應用案例 | 低溫超導材料NbTi的金相制備

時間：2024/3/11閱讀：324

每年的3月初,美國物理學會將聚在美國的某個小城舉辦會議APS MARCH MEETING，從事凝聚態物理和理論物理等科研學者都會聚集在此互相交流。

去年美國物理學會在美國賭城拉斯維加斯召開的3月會議，迪亞斯在會議上作了關于镥氫氮的室溫超導的報告。自然雜志也在同一天將迪亞斯團隊的論文在線發表引起軒然大波。不過后面被南大聞海虎團隊《Nature》發文否定了。

今年本年度美國物理學會的3月會議將在明尼蘇達州的明尼阿波利斯召開。美國威廉瑪麗學院的金玄卓教授將在會議上作，關于LK99室溫超導的報告。

據APS網站上給出的報告題目和摘要，金玄卓教授將在報告中給出LK99最新的配方以及室溫超導的證據。報告摘要的內容是：他們合成出了材料PCPOSOS，它在室溫和常壓下表現出超導行為，與最初的LK99對比摻雜了硫，這些材料表現出超導體的特性，包括零電阻、邁斯納效應和放置在磁鐵上時的半懸浮現象。

然而，會議結束后，參會者大多感到失望。一些科學界人士評價稱，這次研究結果沒有經過具有公信力的驗證，因此仍然無法確定“PCPOSOS"是否為超導體。

依此看來，目前室溫超導距離我們還是有很大的未知性。雖然室溫超導距離我們還有未知的路要走，但是低溫超導已經在日常生活中得到廣泛應用。

根據國際電工委員會(IEC)的規定，低溫超導材料的臨界溫度低于 25 K，常見的有 NbTi、Nb3Sn、Nb3Al 等。核磁共振儀器里面使用的超導磁體就是由 NbTi超導線繞制而成。

金相分析可以檢測材料的組織結構、晶粒大小、晶界、夾雜物等，從而判斷材料的性能和質量。下面以 NbTi 超導線為例介紹， NbTi 超導線的金相制備過程。

鑲嵌

NbTi超導線需要檢測內部結構和芯絲直徑，最好采用低放熱的冷鑲環氧樹脂，如EpoxiCure 2。EpoxiCure 2耐化學性，能夠很好地粘附在試樣邊緣，收縮率低，具有很好的保邊性。

在鑲嵌之前，需確保樣品表面干凈以及干燥，使樣品與樹脂能更好地結合，避免鑲嵌后樣品和樹脂間產生縫隙。縫隙在磨拋過程中會嵌入污染物引入劃痕。

研磨

表面的切割損傷層需使用碳化硅(SiC) 砂紙搭配合適的壓力進行粗磨。碳化硅非常堅硬，含有尖銳的磨料顆粒，可以在研磨過程中隨著磨盤轉動產生新的切屑刃，可極大提高材料的去除率。每張砂紙只能使用1-2分鐘，用損耗的SiC砂紙可能會造成表面損傷。如果切割質量良好，可以使用P400的SiC砂紙進行初始研磨。由于研磨過程會產生大量的熱，所以在研磨過程中需保證充分的水冷卻。

拋光

初步研磨結束后，使用9 µm的多晶金剛石懸浮液搭配硬編織拋光布來去除試樣劃痕。如TexMet C拋光布，具有更高的材料去除率，并有助于提高試樣的平整度。MetaDi多晶金剛石懸浮液中的多晶金剛石具有更多的切割面，可更快地去除損傷變形及劃痕，獲得更好的表面質量。對于銅線，需增加3µm和1µm的拋光步驟，再進行終拋。

終拋推薦使用0.02µm MasterMet2氧化硅拋光液，在ChemoMet柔軟多孔的耐化學腐蝕合成布上進行拋光。

結論

NbTi芯絲的變形比較均勻，經過測量芯絲直徑在3～5 µm之間，圓線的尺寸為 0.5mm。

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