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1、先進難焊材料的連接--高溫超導(dǎo)材料焊接性研究姓名:李杰班級:成型102207H學(xué)號:201022020711高溫超導(dǎo)材料焊接性研究??摘要：簡要介紹了高溫超導(dǎo)材料及其發(fā)展歷史，對超導(dǎo)材料的發(fā)展現(xiàn)狀和用途進行說明，對目前超導(dǎo)材料的主要研制方法進行了分析。?關(guān)鍵詞：超導(dǎo)材料??研究進展??高溫???應(yīng)用?一、?高溫超導(dǎo)材料的發(fā)展歷史?高溫超導(dǎo)材料一般是指臨界溫度在絕對溫度77K以上、電阻接近零的超導(dǎo)材料，通常可以在廉價的液氮（77K）制冷環(huán)境中使用，主要分為兩種：釔鋇銅氧（YBCO）和鉍鍶鈣銅氧(BSCCO)。釔鋇銅氧一般用于制備超導(dǎo)薄膜，應(yīng)用在電子、通信等
2、領(lǐng)域；鉍鍶鈣銅氧主要用于線材的制造。?1911年，荷蘭萊頓大學(xué)的卡末林·昂尼斯意外地發(fā)現(xiàn)，將汞冷卻到-268.98°C時，汞的電阻突然消失；后來他又發(fā)現(xiàn)許多金屬和合金都具有與上述汞相類似的低溫下失去電阻的特性，由于它的特殊導(dǎo)電性能，卡末林·昂尼斯稱之為超導(dǎo)態(tài)，他也因此獲得了1913年諾貝爾獎。?1933年，荷蘭的邁斯納和奧森菲爾德共同發(fā)現(xiàn)了超導(dǎo)體的另一個極為重要的性質(zhì)，當(dāng)金屬處在超導(dǎo)狀態(tài)時，這一超導(dǎo)體內(nèi)的磁感應(yīng)強度為零，卻把原來存在于體內(nèi)的磁場排擠出去。對單晶錫球進行實驗發(fā)現(xiàn)：錫球過渡到超導(dǎo)狀態(tài)時，錫球周圍的磁場突然發(fā)生變化，磁力線似乎一下子被排斥到超導(dǎo)
3、體之外去了，人們將這種現(xiàn)象稱之為“邁斯納效應(yīng)”。?自卡麥林·昂尼斯發(fā)現(xiàn)汞在4.2K附近的超導(dǎo)電性以來，人們發(fā)現(xiàn)的新超導(dǎo)材料幾乎遍布整個元素周期表，從輕元素硼、鋰到過渡重金屬鈾系列等。超導(dǎo)材料的最初研究多集中在元素、合金、過渡金屬碳化物和氮化物等方面。至1973年，發(fā)現(xiàn)了一系列A15型超導(dǎo)體和三元系超導(dǎo)體，如Nb3Sn、V3Ga、Nb3Ge，其中Nb3Ge超導(dǎo)體的臨界轉(zhuǎn)變溫度(Tc)值達到23.2K。以上超導(dǎo)材料要用液氦做致冷劑才能呈現(xiàn)超導(dǎo)態(tài)，因而在應(yīng)用上受到很大限制。1986年，德國科學(xué)家柏諾茲和瑞士科學(xué)家穆勒發(fā)現(xiàn)了新的金屬氧化物超導(dǎo)材料即鋇鑭銅氧化物(
4、La-BaCuO)，其Tc為35K，第一次實現(xiàn)了液氮溫區(qū)的高溫超導(dǎo)。銅酸鹽高溫超導(dǎo)體的發(fā)現(xiàn)是超導(dǎo)材料研究上的一次重大突破，打開了混合金屬氧化物超導(dǎo)體的研究方向。1987年初，中、美科學(xué)家各自發(fā)現(xiàn)臨界溫度大于90K的YBacuO超導(dǎo)體，已高于液氮溫度(77K)，高溫超導(dǎo)材料研究獲得重大進展。后來法國的米切爾發(fā)現(xiàn)了第三類高溫超導(dǎo)體BisrCuO，再后來又有人將Ca摻人其中，得到Bis尤aCuO超導(dǎo)體，首次使氧化物超導(dǎo)體的零電阻溫度突破100K大關(guān)。1988年，美國的荷曼和盛正直等人又發(fā)現(xiàn)了T1系高溫超導(dǎo)體，將超導(dǎo)臨界溫度提高到當(dāng)時公認的最高記錄125K。瑞士
5、蘇黎世的希林等發(fā)現(xiàn)在HgBaCaCuO超導(dǎo)體中，臨界轉(zhuǎn)變溫度大約為133K，使高溫超導(dǎo)臨界溫度取得新的突破。?二、?高溫超導(dǎo)體的發(fā)展現(xiàn)狀?目前，高溫超導(dǎo)材料指的是：釔系(92?K)、鉍系(110?K)、鉈系(125?K)和汞系(135?K)以及2001年1月發(fā)現(xiàn)的新型超導(dǎo)體二硼化鎂(39?K)。其中最有實用價值的是鉍系、釔系(YBCO)和二硼化鎂(MgB2)。氧化物高溫超導(dǎo)材料是以銅氧化物為組分的具有鈣鈦礦層狀結(jié)構(gòu)的復(fù)雜物質(zhì)，在正常態(tài)它們都是不良導(dǎo)體。同低溫超導(dǎo)體相比，高溫超導(dǎo)材料具有明顯的各向異性，在垂直和平行于銅氧結(jié)構(gòu)層方向上的物理性質(zhì)差別很大。高溫
6、超導(dǎo)體屬于非理想的第II類超導(dǎo)體。且具有比低溫超導(dǎo)體更高的臨界磁場和臨界電流，因此是更接近于實用的超導(dǎo)材料。特別是在低溫下的性能比傳統(tǒng)超導(dǎo)體高得多。?高溫超導(dǎo)材料已進入實用化的研究開發(fā)階段，氧化物復(fù)合超導(dǎo)材料的耐用(robustness)?和穩(wěn)定性已引起材料科學(xué)家的廣泛重視。?由于高溫超導(dǎo)薄膜材料較早進入電子學(xué)器件的應(yīng)用領(lǐng)域，很多學(xué)者做了薄膜材料與環(huán)境相關(guān)的穩(wěn)定性和壽命研究工作。浸泡實驗是一種常用的方法：在不同試劑?(水、酒精和丙酮等)、不同氣氛(干氮、濕氮和流動氧等)中做周期循環(huán)和熱時效疲勞試驗。研究表明，?超導(dǎo)電性的退化主要來自于雜相?(第二相)?及
7、時效過程中的析出相。美國西北大學(xué)的Mirkin建議把在其它材料中應(yīng)用已十分廣泛的分子單層表面化學(xué)改性(又稱“自裝配，Self?assembly”)?引入到高溫超導(dǎo)銅氧化合物中來。例如用有機物對YBCO表面進行分子單層表面改性，以此改善薄膜對環(huán)境的敏感性。?高溫超導(dǎo)帶材以鉍鍶鈣銅氧(BSCCO/2223)系為第一代帶材，它以優(yōu)良的可加工性而得到了廣泛的開發(fā)，并在超導(dǎo)強電應(yīng)用領(lǐng)域占據(jù)重要位置。但鉍系材料的實用臨界電流密度較低，并且在77?K的應(yīng)用磁場也很低。相反，YBCO材料在77?K的超導(dǎo)電性遠優(yōu)于BSCCO材料；然而它的可加工性卻極差，傳統(tǒng)的壓力加工和熱
8、處理工藝難以做出超導(dǎo)性好的帶材。?近年來隨著材料科學(xué)工藝技術(shù)的發(fā)展，一種在軋制?
