[发明专利]一种制备高性能Nb3

说明书

本发明公开了一种制备高性能Nb₃(Al，Ge)超导体的方法，该方法包括以下步骤：首先经过配料、球磨等步骤得到混合粉末；然后将混合粉末装入模具中，置于放电等离子体烧结炉中进行加热加压烧结，得到SPS制备的Nb₃(Al_1‑xGe_x)超导体；将该样品放入石英管中真空封管，进行后退火处理，退火后随炉冷却，得到后退火处理的SPS制备Nb₃(Al_1‑xGe_x)超导体。本发明方法改善了SPS制备纯铌三铝超导体的超导性能，通过锗掺杂引入高密度的结构缺陷，晶界钉扎效果增强，同时提升了SPS制备铌三铝超导体的超导转变温度和临界电流密度整体性能。

技术领域

本发明属于低温超导材料制备技术领域，具体涉及一种制备高性能Nb₃(Al，Ge)超导体的方法。

背景技术

目前，Nb₃Al超导材料的超导转变温度（Tc）达到19.3K，临界电流密度（Jc）约为1000A/mm²（4.2K，15T），上临界场（H_c2）为32T（4.2K），是综合性能非常好的一种实用型低温超导材料。特别地，与Nb₃Sn相比，Nb₃Al超导材料在高场下具有更好的抗应变能力，在较高的应变下仍具有很好的电流传输特性。因此Nb₃Al在高场超导磁体应用上具有广阔的前景。

利用放电等离子体烧结炉快速制备Nb₃Al超导体的方法，新颖而有效。放电等离子体烧结技术(SPS)是通过调节脉冲直流电的大小来控制烧结温度和加热速率，可以产生更快的加热速率，它是颗粒放电、导电加热和加压烧结三者共同作用的结果。放电等离子体烧结技术具有加热速度快、烧结时间短、加热均匀、生产效率高、节能环保等优点。采用SPS方法可以快速制备出密度高、晶粒细小、连接紧密的 Nb₃Al 超导体。但目前，由于SPS方法制备的Nb₃Al 超导体独特的相形成机制，样品内部的结构缺陷很少，晶界薄而干净，钉扎效果很弱，致使Jc 随外加电场迅速衰减。虽然后退火处理可以显著提高晶界对磁流体的钉扎能力，但钉扎力仍低于bcc Nb(Al)ss相向A15结构转变过程中产生缺陷的钉扎力。

有鉴于此，采用锗掺杂的方法来进一步提高SPS制备铌三铝的晶界活化能，从而引入高密度的结构缺陷，显得非常有意义。

发明内容

本发明的目的在于通过锗掺杂，在SPS制备的Nb₃Al超导体中引入高密度的结构缺陷，增强晶界钉扎能力，提高其临界电流密度，提供一种制备高性能Nb₃(Al，Ge) 超导体的方法。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种制备高性能Nb₃(Al，Ge) 超导体的方法，包括以下步骤：

（1）配料：将Nb粉、Al粉和Ge粉按照一定的原子比例在手套箱中称取并倒入球磨罐中；

（2）球磨：再向步骤（1）的球磨罐中放入相应质量的磨球，将球磨罐安装在行星球磨机上，球得到Nb-Al-Ge混合原料粉末；

该步骤实施过程，磨球为不锈钢材质，球磨转速为280~350 RPM，球磨时间为30~40min，球料比为10∶1~12∶1。

（3）将上述Nb-Al-Ge混合粉末装入模具中，置于放电等离子体烧结炉（SPS）中进行加热加压烧结，得到SPS制备的Nb₃(Al_1-xGe_x)超导体，其中x=00.10且x不为0；

（4）将上述样品放入石英管中真空封管，进行后退火处理，退火后随炉冷却，得到后退火处理的SPS制备的Nb₃(Al_1-xGe_x)超导体。