高温超导材料的最新研究进展

第３０卷第４期　华中科技大学学报（自然科学版）　２００２年４月　ｊ　Ｈｕａｚｈｏｎｇ　Ｕｎｉｖ．ｏｆ　Ｓｃｉ＆Ｔｅｅｈ（Ｎａｔｕｔ￣ｅ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　Ｅｄｉｔｉｏｎ）　ＶＬ）ｉ　３０　Ｎｏ　４　Ａｐｒ　２００２　

高温超导陶瓷材料的实验研究　

张式森王育顺　田昌会　

，空军工程大学、　Ｉ　导弹学院　／　王永文　

（北京铁道科学研究院）　

摘要：讨论了高温超导陶瓷ＹＢａ２Ｃｕ３　体系的研制方法，研究了各种因素对ＹＢａ２Ｃｕｓ（￣　体系电特性的影　响．通过ｘ射线衍射分析及扫描电镜观测，确定了该样品为钙钛矿结构，并获得了零电阻为９８Ｋ的高温超导　陶瓷材料，它具有良好的抗磁性同时，还探讨了烧制Ｔ【Ｂａｅｃｕ２ｏｓ，新体系的工艺条件，获得了零电阻为　

１１６．５　Ｋ的Ｔ【系超导陶瓷材料，该材料具有良好的抗磁性　关键词：陶瓷材料；超导：ｘ射线；零电阻；扫描电镜；抗磁性　中图分类号：ＴＢ５４　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７ｌ　４５　１２（２００２）０４　００９０－０３　

１　实验过程　

１．１样品的制备　

１．１　１钇钡铜氧体系　

所用原料为Ｙ２ｏ３（质量分数为９９．９９％），　

Ｂａ（ＮＯｓ）２（质量分数为９９．５０％）和ＣｕＯ（质量分　

数为９９．ｏ０％），样品中的金属元素摩尔比为　

ｒ（Ｙ）：ｒ（Ｂａ）：ｒ（Ｃｕ）＝１：２：３，通过方程式　

３ＣｕＯ＋０　５Ｙ２Ｏ３＋２Ｂａ（Ｎｏ３）２＝ＹＢａ２Ｃｕ３ｏ６　５＋　

４Ｎ。２‘＋Ｏ２＿十可算得配制１０　ｇ　ＹＢａ２Ｃｕ３０６　５材　

料，实际需要质量分数为９９　９９％的Ｙ２　为　

１　７１５　７　ｇ，质量分数为９９．５０％的Ｂａ（Ｎ０３）２为　

７．９８１　４　ｇ，质量分数为９９　ｏ０％的ＣｕＯ为　

３．６６２　５　ｇ然后，用万分之一的电光分析天平准确　

称量所需各原料，将混台物在玛瑙钵中充分研细，　

压成直径为１２　ｌｌｋｒｎ的薄圆片，厚度约在１～３　ｍｍ　之间，加压６×１０４Ｎ，保压２ｍｉｎ左右，再经脱模，　

ＦＯＣＵＳ　Ｅ王　

超导材料的研究进展及应用　

■文／费有静　

镇江技师学院机电工程系　

导电材料由于电阻的存在，在输　

电过程中会不断消耗电能，尤其是　

远距离电能传输，造成极大的能源　

浪费，这个问题一直困扰着各国学　

者。找到一种材料电阻很小甚至没有　

电阻代替现有的导电材料以减少输　

电损耗一直是各国科学家们梦寐以　

求的愿望。通常来说，导体的电阻随　

温度的降低而降低，所以人们致力于　

寻找一个低温环境，获得小电阻的导　

体。１９０８年莱顿实验室成功制得液　

氦，获得４．２５Ｋ的低温，这一技术促　

进了超导技术的发展。在此之后的　

３ｆｆ，荷兰物理学家昂纳斯发现当　

温度降到４．２Ｋ时，汞的电阻突然消　

失，这就意味着电流流经导体时没有　

热损耗，这一发现震动全世界，掀起　

了超导研究的一股热潮，昂纳斯也因　

此获得１９１３年诺贝尔奖，并将在一定　

温度条件下电阻突然消失的现象称　

之为“超导”，处于超导状态的导体称　之为“超导体”，具有这一性质的材料　

称为超导材料。　

一　超导材料的发展　自昂纳斯发现汞的超导特性之　

后，越来越多的超导材料进入人们视　

野，人们发现元素周期表中的很多材　

料都具有超导性，很长一段时间内科　

学家们把元素、合金、过渡金属碳化　

物以及氮化物作为超导材料的研究　

对象，直到１９８５年金属间化合物铌锡　

（Ｎｂ　Ｓｎ）的出现，虽然其临界转变温　

度仅２３．２Ｋ，却拓宽了超导材料的研　

究思路。用液氦做致冷剂实现低温，由　

于氦原子间的相互作用力和原子质量　

都很小，很难液化，再加上氦资源缺乏　

等因素导致液氦价格昂贵，但如果没　

有液氦，低温超导材料的研究就会受　

到严重的阻碍，进而影响到研究工作　

的开展，最终导致超导材料在应用上　

受限。因此，寻求新的超导材料以获得　较高的超导转变温度，改变只能采用　

液氦做制冷剂的局面是各国科学工作　

者们重点关注的方向。　

这一设想在１９８６年得以实现，超导　

材料的研究取得了突破　进展。　

１９８６—１９８７年先后发现了超　

兴义民族师范学院本科毕业论文

兴义民族师范学院

2013届本科毕业生学位论文

高温超导材料的研究进展及

前景展望

姓 名： 马 关 爱

教 学 系： 物 理 系

专 业： 物 理 学

导师姓名： 张 星

中国﹒贵州﹒兴义

2013年5月 分类号：

论文编号： 密 级： 兴义民族师范学院本科毕业论文

目 录

摘 要............................................................................................................................ I

ABSTRACT .................................................................................................................. II

第一章 绪 论....................................................................................................... 1

1.1 超导体的发现........................................................................................... 1

1.2 高温超导体的概述................................................................................... 4

中国粉体工业 2020 No.1

30本刊视点Viewpoint

超导材料的研究进展及应用现状

杨玉梅/文

【摘要】超导体不仅在临界温度下具有零电阻特性，而且在一定的条件下具有常规导体完全不具备的电磁特性，因而在电气与电子工程领域具有广泛的应用价值。我国在超导材料及其应用领域总体上处于国际先进行列，基本掌握了各种实用化超导材料的制备技术，在多个应用方面也取得了良好的发展。我国超导材料及其应用领域将不断探索更高临界温度的超导体，提升超导材料及其应用技术的发展水平。本文将介绍超导材料的研究进展及其实际应用情况。【关键词】超导材料；研究；技术；应用

超导是指将物质冷却到某一温度以下，电阻则变为零的现象，人们从而将该温度称为超导转变温度。将超导转变温度25K以上的超导体称为高温超导体，一般情况下，都是将超导材料加工成线材及块状材料等形态，应用于相关设备。超导技术及材料可应用于多个领域，如电力机车的牵引供电变压器、超导储能系统（SMES）、储能飞轮、电力传输线缆等。

1.超导材料的研究进展1911年，Heike Kamer-Onnes在温度4.2K（-268.97℃）时用液氦冷却汞时发现汞的电阻为零，发现了超导电性规律。1933年，菲尔德和迈斯纳发现超导体冷却达到转变温度时，不仅电阻完全消失，还会出现抗磁性：磁感线从超导体中排出，不能通过超导体。1973年科学家发现了保持了近十三年记录、超导转变温度为32.4K（-249.92℃）的超导合金——铌锗合金。1986年，美国贝尔实验室研究出了打破液氢40K的温度障碍，临界温度为40K（-235.15℃）的超导材料。1987年，美国华裔科学家朱经武和中国科学家赵忠贤陆续把钇-钡-铜-氧转变温度提高到了90K（-185.15℃），从而发现了高温超导体材料，打破了液氮77K的“温度堡垒”。1988年，日本实现了液氮温区超导体的理想，研发出了转变温度为110K（-165.15℃）的超导材料Bi-Sr-Cu-O，解决了困扰科学界多年的问题。超导热从高温超导材料被发现以后席卷全球。转变温度达零下150.15℃的铊系化合物超导材料和转变温度达零下31中国粉体工业 2020 No.1140.15℃的汞系化合物超导材料相继被发现，高压条件下的汞转变温度能达到“恐怖”的164K（-111.15℃）。日本东京工业大学细野秀雄教授和其合作者在2007年2月发现了转变温度为零下251.15℃的氟掺杂镧氧铁砷化合物。中国物理研究所根据这一发现，制作掺杂样品，将氟掺杂镧氧铁砷化合物中的三价镧用二价金属锶代替，发现该化合物转变温度为零下248.18℃。中国科技大学陈晓辉研究组和中国物理所研究组于2008年3月25日和3月26日发现了突破麦克米兰极限温度，转变温度为零下233.15℃的非传统超导材料[1]。2.超导材料的性能特点2.1完全导电性实验研究表明，当温度下降到某一临界温度时，超导体出现电阻突变为零的特性称为完全导电性，也叫零电阻效应。2.2完全的抗磁性1933年，迈斯纳和奥森菲尔德对单晶锡球的磁场分布进行测量，发现不论是先降温后再加磁场，还是先加磁场后降温，只要锡球温度达到超导临界温度Tc，磁力线似乎被完全排斥到超导体之外。只要T＜Tc，超导体内的磁感应强度总和为零，即超导体具有完全抗磁性。2.3约瑟夫逊效应电子等微观粒子具有波粒二象性，当两块金属被一层厚度为几十至几百A的绝缘介质隔开时，电子等都可穿越势垒而运动。加电压后，可形成隧道电流，这种现象称为隧道效应。把上述装置中的两块金属换成超导体后，当其介质层厚度减少到30A左右时，由超导电子对的长程相干效应也会产生隧道效应，称为约瑟夫逊效应。2.4临界性超导材料具有临界温度、临界磁场和临界电流密度等，只有小于它的临界值才能体现出它的超导性能，一旦超出，就会失去超导性。此外，还有相干长度。导向只有在一定的尺度之下，才能保持住它的超导性能[2]。

第３６卷第５期　２０１７年５月　中国材料进展　

ＭＡＴＥＲＩＡＬＳ　ＣＨＩＮＡ　Ｖ０１．３６　Ｎｏ．５　Ｍａｖ　２０１７　

吉　日　同Ｉｒｍ　超导限流器的研究进展　

张翠萍　

（西北有色金属研究院超导材料研究所，陕西西安７１００１６）　

摘　要：对高温超导限流器（ＨＴＳＦＣＬ）的国内外发展及研究现状进行了评述。高温超导限流器作为一种理想的故障限流器，　它的研制涉及物理、材料学、电力电子、低温工程等多领域学科的知识与技术，是一项多学科技术的综合。目前在世界范围　内有１８个国家参与了高温超导限流器的研制，已完成挂网试运行和正在运行的高温超导限流器有１９台，分布在７个国家。　在中国现有３台处于试运行中，其中１台运行于世界上第一个超导变电站——甘肃白银超导变电站内。世界各国的研究现状　显示，高温超导限流器的技术趋于成熟，然而大规模的商业化应用还面ｌ　着几个制约因素：超导线材的高昂价格，维持低温　运行的成本，技术标准的制定，市场对高品质电力的需求等。只有降低超导材料的成本和高温超导限流器的运营成本，才会　出现超导限流器的大规模应用，使之成为保障电力网络稳定安全运行的一个理想选择。　

关键词：高温超导故障限流器；Ｂｉ２２１２超导带材；ＹＢＣＯ涂层导体；短路电流；变电站　中图分类号：ＴＭ４７１　文献标识码：Ａ　文章编号：１６７４—３９６２（２０１７）０５—０３３５—０９　

Ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　Ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　Ｈｉｇｈ　Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｓｕｐｅｒｃ０ｎｄｕｃｔｉｎｇ　

Ｆａｕｌｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｌｉｍｉｔｅｒ　

ＺＨＡＮＧ　Ｃｕｉｐｉｎｇ　（ＳＭＲＣ，Ｎｏｒｔｈｗｅｓｔ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｆｏｒ　Ｎｏｎ—Ｆｅｒｒｏｕｓ　Ｍｅｔａｌ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ，Ｘｉ’ａｎ　７　１００１６，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｐｒｏｇｒｅｓｓ　ａｎｄ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｉｇｈ—Ｔｃ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｆａｕｌｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｉｍｉｔｅｒ（ＨＴＳＦＣＬ）ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ａｓ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ｆａｕｌｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｉｍｉｔｅｒ，ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｈｉｇｈ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｆａｕｌｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｉｍｉｔｅｒ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ａ　ｍｕｈｉｄｉｓｃｉｐｌｉｎａｒｙ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｗｈｉｃｈ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｔｏ　ｐｈｙｓｉｃｓ，ｍａｔｅｒｉａｌ　ｓｃｉｅｎｃｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｒｙｏｇｅｎｉｃ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ．Ｔｈｅ　ｓｔｕｄｙ　ａｎｄ　ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＨＴＳＦＣＬ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ　ｉｎ　１８　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ，ａｎｄ　１９　ＨＴＳＦＣＬｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｉｎ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ，ｗｈｉｃｈ　ｈａｄ　ｂｅｅｎ　ｏｐｅｒａｔｅｄ　ｏｒ　ｈａｓ　ｂｅｅｎ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｉｎ　ｓｅｖｅｎ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ　ａｔ　ｐｒｅｓｅｎｔ．Ｉｎ　Ｃｈｉｎａ，　ｔｈｒｅｅ　ＨＴＳＦＣＬｓ　ａｒｅ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｉｎ　Ｙｕｎｎａｎ，Ｔｉａｎｊｉｎ　ａｎｄ　Ｂａｉｙｉｎ．Ｏｎｅ　ｏｆ　ｔｈｅｍ　ｉｓ　ｉｎｓｔａｌｌｅｄ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｉｒｓｔ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｗｏｒｌｄ—Ｂａｉｙｉｎ　Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　Ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　ｉｎ　Ｇａｎｓｕ　ｐｉｏｖｉｎｃｅ．Ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｗｏｒｋｓ　ｏｎ　ＳＦＣＬ　ｉｎ　ｄｉｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｕｎ－　ｔｒｉｅｓ，ｉｔ　ｉｓ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｅ　ＨＴＳＦＣＬ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ　ｈａｖｅ　ｂｅｅｎ　ｉｍｐｒｏｖｅｄ，ｂｕｔ　ｌａｒｇｅ　ｓｃａｌｅ　ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｉｓ　ｓｔｉｌｌ　ｆａｃｉｎｇ　ｓｅｖｅｒａｌ　ｃｈａｌｌｅｎｇｅｓ，ｓｕｃｈ　ａｓ　ｈｉｇｈ　ｐｒｉｃｅ　ｏｆ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｗｉｒｅｓ，ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｃｏｓｔ　ｏｆ　ｍａｉｎｔａｉｎｉｎｇ　ｌｏｗ　ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍａｒｋｅｔ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｈｉｇｈ—ｑｕａｌｉｔｙ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｐｏｗｅｒ．ｅｔｃ．Ｉｆ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｍａｔｅｒｉａｌｓ　ｐｒｉｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ＨＴＳＦＣＬ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｃｏｓｔ　ａｒｅ　ｒｅｄｕｃｅｄ，ｔｈｅ　ｌａｒｇｅ—ｓｃａｌｅ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｆａｕｌｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｉｍｉｔｅｒ　ｗｉｌｌ　ｂｅ　ｒｅａｌｉｚｅｄ，ＳＯ　ａｓ　ｔｏ　ｐｒｏｔｅｃｔ　ｔｈｅ　ｐｏｗｅｒ　ｇｒｉｄ　ｏｐｅｒａｔｉｎｇ　ｓｔａｂｌｙ　ａｎｄ　ｔｏ　ｍａｋｅ　ＨＴＳＦＣＬ　ａｓ　ａｎ　ｉｄｅａｌ　ＳＦＣＬ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｆｕｔｕｒｅ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｈ　Ｊｉｇｈ—Ｔｃ　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｆａｕｌｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ　ｌｉｍｉｔｅｒ；Ｂｉ２２１２　ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ　ｗｉｒｅ；ＹＢＣＯ　ｃｏａｔｅｄ　ｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；　ｓｈｏｒｔ—ｃｉｒｃｕｉｔ　ｃｕｒｒｅｎｔ：ｔｒａｎｓｆｏｒｍｅｒ　ｓｕｂｓｔａｔｉｏｎ　

2010 - 2011 第 2 学期

功能材料学

题目：超导材料的研究进展

姓名： ***

学号： ********B004

专业： 材料科学与工程

任课老师： 吴进怡

1

超导材料的研究进展

冯秀清

（材料与化工学院材料科学与工程）

摘要：本文从概念、分类、研究进展、应用、发展趋势等方面对超导材料特别是高温超导材料进行了综述。

关键词：超导；高温超导体；进展

0 引言

随着社会的进步，工业的发展，人们对能源的需求量越来越大。但是，像石油、煤等能源储备有限且不可再生。故而，如何在有限能源的条件下使社会健康稳步地发展，亦即如何做到可持续发展成了当今人们亟需解决的问题。

电力工业，是发展进步所不可或缺的。然而，常规电力设备和电力系统存在着一些自身的缺陷，阻碍了电力工业的发展。分析如下[1]：

(1)随着电网容量的增加和规模的不断扩大，电力系统的短路容量越来越大。不加限制的短路电流对电气设备和正常的工业生产带来很大的危害，还可能导致电力系统的崩溃。

(2)由于电力系统的“快速电能存取”这一环节非常薄弱，电力系统在运行和管理过程中的灵活性和有效性受到极大限制。

(3)常规电力系统的效率受到铜、铝等基本导电材料的限制，要进一步提高难度很大。

(4)常规电气设备占地面积大，而人口密集的大中城市正是负荷中心。

(5)可再生能源如太阳能发电、风力发电和潮汐能发电的能量密度低，且易受气候条件的影响。

(6)现有电力系统存在多电压等级和交直流输电共存的局面，电网经历了从局部小电网到区域大电网的发展过程，因此出现设备老化、超载严重、事故增多、供电能力不足、线路

2 损耗率高和电压质量低等多方面的问题。

对于这些问题的解决方法，超导材料表现出了巨大的潜力。

长期以来，如何找到一种完全没有电阻，能消除电能损耗的导电材料，一直是物理学家和材料科学工作者梦寐以求的愿望[2]。1911年，荷兰物理学家卡麦林·昂尼斯首次意外地发现了超导现象：将水银冷却到接近绝对零度时，其电阻突然消失[3]。这一现象的发现为解决电路损耗带来了福音。从此，对于超导材料的研究如火如荼。

1 高温超导材料研究

摘要：简要介绍了高温超导材料及其发展历史，对超导材料的发展现状和用途进行说明，对目前超导材料的主要研制方法进行了分析。

关键词：超导材料 研究进展 高温 应用

一、 高温超导材料的发展历史

高温超导材料一般是指临界温度在绝对温度77K以上、电阻接近零的超导材料，通常可以在廉价的液氮（77K）制冷环境中使用，主要分为两种：钇钡铜氧（YBCO）和铋锶钙铜氧(BSCCO)。钇钡铜氧一般用于制备超导薄膜，应用在电子、通信等领域；铋锶钙铜氧主要用于线材的制造。

1911年，荷兰莱顿大学的卡末林·昂尼斯意外地发现，将汞冷却到-268.98°C时，汞的电阻突然消失；后来他又发现许多金属和合金都具有与上述汞相类似的低温下失去电阻的特性，由于它的特殊导电性能，卡末林·昂尼斯称之为超导态，他也因此获得了1913年诺贝尔奖。

1933年，荷兰的迈斯纳和奥森菲尔德共同发现了超导体的另一个极为重要的性质，当金属处在超导状态时，这一超导体内的磁感应强度为零，却把原来存在于体内的磁场排挤出去。对单晶锡球进行实验发现：锡球过渡到超导状态时，锡球周围的磁场突然发生变化，磁力线似乎一下子被排斥到超导体之外去了，人们将这种现象称之为“迈斯纳效应”。

自卡麦林·昂尼斯发现汞在4.2K附近的超导电性以来，人们发现的新超导材料几乎遍布整个元素周期表，从轻元素硼、锂到过渡重金属铀系列等。超导材料的最初研究多集中在元素、合金、过渡金属碳化物和氮化物等方面。至1973年，发现了一系列A{ EMBED Equation.3 |15型超导体和三元系超导体，如NbSn、VGa、NbGe，其中NbGe超导体的临界转变温度(T)值达到23.2K。以上超导材料要用液氦做致冷剂才能呈现超导态，因而在应用上受到很大限制。1986年，德国科学家柏诺兹和瑞士科学家穆勒发现了新的金属氧化物超导材料即钡镧铜氧化物(La-BaCuO)，其T为35K，第一次实现了液氮温区的高温超导。铜酸盐高温超导体的发现是超导材料研究上的一次重大突破，打开了混合金属氧化物超导体的研究方向。1987年初，中、美科学家各自发现临界温度大于90K的YBacuO超导体，已高于液氮温度(77K)，高温超导材料研究获得重大进展。后来法国的米切尔发现了第三类高温超导体BisrCuO，再后来又有人将Ca掺人其中，得到Bis尤aCuO超导体，首次使氧化物超导体的零电阻温度突破100K大关。1988年，美国的荷曼和盛正直等人又发现了T系高温超导体，将超导临界温度提高到当时公认的最高记录125K。瑞士苏黎世的希林等发现在HgBaCaCuO超导体中，临界转变温度大约为

科技动态　

ｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　Ｔｒｅｎｄ　

继铜基超导材料之后，我国和　

日本科学家最近相继报告发现了　

一类新的高温超导材料一铁基超　

导材料。美国《科学》杂志报道说，　

物理学界认为这是高温超导研究　

领域的一个“重大进展”。　

高温超导是指材料在某个相　

对较高的临界温度，电阻突降至　

零。１９８６年，科学家发现了第一种　

高温超导材料一镧钡铜氧化物。自　

那以后，铜基超导材料成为全世界　

物理学家的研究热点。　

然而直至今日，对于铜基超导　

材料的高温超导机制，物理学界仍　

未形成一致看法，这也使得高温超　

导成为当今凝聚态物理学中最大　

的谜团之一。因此很多科学家都希　

望在铜基超导材料以外再找到新　

的高温超导材料，从而能够使高温　

超导机制更加明朗。　

就在今年２月，日本科学家首　

先报告说，氟掺杂镧氧铁砷化合物　

在临界温度２６开尔文（零下　

２４７．１５摄氏度）时，即具有超导特　

性。３月２５日，中国科技大学陈仙　

辉领导的科研小组又报告，氟掺杂　

国稀　圭镌募　…　＂　～　ｓ《　ｍ　…一　～　获重大进展　

钐氧铁砷化合物在临界温度４３开　

尔文（零下２３０．１５摄氏度）时也变　

成超导体　

３月２８日，中国科学院物理　

研究所赵忠贤领导的科研小组报　

告，氟掺杂镨氧铁砷化合物的高　

温超导临界温度可达５２开尔文　

（零一Ｆ　２２１．１５摄氏度）。４月１３　

日该科研小组又有新发现：氟掺　

杂钐氧铁砷化合物假如在压力环　

境下产生作用，其超导临界温度　

可进一步提升至５５开尔文（零下　

２１８．１５摄氏度）。此外，中科院物　

理所闻海虎领导的科研小组还报　

告，锶掺杂镧氧铁砷化合物的超　

导临界温度为２５开尔文（零下　

２４８．１５摄氏度）。　

超导是物弹世界中最奇妙的　

现象之一。正常情况下，电子在金　

属中运动时，会因为金属晶格的不　

完整性（如缺陷或杂质等）而发生　

弹跳损耗能量，即有电阻。而超导　

状态下，电子能毫无羁绊地前行。　

这是因为当低于某个特定温度时，　

第43卷第2期燕山大学学报Vol郾43No郾22019年3月JournalofYanshanUniversityMar.2019

摇摇文章编号:1007鄄791X(2019)02鄄0095鄄13

超导材料的研究进展及应用

邹摇芹1,2,李摇瑞2,李艳国2,王明智2,*

(1.燕山大学机械工程学院,河北秦皇岛066004;

2.燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,河北秦皇岛066004)

摇摇收稿日期:2018鄄09鄄21摇摇责任编辑:王建青

基金项目:河北省自然科学基金资助项目(E2015203232);河北省首批青年拔尖人才支持计划资助项目([2016]9)摇摇作者简介:邹芹(1978鄄),女,安徽淮北人,博士,教授,博士生导师,主要研究方向为机械加工超硬工具及特种零部件材料;*通信作

者:王明智(1953鄄),男,内蒙古满洲里人,研究员,博士生导师,主要研究方向金刚石及其相关材料,Email:wmzw@。摘摇要:本文主要综合叙述了超导材料及其超导微观理论的发展历史及现状、超导材料的分类、制备方法、分析

测试仪器以及实际应用等。自发现超导现象以来,超导材料的研究一直备受各界科研人士的关注,不断的发

展、突破。迄今为止,BCS理论可以很好地解释常规超导体的微观超导现象。近几年发现处于热点的部分先进

高熵合金也具有超导性,且BCS理论可以解释其微观超导现象。这一发现引起科研人员的广泛关注。本文主

要针对高熵合金超导材料对超导材料的研究进展进行归纳分类,期待对于超导材料的起源、发展历程的了解起

到一定的作用,并且对于高熵合金的超导性研究有一定的帮助。

关键词:超导材料;零电阻效应;完全抗磁性;研究应用

中图分类号:TB34摇摇文献标识码:A摇摇DOI:10.3969/j.issn.1007鄄791X.2019.02.001

0摇引言

对于远距离电能的运输,由于电阻,导电材料

在输电过程中消耗了电能而造成极大的能源浪

技术与市场　技术研发　２０１５年第２２卷第１１期　古　日　同皿　超导材料的研究现状与展望　周　存　（长沙有色冶金设计研究院有限公司，湖南长沙４１００１１）　摘要：高温超导材料是新能源技术的重点研究方向。综合阐述了钇系、铋系、镁硼系及汞系等高温超导材料性能及研　究现状，并对高温超导材料的发展及应用前景进行了展望。　关键词：高温超导材料；钇系超导；铋系超导；汞系超导；镁硼超导　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００６—８５５４．２０１５．１　１．０３６　０引言　超导技术是２１世纪具有巨大发展潜力和重大战略意义的　技术，超导材料具有高载流能力和低能耗特性，可广泛应用于　能源、国防、交通、医疗等领域。　由于高温超导体较高的临界温度，且用于其冷却的液氨价　格便宜，操作方便，是具有实用意义的新能源材料。自从上世　纪八十年代，瑞士的Ｂｅｄｎｏｒｚ和Ｍａｉｌｅｒ发现氧化物超导体（Ｔｃ　＝３５　Ｋ）以来，全球掀起了研究高温超导电性的热潮。此后，人　们又发现了超导转变温度越来越高的各种系列的高温超导材　料，目前汞系超导体的转变温度已高达１３０多Ｋ。在基础研究　的同时，世界各国在超导材料的产业化研究方面，也投入了大　量的人力物力…。　１　各种高温超导体的研究现状　１．１钇系（ＹＢＣＯ）超导体　在目前已知的各种高温超导体中，Ｙ１２３（ＹＢａ：Ｃｕ　Ｏ　，　ＹＢＣＯ）是研究得最为深入的一种。ＹＢＣＯ在９２　Ｋ左右显示出　超导电性，且超导相的比例极高。　ＹＢａ　Ｃｕ，Ｏ　（ＹＢＣＯ）在液氮温区具有高的临界电流密度　（Ｊｃ值），在外磁场下具有比Ｂｉ系超导体更好的性能，故其是当　前的研究热点之一…。　薛运才　等运用正电子湮没技术和Ｘ一射线衍射等实验　手段，对Ｅｕ替代Ｙ位Ｙ　一　Ｅｕ　Ｂａ：Ｃｕ，Ｏ　一。样品的正电子寿命　谱、超导电性及晶体结构进行了研究。结果表明，超导转变温　度Ｔｃ随着Ｅｕ替代浓度ｘ增加而增加，超导转变温度Ｔｃ达　９４．７　Ｋ。　陈镇平　等探究了稀土离子Ｇｄ“的Ｙ位掺杂对　ＹＢａ　Ｃｕ，Ｏ，一　（ＹＢＣＯ）体系晶体结构和局域电子结构的影响。　其中输运测量表明，实验样品超导转变温度Ｔｃ均在９０　Ｋ以　上。　陈羽　等研究了ｃｕ元素、Ｏ元素在铜氧化物高Ｔｃ超导体　中对超导电性的产生，超导转变温度的变化，掺杂元素的特征　效应具有决定性作用，认为ＣｕＯ　平面上的Ｃｕ、Ｏ元素的键态　的声子模对电声配对具有决定性作用。　崔旭梅　等利用ＴＦＡ—ＭＯＤ方法制备ＹＢＣＯ超导薄膜，　其中超导转变温度Ｔｃ￣－－９０Ｋ，转变宽度ＡＴｅ＝０．５Ｋ。　何萌　等制备了ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７—５／ＳｒＮｂｏ　ｏｌＴｉｏ　９９Ｏ３Ｐ—Ｎ结，其　零电阻温度Ｔｃ＝９２　Ｋ，转变宽度ＡＴｃ为０．４　Ｋ。　朱亚彬　等采用电泳技术（ＥＰＤ），将两种粉末　ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７８和ｌｇ／ｍｍｏｌＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７—８＋０．４ｇ／ｍｍｏｌＹ２ＢａＣｕＯ５　制备成ＹＢＣＯ先驱膜，研究高温超导厚膜超导转变温度：起始　转变温度是９３　Ｋ。　刘震　等运用脉冲激光沉积制备了ＹＢａ２Ｃｕ，Ｏ，一。／Ｎｂ—　ｄｏｐｅｄＳｒＴｉＯ３双层结，其超导转变温度为９１Ｋ。　国外研究表明，ＫＣ１０　掺杂可以降低ＹＢＣＯ烧结温度到　９２０￣Ｃ，制备的样品转变温度有所提高，约为９４　Ｋ＿９］。　可见，ＹＢＣＯ类高温超导体已经成为高温超导体中的一个　重要分支，目前研究中，其超导转变温度约在９３Ｋ左右。　１．２铋系超导体　铋系超导体是仅次于钇系、第二个研究较为透彻的高温超　导体。１９８８年初日本人用Ｂｉ：Ｏ　代替稀土，用锶、钙代替钡在　ＢｒＳｒＣａＣｕＯ（ＢＳＣＣＯ）系中发现了新的高温超导相。此后，美、日　都宣布发现Ｔｃ为１１０Ｋ的超导体。经研究ＢＳＣＣＯ共有　Ｂｉ２Ｓｒ２ＣａＣｕ２Ｏ８（Ｂｉ２２１２）和（Ｂｉ，Ｐｂ）２Ｓｔ２Ｃａ２Ｃｕ３Ｏｌｏ（Ｂｉ２２２３）两　个高温超导相，前者的Ｔｃ约８０　Ｋ，后者为１１０　Ｋ　ｒｌ　。　王正道　等研究了Ｂｉ系２２２３高温超导带材７７Ｋ下的力　学性质，其中给出了４种不同包装的Ｊｃ值（Ａ／ｃｍ２）：Ａｇ／Ａｇ为　４７００，Ａｇ／ＡｇＣｕ为４５５０，ＡｇＣｕ／ＡｇＣｕ为４２８０，ＡｇＣｕ／Ａｇ为　３　３００。　汪静　等研究了烧结温度和时间对铋系超导体性能的影　响，当烧结温度为８５０￣Ｃ保温９０　ｈ条件下，２２２３相的含量达到　了８８％，其　为１０５　Ｋ。　１．３镁硼超导体　ＭｇＢ。是一种新发现的超导材料，２００１年ＭｇＢ：超导体被　日本教授秋光纯发现，其晶体结构简单、原料成本低，超导转变　温度为３９　Ｋ，且没有“晶界弱连接性”，被认为是应用于　２０￣４０　Ｋ磁场适中条件下的最佳超导材料。ＭｇＢ：超导体是近　年来超导材料领域的研究热点之一。　王淑芳　等分别运用化学气相沉积、脉冲激光沉积和电　泳技术在氧化物单晶基片ＭｇＯ（１１１）和ｃ—ＡＩ：Ｏ３上制备了　ＭｇＢ：超导薄膜和厚膜。三种方法制备的样品零电阻转变温度　分别为３８、３８．４和３９　Ｋ。　许红亮　等制备了掺杂ＴｉＢ　的ＭｇＢ　超导线材，其临界　电流密度分别达到９　９６０　Ａ／ｃｍ　（６　Ｋ，４．５　Ｔ）和１　１１０　Ａ／ｃｍ　（６　Ｋ，７　Ｔ）。

3国家杰出青年基金(50025207

);

国家自然科学基金(

50272054)资助

　钱廷欣:男,1980年生,硕士研究生,主要从事钇钡铜氧超导材料的研究　赵晓鹏:联系人,男,教授,博士生导师　Tel:0292

88495950　E2mail:xpzhao@新型超导材料的研究进展3

钱廷欣,周雅伟,赵晓鹏

(西安西北工业大学应用物理系电流变技术研究所,710072)

摘要 综合评述了铜氧化合物高温超导材料研究进展,详细介绍了近年来发展的铜氧高温超导材料改性的各

种方法,阐述了硼化镁、有机超导体研究现状,特别是有关硼化镁结构及性质的研究结果;简要介绍了最近开展的钴氧

化物新型超导材料研究等。

关键词 高温超导　硼化镁　有机超导　钴氧化物　改性方法

RecentDevelopmentofNovelSuperconductiveMaterials

QIANTingxin,ZHOUYawei,ZHAOXiaopeng

(InsititudeofElectrorheologicalTechnology,DepartmentofAppliedPhysics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi’an710072)

Abstract TheprogressesintheresearchofcopperoxidehighTcsuperconductor(HTS)arereviewedsys2

tematically,andthemodifiedmethodsofcupperoxideHTSareintroducedindetail.Also,therecentdevelopmenton

MgB2superconductorandorganicsuperconductorispresented.Especially,thestructureandpropertiesofMgB2super2

*国家杰出青年基金(50025207);国家自然科学基金(50272054)资助

钱廷欣:男,1980年生,硕士研究生,主要从事钇钡铜氧超导材料的研究 赵晓鹏:联系人,男,教授,博士生导师 Tel:029-88495950 E-mail:xpzhao@新型超导材料的研究进展*

钱廷欣,周雅伟,赵晓鹏

(西安西北工业大学应用物理系电流变技术研究所,710072)

摘要 综合评述了铜氧化合物高温超导材料研究进展,详细介绍了近年来发展的铜氧高温超导材料改性的各

种方法,阐述了硼化镁、有机超导体研究现状,特别是有关硼化镁结构及性质的研究结果;简要介绍了最近开展的钴氧

化物新型超导材料研究等。

关键词 高温超导 硼化镁 有机超导 钴氧化物 改性方法

RecentDevelopmentofNovelSuperconductiveMaterials

QIANTingxin,ZHOUYawei,ZHAOXiaopeng

(InsititudeofElectrorheologicalTechnology,DepartmentofAppliedPhysics,NorthwesternPolytechnicalUniversity,Xi.an710072)

Abstract TheprogressesintheresearchofcopperoxidehighTcsuperconductor(HTS)arereviewedsys-

tematically,andthemodifiedmethodsofcupperoxideHTSareintroducedindetail.Also,therecentdevelopmenton

MgB2superconductorandorganicsuperconductorispresented.Especially,thestructureandpropertiesofMgB2super-

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铁基超导材料研究进展

作者：万勇

来源：《新材料产业》2017年第07期

2008年2月，日本东京工业大学Hideo Hosono教授团队的研究发现，铁基氧磷族元素化合物LaOFeAs中，将部分氧（O）以掺杂的方式用氟（F）取代，可使其临界温度达到26K，这一突破性进展开启了科学界新一轮的高温超导研究热潮。我国科研人员凭借在该领域的长期积累，开展了一系列卓有成效的研究工作，发现了众多新型超导结构类型，创造了56K的最高超导转变温度的世界纪录，并在超导机理方面取得了一系列的进展。目前为止，发现的铁基超导材料主要有铁磷族和铁硫族化合物。铁基超导材料大致可以分为以下几大体系：①“1111”体系，包括LnOFePn（Ln=La、C e、P r、N d、S m、G d、T b、D y、H o、Y；Pn=P、As）以及DvFeAsF（Dv=Ca、Sr）等；②“122”体系，包括AFe2As2（A=Ba、Sr、K、Cs、Ca、Eu）等；③“111”体系，包括AFeAs（A=Li、Na）等；④“11”体系，包括硒化亚铁（FeSe）、碲化亚铁（FeTe）等。此外，近年来，陆续还有一些新的体系出现，如以Sr3Sc2O5Fe2As2为代表的“32522”体系、以Sr4Sc2O6Fe2P2为代表的“42622”体系，以及以La3O4Ni4P2为代表的“3442”体系等[1-3]。

一、铁基超导材料的研究新进展

1.新材料的制备

中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家实验室陈仙辉教授团队通过水热反应方法，制备出一种新的铁基超导材料锂铁氢氧铁硒化合物：（Li0.8Fe0.2）OHFeSe，其超导转变温度达40K以上，该新材料由铁硒层和锂铁氢氧层交替堆垛而成，两者之间由极其微弱的氢键相连。测量结果显示，该材料在约8.5K的低温存在反铁磁序，并与超导电性共存[4]。

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超导材料的研究进展及应用

作者：费有静

来源：《新材料产业》2017年第07期

导电材料由于电阻的存在，在输电过程中会不断消耗电能，尤其是远距离电能传输，造成极大的能源浪费，这个问题一直困扰着各国学者。找到一种材料电阻很小甚至没有电阻代替现有的导电材料以减少输电损耗一直是各国科学家们梦寐以求的愿望。通常来说，导体的电阻随温度的降低而降低，所以人们致力于寻找一个低温环境，获得小电阻的导体。1908年莱顿实验室成功制得液氦，获得4.25K的低温，这一技术促进了超导技术的发展。在此之后的3年，荷兰物理学家昂纳斯发现当温度降到4.2K时，汞的电阻突然消失，这就意味着电流流经导体时没有热损耗，这一发现震动全世界，掀起了超导研究的一股热潮，昂纳斯也因此获得1913年诺贝尔奖，并将在一定温度条件下电阻突然消失的现象称之为“超导”，处于超导状态的导体称之为“超导体”，具有这一性质的材料称为超导材料。

一、超导材料的发展

自昂纳斯发现汞的超导特性之后，越来越多的超导材料进入人们视野，人们发现元素周期表中的很多材料都具有超导性，很长一段时间内科学家们把元素、合金、过渡金属碳化物以及氮化物作为超导材料的研究对象，直到1985年金属间化合物铌锡（Nb3Sn）的出现，虽然其临界转变温度仅23.2K，却拓宽了超导材料的研究思路。用液氦做致冷剂实现低温，由于氦原子间的相互作用力和原子质量都很小，很难液化，再加上氦资源缺乏等因素导致液氦价格昂贵，但如果没有液氦，低温超导材料的研究就会受到严重的阻碍，进而影响到研究工作的开展，最终导致超导材料在应用上受限。因此，寻求新的超导材料以获得较高的超导转变温度，改变只能采用液氦做制冷剂的局面是各国科学工作者们重点关注的方向。

这一设想在1986年得以实现，超导材料的研究取得了突破性进展。

1986-1987年先后发现了超导临界转变温度（Tc）值为35K的钡镧铜氧化物、90K的钇-钡-铜-氧（YBaCuO）超导材料、125K的铊系高温超导体，打破了之前只有在液氦温区工作的禁区。氮气资源丰富，占大气总量的78.12%（体积分数），在标准大气压下，将空气冷却至-195.8℃时成为液体，价格比液氦低得多。7年后瑞士科学家希林等发现汞-钡-钙-铜-氧（HgBaCaCuO）的Tc值约为133K，Tc取得新的进展。

低温与超导　第４１卷第５期　超导技术　Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ　Ｃｒｙｏ．＆Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ　Ｖ０１．４１　Ｎｏ．５　

高温超导电缆研究进展综述　

何清　，何杰　，周世平　，金涛　，伍科　，王利琴　，任丽　，李晓群　

（１．湖北省电力公司电力科学研究院，武汉４３００７４；　

２．强电磁工程与新技术国家重点实验室（华中科技大学），武汉４３００７４）　摘要：人们对电能需求的持续增长，促使电网输电密度和输电容量逐渐增大，传统的输电技术将遇到越来越多　的问题。高温超导电缆具有传输容量大和功率密度高等优势，是解决这些问题和满足未来大容量电力传输的重要　技术之一。在综合分析国内外大量文献资料的基础上，介绍高温超导电缆的基本结构、发展现状和关键技术，总结　制约其工业化应用过程当中面对的主要问题，并提出了高温超导电缆的发展建议。　关键词：高温超导电缆；均流设计；故障保护　

Ａ　ｓｕｎｌｉｎａｒｉｚａｔｉｏｎ　Ｏｆ　Ｒ＆Ｄ　ｏｎ　ＨＴＳ　ｃａｂｌｅ　

Ｈｅ　Ｑｉｎｇ　，Ｈｅ　Ｊｉｅ　，Ｚｈｏｕ　Ｓｈｉｐｉｎｇ　，Ｊｉｎ　Ｔａｏ　，Ｗｕ　Ｋｅ　，Ｗａｎｇ　Ｌｉｑｉｎ　，Ｒｅｎ　Ｌｉ　，Ｌｉ　Ｘｉａｏｑｕｎ　（１．Ｈｕｂｅｉ　Ｅｌｅｃｔｒｉｃ　Ｐｏｗｅｒ　Ｒｅｓｅａｒｃｈ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｗｕｈａｎ　４３００７４，Ｃｈｉｎａ；　２．Ｓｔａｔｅ　Ｋｅｙ　Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ　ｏｆ　Ａｄｖａｎｃｅｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈｕａｚｈｏｎｇ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　

ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ　４３００７４，Ｃｈｉｎａ；）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｓ　ｔｈｅ　ｉｎｃｒｅａｓｉｎｇ　ｄｅｍａｎｄ　ｆｏｒ　ｅｌｅｃｔｒｉｃｉｔｙ　ｐｏｗｅｒ　ｒａｐｉｄｌｙ，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｏｆ　ｐｏｗｅｒ　ｄ　ｉｓ　ｎｏｔ　ｅｎｏｕｇｈ　ｔｏ　ｓｅｒｖｅ　ｐｅｏｐｌｅ￣ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ，ｓｏ　ｒｅｓｅａｒｃｈｅｒｓ　ａｒｅ　ｆｏｃｕｓｉｎｇ　ｏｎ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｓｏｍｅ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｍｏｒｅ　ｅｆｆｉｃｉｅｎｔｌｙ　ｔｏ　ｔｒａｎｓｍｉｔ　ｌａｒｇｅ　ｖｏｌｕｍｅ　

第1页

材料科学与工程前沿课程报告

第二部分：高温合金专题学习报告

学院：材料科学与工程学院

专业：材料科学与工程

姓名：XXXXX

学号：XXXXX

班级：XXXXX

2012年11月19日

第2页 高温合金材料研究进展

摘要：本文主要是根据这学期在材料科学与工程前沿课上听了董建新教授讲关于高温合金相关的知识，然后通过调研，对国内外高温合金的研究发展现状有了一定的认识，本文主要介绍目前高温合金材料的研究进展和我校在相关方面的研究成果，并提出自己的见解，我国高温合金方面虽然有了很大的进步，但是和国际上的高温合金的研究还有差距，建立在仿制国外高温合金材料的基础上的创新并不是真正的创新，真正想要达到并超越国际水平，我们还有很长的路要走。

关键词：高温合金 董建新 研究进展

引言

高温合金是制造现代航空发动机、航天火箭发动机和各种工业燃气涡轮发动机的重要金属材料。目前在先进的航空发动机中，高温合金用量所占比例高达50%以上。显然，没有高温合金就不可能有高速、高效率、安全可靠的现代航空和航天事业，同时，高温合金在核工程、能源动力、交通运输、石油化工、冶金等领域也有广阔的用途[1]。高温合金是在550℃以上温度条件下能承受一定应力并具有抗氧化和抗热腐蚀能力的材料。我国的高温合金以合金成形方式、合金基体元素、合金强化方式的顺序，构成我国高温合金系列和体系，其中合金成形方式有变形高温合金、铸造高温合金（包括等轴晶铸造高温合金、定向凝固柱晶高温合金和单晶高温合金）、焊接用高温合金丝、粉末冶金高温合金、弥散强化高温合金和金属间化合物高温材料之分。在这些不同合金系列之下，再分为铁基、镍基、钴基及铬基合金。

董建新教授从高温合金在航空航天等高科技产品上面的应用开始说起，介绍了高温合金材料的研究现状、制备和加工方面，还有高温合金的元素组成、强韧化和工艺强化等知识，让我们对目前的高温合金材料的研究现状有了初步的认识。经过50多年的研究，我国在高温材料领域已经取得了一系列的进步，但是，还是与国外如美国等还存在着相当大的一段距离，例如我国生产的涡轮盘质量就不及美国，一些关键的技术都处于被国外封锁的阶段，一些关键的零部件我们不能研发，只能靠进口。这在很大程度上制约了我国航空、汽车制造业的发展。所以，研究高温材料的科研人员还是有很大的用武之地的。目前各国纷纷提出航天发展计划，竞争将愈加激烈。我们国家必须重点发展高温合金在高科技航空航天领域第3页 的研发，才能在未来的空间竞争中占得一席之地。