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A-15型化合物超导材料

英文

A15type of superconducting compound

简介

用通式A3B表示的化合物超导材料。A为过渡金属铌、钽、钒等,B为非过渡元素铝、硅、镓、锗、锡等。A与B均可部分的被其他元素所取代,如(Nb、Ti)3Sn、Nb3(Al、Ge)等。

这类化合物,属于体心立方结构(见图),每个单晶胞有8个原子,属于O3h-Pm3m空间群。决定该化合物稳定性的主要因素是原子尺寸,而不是原子和电子的其他参数,形成A-15结构的rA/rB应在0.845~1.12之间。

A-15型化合物单晶胞A3B

超导性能 在已发现的常规低温超导体中,三个临界参数都很高的均出于此类化合物(见表),其中像Nb3Sn、V3Ga,已制备出实用化材料,并得到实际应用。

制取方法 这种化合物硬而脆,一般不能用冷热加工的方法制得实用化导体。为了克服其脆性,主要采用两种途径:(1)在柔软基体(如铌、不锈钢带或线)表

一些实用性A-15化合物超导材料的超导性能

化合物
名称
临界温度
Tc/K
上临界磁场
μ0Hc2
(4.2K)/T
临界电流密度Jc
(4.2K)/kA·cm-2
10T 15T 20T
Nb3Sn 18.3 22 12 1.7  
V3Ga
Nb3Ge
Nb3Al
16.5
23.0
18.9
22
30
32
7
40
3.8
13.0
2.5
6
17
6
Nb3(AlGe) 20.5 41 60 30 190

面上用表面扩散法(见扩散法铌三锡超导材料)、化学气相沉积法(见气相沉积法铌三锡超导材料)生成化合物超导层。(2)先加工成带或线,而后进行扩散反应生成超导层(见青铜法铌三锡超导材料)。此外,还有粉末冶金法、原位法、磁控溅射法等,也被用来制备Nb3Sn、V3Ga、Nb3Si等化合物的导体或薄膜。

应用 由表中看到,Nb3Ge和Nb3(AlGe)表现出优异的超导性能,具有很大应用潜力,但因它们属于亚稳态化合物,在形成过程中,其成分和组织结构均难得到恰当的控制,故至今还未实用化。

A-15化合物的缺点是抗辐照和应变能力较差,因此其应用范围受到一定限制。