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我国“人造太阳”关键核心材料实现国产工业化制备
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快科技 10 月 28 日消息,今日,中国科学院金属研究所发文称,第二代高温超导带材用金属基带国产化取得突破。

据了解,该研究所戎利建研究员团队利用自主研发的纯净化制备技术,突破了可控核聚变用第二代高温超导带材用金属基带技术瓶颈,成功实现了高纯净吨级哈氏合金(C276)金属基带的工业化制备。

可控核聚变装置被誉为 " 人造太阳 ",是人类探索未来清洁能源的重要方向。

第二代高温超导带材(REBCO)被视为可控核聚变中 " 超级磁体 " 的核心材料,其技术突破直接决定了能否制造出约束上亿度等离子体的超强磁场。

我国二代高温超导材料的制备和应用居国际前列,但高温超导带材用金属基带长期依赖进口,近年来国内虽有生产,所采用的是进口的冷轧卷材进行后续加工,不仅价格昂贵,而且供货时间难以保证。

金属基带作为缓冲层和超导层生长的衬底,其作用如同盖房时打下的地基——缓冲层和超导材料需要一层一层地 " 生长 " 在这一基带上,它不仅为超导带材提供了必要的机械强度和变形能力,更是整个超导结构得以稳定成型的基础。

该团队炼出的超纯合金中,碳、锰、硫、磷、氧、氮元素含量均低于进口同类材料。

另外材料的纯净度各项指标均达到了进口材料水平,个别指标优于进口材料。

据介绍,研究团队攻克了基带加工过程中的关键技术难题,成功将 C276 合金轧制成厚度仅 0.046 毫米(约为头发丝直径的一半)、宽度 12 毫米、长度超 2000 米的超长超薄金属基带,基带表面粗糙度小于 20 纳米。

该材料在液氮温度下的抗拉强度大于 1900MPa,相当于在指甲盖大小的面积上可承受 190 吨的重量。

即便经过 900 摄氏度高温持续加热 5 分钟并冷却至室温,其抗拉强度仍保持在 1200MPa 以上,表现出优异的热稳定性和力学性能。

中国科学院金属研究所制备的千米级基带

中国科学院金属研究所制备基带的表面粗糙度 ( AFM 标准 50 x 50um ) Ra=19nm

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