应用案例 | 低温超导材料NbTi的金相制备
时间：2024-03-11 阅读：161
每年的3月初,美国物理学会将聚在美国的某个小城举办会议APS MARCH MEETING，从事凝聚态物理和理论物理等科研学者都会聚集在此互相交流。去年美国物理学会在美国赌城拉斯维加斯召开的3月会议，迪亚斯在会议上作了关于镥氢氮的室温超导的报告。自然杂志也在同一天将迪亚斯团队的论文在线发表引起轩然大波。不过后面被南大闻海虎团队《Nature》发文否定了。今年本年度美国物理学会的3月会议将在明尼苏达州的明尼阿波利斯召开。美国威廉玛丽学院的金玄卓教授将在会议上作，关于LK99室温超导的报告。
据APS网站上给出的报告题目和摘要，金玄卓教授将在报告中给出LK99最新的配方以及室温超导的证据。报告摘要的内容是：他们合成出了材料PCPOSOS，它在室温和常压下表现出超导行为，与最初的LK99对比掺杂了硫，这些材料表现出超导体的特性，包括零电阻、迈斯纳效应和放置在磁铁上时的半悬浮现象。
然而，会议结束后，参会者大多感到失望。一些科学界人士评价称，这次研究结果没有经过具有公信力的验证，因此仍然无法确定“PCPOSOS”是否为超导体。
依此看来，目前室温超导距离我们还是有很大的未知性。虽然室温超导距离我们还有未知的路要走，但是低温超导已经在日常生活中得到广泛应用。根据国际电工委员会(IEC)的规定，低温超导材料的临界温度低于 25 K，常见的有 NbTi、Nb3Sn、Nb3Al 等。核磁共振仪器里面使用的超导磁体就是由 NbTi超导线绕制而成。金相分析可以检测材料的组织结构、晶粒大小、晶界、夹杂物等，从而判断材料的性能和质量。下面以 NbTi 超导线为例介绍， NbTi 超导线的金相制备过程。
NbTi超导线需要检测内部结构和芯丝直径，最好采用低放热的冷镶环氧树脂，如EpoxiCure 2。EpoxiCure 2耐化学性，能够很好地粘附在试样边缘，收缩率低，具有很好的保边性。在镶嵌之前，需确保样品表面干净以及干燥，使样品与树脂能更好地结合，避免镶嵌后样品和树脂间产生缝隙。缝隙在磨抛过程中会嵌入污染物引入划痕。表面的切割损伤层需使用碳化硅(SiC) 砂纸搭配合适的压力进行粗磨。碳化硅非常坚硬，含有尖锐的磨料颗粒，可以在研磨过程中随着磨盘转动产生新的切屑刃，可极大提高材料的去除率。每张砂纸只能使用1-2分钟，用损耗的SiC砂纸可能会造成表面损伤。如果切割质量良好，可以使用P400的SiC砂纸进行初始研磨。由于研磨过程会产生大量的热，所以在研磨过程中需保证充分的水冷却。初步研磨结束后，使用9 µm的多晶金刚石悬浮液搭配硬编织抛光布来去除试样划痕。如TexMet C抛光布，具有更高的材料去除率，并有助于提高试样的平整度。MetaDi多晶金刚石悬浮液中的多晶金刚石具有更多的切割面，可更快地去除损伤变形及划痕，获得更好的表面质量。对于铜线，需增加3µm和1µm的抛光步骤，再进行终抛。终抛推荐使用0.02µm MasterMet2氧化硅抛光液，在ChemoMet柔软多孔的耐化学腐蚀合成布上进行抛光。
NbTi芯丝的变形比较均匀 ，经过测量芯丝直径在3～5 µm之间 ，圆线的尺寸为 0.5mm。
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