |
| 3.1 Nb-V二元系的实验研究与热力学优化评估 |
| 3.1.1 样品制备与物相表征 |
| 3.1.2 合金样品表征结果与分析 |
| 3.1.3 扩散偶样品结果与分析 |
| 3.1.4 DTA实验测定 |
| 3.1.5 调幅分解的实验研究 |
| 3.1.6 Nb-V二元系的热力学优化 |
| 3.1.7 小结 |
| 3.2 Hf-Si二元系的热力学优化评估 |
| 3.2.1 文献总结 |
| 3.2.2 优化与计算 |
| 3.2.3 结果与讨论 |
| 3.2.4 小结 |
| 4 Nb-Si-V三元系相图的实验测定 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 液相面投影图的测定 |
| 4.2.1 样品制备与测定 |
| 4.2.2 铸态合金的实验结果与分析 |
| 4.2.3 液相面投影图的建立 |
| 4.3 1300℃等温截面实验测定 |
| 4.3.1 等温处理工艺与测定方法 |
| 4.3.2 等温样品的实验结果分析 |
| 4.3.3 1300℃等温截面图的建立 |
| 4.4 本章小结 |
| 5 Nb-Si-V三元系的热力学优化评估 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 Nb-Si-V热力学模型 |
| 5.2.1 纯组元 |
| 5.2.2 溶体相 |
| 5.2.3 有溶解度范围的中间化合物 |
| 5.2.4 线性计量比化合物 |
| 5.2.5 优化与计算 |
| 5.3 优化评估结果与讨论 |
| 5.4 本章小结 |
| 6 Hf-Mo-Si三元系相图的实验测定 |
| 6.1 研究背景 |
| 6.2 液相面投影图的测定 |
| 6.2.1 样品的制备与测定 |
| 6.2.2 铸态合金的实验结果与分析 |
| 6.2.3 Hf-Mo-Si三元系液相面投影图的建立 |
| 6.3 1300℃等温截面实验测定 |
| 6.3.1 等温处理工艺与测定方法 |
| 6.3.2 等温样品的实验结果分析 |
| 6.3.3 1300℃等温截面图的建立 |
| 6.4 本章小结 |
| 7 Fe-Cu/Sn二元系实验研究 |
| 7.1 研究背景 |
| 7.2 实验方法与样品制备 |
| 7.3 实验结果与分析 |
| 7.4 Fe-Cu和Fe-Sn二元系的热力学评估 |
| 7.5 小结 |
| 8 结论 |
| 主要创新点 |
| 参考文献 |
| 作者简历及在学研究成果 |
| 学位论文数据集 |
（4）快热快冷法制备Nb3Al超导线材及其性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 超导体基本特性 |
| 1.2 实用化超导线材研究进展 |
| 1.3 Nb_3Al超导线材研究进展 |
| 1.3.1 Nb_3Al超导体的特性 |
| 1.3.2 Nb_3Al线材的制备方法 |
| 1.3.2.1 低温扩散法 |
| 1.3.2.2 高温熔融法 |
| 1.3.2.3 快速淬火转变法 |
| 1.4 Nb_3Al线材制备中存在的问题 |
| 1.5 本论文的主要内容 |
| 第2章 样品制备与表征方法 |
| 2.1 Nb_3Al前驱线制备方法 |
| 2.1.1 套管法 |
| 2.1.2 粉末装管法 |
| 2.1.3 卷绕法 |
| 2.2 Nb_3Al样品的热处理方法 |
| 2.3 样品的表征方法 |
| 2.3.1 电性能表征 |
| 2.3.2 磁性能表征 |
| 2.3.3 显微结构和元素表征 |
| 2.4 本章小节 |
| 第3章 Nb_3Al短线RHQ热处理设备的设计 |
| 3.1 机械结构设计 |
| 3.2 电路结构设计 |
| 3.3 控制程序的编写 |
| 3.4 加热模拟 |
| 3.5 低温温度计的设计 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Nb_3Al套管法前驱线RHQ热处理研究 |
| 4.1 套管法前驱线的制备 |
| 4.2 RHQT热处理 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 直径0.6mm前驱线的RHQ热处理结果与讨论 |
| 4.3.2 直径0.8mm前驱线的RHQ热处理结果与讨论 |
| 4.4 更细Nb/Al芯丝前驱线的制备 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 Nb_3Al粉末装管法前驱线RHQ热处理研究 |
| 5.1 粉末装管法前驱线的制备 |
| 5.2 RHQ热处理设备的改进 |
| 5.3 前驱线在快热过程中的成相反应 |
| 5.4 超导性能测试与讨论 |
| 5.4.1 快热时间20ms样品的结果与讨论 |
| 5.4.2 快热时间80ms样品的结果与讨论 |
| 5.5 粉末装管法复合前驱体的制备 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 Nb_3Al卷绕法前驱线RHQ热处理研究 |
| 6.1 卷绕法前驱线的制备 |
| 6.1.1 7芯前驱线的制备 |
| 6.1.2 (18+1)芯前驱线的制备 |
| 6.2 前驱线在快热过程中的成相反应 |
| 6.3 RHQT热处理 |
| 6.4 结果与讨论 |
| 6.4.1 快热时间120 ms样品的结果与讨论 |
| 6.4.2 快热时间40 ms样品的结果与讨论 |
| 6.4.3 快热时间30 ms样品的结果与讨论 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间获得的学术成果 |
（5）高场磁体用Nb3Al超导线材制备及电磁特性研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 超导电性 |
| 1.2.1 超导的发展史 |
| 1.2.2 超导体的基本概念 |
| 1.2.3 超导微观理论 |
| 1.2.4 超导技术应用 |
| 1.3 Nb_3Al超导材料研究进展 |
| 1.3.1 Nb-Al二元相图和Nb-Al-Cu三元相图 |
| 1.3.2 Nb_3Al超导线材制备方法 |
| 1.3.3 金属材料的塑性变形机理 |
| 1.3.4 Nb_3Al超导线材热处理方法 |
| 1.3.5 过饱和固溶体Nb(Al)_(ss)的加工性 |
| 1.3.6 Nb_3Al超导线表面覆铜技术 |
| 1.3.7 Nb_3Al超导线材的应用 |
| 1.3.8 Nb_3Al超导线材存在的问题 |
| 1.4 本文研究内容和目标 |
| 第2章 实验方法及表征分析 |
| 2.1 基本实验方法简介 |
| 2.2 检测方法 |
| 2.2.1 X射线衍射分析 |
| 2.2.2 透射电镜分析 |
| 2.2.3 扫描电镜分析 |
| 2.2.4 电输运性能测量 |
| 2.2.5 磁学性质测量 |
| 第3章 套管法制备Nb_3Al超导长线及性能研究 |
| 3.1 实验材料及过程 |
| 3.2 Nb_3Al前驱体线材制备 |
| 3.2.1 Nb_3Al单芯一次复合棒加工 |
| 3.2.2 Nb_3Al多芯二次复合线材加工 |
| 3.2.3 Nb_3Al多芯三次复合线材加工 |
| 3.3 Nb_3Al前驱体线材热处理及低温超导性能 |
| 3.3.1 低温扩散热处对Nb_3Al超导性能的影响 |
| 3.3.2 不同快热急冷热处理条件对Nb_3Al超导性能的影响 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 粉末装管法Nb_3Al超导线材制备及物性 |
| 4.1 实验原材料要求及实验过程 |
| 4.2 高能球磨条件对Nb_3Al超导体成相及性能的影响 |
| 4.2.1 球磨时间对Nb_3Al超导相成相的影响 |
| 4.2.2 Al含量对Nb_3Al超导相成相的影响 |
| 4.2.3 退火条件对Nb_3Al超导相成相的影响 |
| 4.2.4 高压热处理对Nb_3Al成相及低温性能的影响 |
| 4.3 高能球磨Nb_3Al超导线材制备及性能 |
| 4.4 粉末法线材RHQ热处理 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 卷绕法制备Nb_3Al超导长线及物性研究 |
| 5.1 实验原材料及过程 |
| 5.2 卷绕法制备单芯Nb_3Al前驱体线材 |
| 5.3 卷绕法多芯Nb_3Al前驱体线材的制备 |
| 5.4 低温扩散法制备Nb_3Al超导线材结构与性能 |
| 5.5 快热急冷热处理Nb_3Al超导线材微观结构及超导性能 |
| 5.5.1 Nb_3Al短样的RHQ热处理 |
| 5.5.2 单芯长线的RHQ热处理 |
| 5.5.3 18芯长线RHQ热处理 |
| 5.5.4 24芯长线连续RHQ热处理 |
| 5.6 本章小结 |
| 第6章 Nb_3Al超导磁体制作及性能测试 |
| 6.1 18芯Nb_3Al超导线材低温性能 |
| 6.2 内插磁体线圈设计及绝缘固化材料选择 |
| 6.3 内插磁体线圈的制作 |
| 6.4 磁体线圈励磁测试 |
| 6.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间发表的论文 |
（6）Ti掺杂和退火时间对Nb3Al超导体性能的改善（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景及意义 |
| 1.2 Nb_3Al超导体的发展及研究现状 |
| 1.2.1 Nb_3Al超导体的特性 |
| 1.2.2 Nb_3Al超导体的成相机制 |
| 1.2.3 Nb_3Al超导体的制备工艺 |
| 1.2.4 掺杂元素对Nb_3Al超导体性能的影响 |
| 1.3 Nb_3Al超导体的应用前景 |
| 1.4 本文的主要研究内容和结构 |
| 第二章 样品的制备及表征分析 |
| 2.1 Nb_3Al样品的制备过程 |
| 2.1.1 高能球磨制备Nb_3Al超导块材 |
| 2.1.2 粉末装管法(PIT)制备Nb_3Al超导线材 |
| 2.1.3 卷绕法(JR)制备Nb_3Al超导线材 |
| 2.2 Nb_3Al样品的表征分析 |
| 2.2.1 物相测试分析 |
| 2.2.2 微观形貌和元素成分分析 |
| 2.2.3 磁性能测量分析 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 Ti掺杂对高能球磨制备的Nb_3Al块材结构和性能的影响 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 Ti掺杂对粉末装管法制备的Nb_3Al线材结构和性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 后退火时间对RHQ Nb_3Al线材结构和性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.4 结论 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
（7）高固溶度Cu-Sn合金的制备及组织与性能研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 1.绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 Cu-Sn合金研究现状 |
| 1.2.1 Cu-Sn合金简介 |
| 1.2.2 Cu-Sn合金性质及应用 |
| 1.2.3 Cu-Sn合金的制备 |
| 1.3 固溶度 |
| 1.4 形变及电脉冲处理铜合金研究现状 |
| 1.5 本文研究目的与内容 |
| 1.5.1 研究目的 |
| 1.5.2 研究内容 |
| 2.实验材料及方法 |
| 2.1 实验材料及设备 |
| 2.1.1 实验原料 |
| 2.1.2 实验主要设备与仪器 |
| 2.2 实验流程 |
| 2.3 检测及表征 |
| 2.3.1 组织成分分析 |
| 2.3.2 物理性能检测 |
| 2.3.3 力学性能检测 |
| 3.粉末冶金法制备铜锡合金的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 烧结温度对Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响 |
| 3.2.1 Cu-14Sn-0.3Ti合金的组织分析 |
| 3.2.2 Cu-14Sn-0.3Ti合金的物相分析 |
| 3.2.3 Cu-14Sn-0.3Ti合金的性能 |
| 3.3 Sn含量对铜锡合金组织及性能的影响 |
| 3.3.1 不同Sn含量的铜锡合金组织分析 |
| 3.3.2 不同Sn含量的铜锡合金DSC分析 |
| 3.3.3 不同Sn含量的铜锡合金物相分析 |
| 3.3.4 不同Sn含量的铜锡合金性能 |
| 3.4 本章小结 |
| 4.轧制变形及电脉冲处理对铜锡合金组织及性能的影响 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 轧制变形及电脉冲处理对不同Sn含量铜锡合金组织及性能的影响 |
| 4.2.1 轧制制备不同Sn含量铜锡合金的组织及性能演变 |
| 4.2.2 电脉冲处理制备不同Sn含量铜锡合金的组织及性能演变 |
| 4.3 轧制与电脉冲处理对Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响 |
| 4.3.1 30%变形量下不同电脉冲处理的Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能演变 |
| 4.3.2 50%变形量下不同电脉冲处理的Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能演变 |
| 4.4 轧制及电脉冲制备高固溶铜锡合金的固溶机理分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 5.热挤压及电脉冲处理对Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 热挤压对Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响 |
| 5.2.1 热挤压Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能 |
| 5.2.2 热挤压与热处理Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能 |
| 5.3 电脉冲处理对热挤压Cu-14Sn-0.3Ti合金组织及性能的影响 |
| 5.3.1 电脉冲处理的热挤压Cu-14Sn-0.3Ti合金组织分析 |
| 5.3.2 电脉冲处理的Cu-14Sn-0.3Ti合金物相分析 |
| 5.3.3 电脉冲处理的Cu-14Sn-0.3Ti合金力学性能 |
| 5.4 形变与电脉冲制备铜锡合金的固溶机理分析 |
| 5.5 本章小结 |
| 6.结论及展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士期间主要研究成果 |
（8）实用化Nb3Al超导材料的制备及性能的优化研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 主要创新与贡献 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究意义 |
| 1.3 Nb_3Al超导体的物理特性 |
| 1.3.1 晶体结构 |
| 1.3.2 临界转变温度(T_c) |
| 1.3.3 临界电流(J_c) |
| 1.4 研究现状 |
| 1.4.1 相图 |
| 1.4.2 Nb_3Al超导体的制备 |
| 1.4.3 元素掺杂提高Nb_3Al超导线的性能 |
| 1.5 存在问题 |
| 1.6 本论文的主要研究内容及目标 |
| 第2章 机械合金化制备Nb_3Al超导体 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 实验方法 |
| 2.2.1 固态烧结试验 |
| 2.2.2 Nb-Al体系相形成与反应动力学的DSC分析 |
| 2.2.3 Nb_3Al超导体的制备与工艺优化 |
| 2.3 Nb-Al固溶体转变物理化学特性 |
| 2.3.1 Nb-Al固溶体热力学稳定相 |
| 2.3.2 相形成的DSC实验研究 |
| 2.4 Nb-Al固溶体固相反应动力学研究方法 |
| 2.4.1 DSC法研究固溶体转变反应动力学 |
| 2.5 Nb-Al固溶体的相组成及微观结构 |
| 2.5.1 不同Al配比对Nb-Al固溶体形成的影响 |
| 2.5.2 不同球磨时间对Nb-Al固溶体形成的影响 |
| 2.6 Nb_3Al的相组成及微观结构 |
| 2.6.0 不同球磨时间对Nb_3Al成相的影响 |
| 2.6.1 热处理温度对Nb_3Al成相的影响 |
| 2.6.2 不同Al配比对Nb_3Al成相的影响 |
| 2.6.3 不同球粉比对Nb_3Al成相的影响 |
| 2.6.4 SPS烧结工艺制备Nb_3Al块体 |
| 2.7 Nb_3Al的超导性能 |
| 2.8 本章小结 |
| 第3章 PIT法制备Nb_3Al超导线 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验方法 |
| 3.3 Nb_3Al线材的相组成 |
| 3.3.1 机械合金化粉末装填线 |
| 3.3.2 直接混合粉末装填线 |
| 3.4 Nb_3Al线材的微观结构 |
| 3.4.1 机械合金化粉末装填线 |
| 3.4.2 直接混合粉末装填线 |
| 3.5 Nb_3Al线材的超导性能 |
| 3.5.1 机械合金化粉末装填线 |
| 3.5.2 直接混合粉末装填线 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 Nb-Al扩散成相研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验方法 |
| 4.3 扩散理论 |
| 4.3.1 菲克定律 |
| 4.4 Nb-Al体系扩散过程 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 RIT法制备Nb_3Al超导线 |
| 5.1 前言 |
| 5.2 实验方法 |
| 5.2.1 前驱线的制备 |
| 5.3 RIT法制备的前驱线的机械性能 |
| 5.3.1 环型导线结构的机械性能 |
| 5.3.2 束型导线结构的机械性能 |
| 5.4 Nb_3Al超导线的性能 |
| 5.4.1 环型导线的超导性能 |
| 5.4.2 束型导线的超导性能 |
| 5.5 本章小结 |
| 第6章 结论 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 攻读博士学位期间获得的学术成果 |
（9）基于第一性原理变形对超导材料Nb3Sn/Nb3Al临界参数影响的计算（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 超导材料概述与基本理论 |
| 1.1.1 超导材料概述与分类 |
| 1.1.2 超导基本理论介绍 |
| 1.2 低温超导材料Nb_3Sn/Nb_3Al研究现状 |
| 1.2.1 Nb_3Sn/Nb_3Al超导材料制备应用研究现状 |
| 1.2.2 力学变形对超导材料影响的研究 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 第二章 第一性原理计算相关理论 |
| 2.1 Hartree-Fock方程 |
| 2.2 密度泛函理论 |
| 2.2.1 Hohenberg-Kohn理论 |
| 2.2.2 Kohn-Sham方程 |
| 2.3 交换关联泛函 |
| 2.4 常用软件包简介 |
| 第三章 静水压下低温超导材料Nb_3Sn/Nb_3Al临界温度的变化 |
| 3.1 计算方法与模型 |
| 3.2 Nb_3Sn/Nb_3Al弹性性质及临界温度 |
| 3.2.1 Nb_3Sn/Nb_3Al弹性模量的变化 |
| 3.2.2 Nb_3Sn/Nb_3Al德拜温度的变化 |
| 3.3 静水压Nb_3Sn/Nb_3Al临界温度的影响 |
| 第四章 Nb_3Sn在不同变形模式下临界参数的变化 |
| 4.1 Nb_3Sn临界参数定标量关系式 |
| 4.2 单轴拉压下Nb_3Sn临界参数的变化 |
| 4.3 剪切、扭转作用下Nb_3Sn临界参数的变化 |
| 4.4 应变对Nb_3Sn临界参数曲面的影响 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文主要结论 |
| 5.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 在学期间的研究成果 |
| 致谢 |
（10）Nb/Al界面扩散反应过程研究及Nb3Al线材加热装置的预研（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 超导材料的两个基本特性 |
| 1.2.1 零电阻特性 |
| 1.2.2 完全抗磁性 |
| 1.3 超导材料的分类及表征 |
| 1.3.1 超导材料的分类 |
| 1.3.2 超导材料的表征 |
| 1.4 Nb_3Al超导材料的研究背景及意义 |
| 1.5 Nb_3Al超导材料的研究现状 |
| 1.5.1 Al5结构金属间化合物超导体 |
| 1.5.2 长程有序性对Al5结构超导体的影响 |
| 1.5.3 趋于化学计量比的方法和Nb/Al相图 |
| 1.5.4 Nb_3Al超导体发展现状 |
| 1.6 本文工作及结构 |
| 第2章 样品的制备与表征 |
| 2.1 制备方法 |
| 2.1.1 Nb_3Al薄膜的制备 |
| 2.1.2 机械合金化法制备Nb_3Al粉末 |
| 2.1.3 实用性Nb_3Al线材的制备 |
| 2.1.4 Nb_3Al材料其他制备方法 |
| 2.2 分析测试方法 |
| 2.2.1 表面形貌—扫描电子显微镜 |
| 2.2.2 综合物性测量系统 |
| 2.3 本章小结 |
| 第3章 套管法Nb/Al线材反应过程研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验过程 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 RHQ热处理装置的预研 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 基于加热方式的考虑 |
| 4.3 改进RHQ装置的设计要求 |
| 4.4 总体布局 |
| 4.5 本章小结 |
| 结论 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的论文 |
四、EPMA对Nb_3Sn超导材料研究Ⅲ:原位法Nb_3Sn热处理过程中的元素扩散分布（论文参考文献）
- [1]ITER用Nb3Sn超导线材微结构与电磁特性的研究[D]. 张科. 西北工业大学, 2016(08)
- [2]超导电工材料Nb3Al的制备工艺及性能研究[D]. 李平原. 西南交通大学, 2015(04)
- [3]Nb/Mo-Si基高温合金部分二元及三元体系的热力学研究[D]. 高江涛. 北京科技大学, 2020(06)
- [4]快热快冷法制备Nb3Al超导线材及其性能研究[D]. 陈传. 东北大学, 2017(06)
- [5]高场磁体用Nb3Al超导线材制备及电磁特性研究[D]. 孙霞光. 西南交通大学, 2019(06)
- [6]Ti掺杂和退火时间对Nb3Al超导体性能的改善[D]. 杨长坤. 西南交通大学, 2020(07)
- [7]高固溶度Cu-Sn合金的制备及组织与性能研究[D]. 冯巧丽. 西安理工大学, 2020(01)
- [8]实用化Nb3Al超导材料的制备及性能的优化研究[D]. 齐铭. 东北大学, 2015(03)
- [9]基于第一性原理变形对超导材料Nb3Sn/Nb3Al临界参数影响的计算[D]. 张锐. 兰州大学, 2016(08)
- [10]Nb/Al界面扩散反应过程研究及Nb3Al线材加热装置的预研[D]. 杜路鹏. 西南交通大学, 2014(09)