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铌钛系多元合金超导材料
铌钛系多元合金超导材料(superconducting material of many element alloy inNb-Ti system)
在Nb-Ti二元系中添加一种或两种金属元素而制得的多元铌钛系合金超导材料。20世纪60年代末，先是在Nb-Zr二元合金中加入第三种金属(如钛)，随后是在Nb-Ti二元合金中分别添加锆、铪、钽等第三种金属元素，制得了三元合金超导材料。此外，还向Nb-Ti二元合金同时添加两种金属元素(锆、铪或锆、钽)，获得四元合金超导材料。
为了建立三级磁体材料，1970年以来，国际上生产了Ti10-Zr40-Nb50，Ti60-Zr5-Nb35等三元合金超导材料。这两种超导材料，前者在低场有高的临界电流密度(Jc)，后者在高场下有较优的Jc性能。一些三元合金超导材料的组分列于表中。
一些三元合金超导材料的组分和性能
| 组分(原子分数)／％ | 临界温度 | 场强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导材料外，Ti66.7--57.3-Hf0.3-Nb33--42、Ti37-Hf3-Nb40等三元合金超导材料的临界温度(Tc)较NbTi二元合金的稍有下降，但其Jc有所改善。还有Ti43--84-Nb11--40- V5--17三元合金超导材料的Jc是不及Nb30Ti70二元合金的。有用钽替代Ti-Zr-Nb三元合金中的锆，该三元合金超导材料的种类有4种：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三元合金超导材料中高钽含量(10％～25％)的Nb-Ti-Ta三元合金超导材料，在1．8K温度的上临界场(Hc2)较Nb-Ti二元合金的大1．5T。此外，它们在超流氦温度(约2K)和10T、12T以及13T场强下的Jc较二元合金的分别要高15％、85％及330％。
在研究三元合金超导材料的基础上，还研究了Ti-Zr-Hf-Nb、Ti-Zr-Nb-Ta(Ti61-Zr6-Nb27-Ta6)等4元合金超导材料，它们在低场下的Jc一般较二元合金的优，而在高场下Jc性能比二元合金的要低些。
1980年Ti62.5-Zr0.5-Nb35三元合金超导材料用于1MW磁流体发电机与磁悬浮列车的线圈。特别为科学界关注的是，在超流氦温度下高钽含量的Nb-Ti-Ta三元合金超导材料提高应用场强，可应用于11～13T的超导磁体。
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