概述
化合物超導材料(superconducting compound)是由一些具有實用意義的超導化合物所構成的超導材料,屬於非理想的第Ⅱ類超導體。它們不僅有著較高的超導臨界溫度TC和上臨界磁場hc2,而且,由於存在與其晶格缺陷密切相關的不可逆磁性質(即不可逆磁化曲線或磁滯回線),因此,臨界電流密度JC也很高(見超導體臨界參數),適於製作高場磁體(9~18T)及有關的超導裝置。
發展和分類
自從50年代初發現了V3Si和Nb3Sn以來,超導化合物已發現了數千種之多,大部分為金屬間化合物、金屬和非金屬間的無機化合物及少數有機高分子化合物。自從1987年初發現超導臨界溫度在液氮溫度(77K)以上的氧化物超導體以來,化合物超導材料又可劃分為在液氦溫度(4.2K)工作的低溫超導材料,和在液氮溫度(77K)工作的高溫超導材料兩大類。
電磁特性
在低TC超導化合物中,最值得注意的有A―15(見A―15型化合物超導材料)、C―15(見C―15型化合物超導材料)、B―1(見B―1型化合物超導材料)和Chevrel相(見Chevrel相超導體)等結構類型的一些化合物。它們的超導電磁特性見表1。其中A―15結構的Nb3Sn和V3Ga已有實際套用。Nb3Sn用於繞制A―15T的磁體。而V3Ga在高場下具有比Nb3Sn更高的JC,可用它產生15~18T的磁場。
除Nb3Sn和V3Ga外,Nb3Ge、Nb3Al、Nb3(Al,Ge)和Nb3Ga等均有更高的TC和HC2。特別是Pb1.0M05.1Sb和Pb0.7Eu0.3Gd0.2M06S8的HC2(0)分別達60T和70T。而V2Hf和V2(Hf,Zr)對中子輻照不敏感;NbN對輻照和應變不敏感。它們作為液氦溫區工作的高場磁體、核磁共振儀、高能加速器、核聚變等超導裝置,以及微電子學領域的套用具有一定的或潛在的優勢。不過,這種優勢將有可能被已問世的高TC氧化物超導材料所替代或削弱。但是,在較長的一段時期內,對已經實用化的Nb3Sn和V3Ga來說,研究如何提高和穩定它們的JC―H特性,改進成材工藝技術,降低製造成本,仍然有其現實意義。
製備方法
超導化合物的製備方法如表2所列有許多種,但是,由於這些化合物一般較硬而脆,且所成超導材料的臨界電流IC的大小取決於其冶金因素,因此,並不是上述的所有方法都能達到實用成材工藝技術的要求。對於已實用的Nb3Sn來說,只是到60~70年代才先後形成了熱浸一擴散法(見擴散法鈮三錫超導材料)、化學氣相沉積法(見氣相沉積法鈮三錫超導材料)和多芯青銅法(見青銅法鈮三錫超導材料)等三種主要的商品化生產方法。它們的共同特點,都是設法將超導化合物薄層化或纖維化,並複合在合適的基體上構成一種複合導體形式(帶材、線材或器件),以滿足實用要求而進入商品市場。