記者從中國科學(xué)院金屬研究所獲悉,人造太陽(yáng)近日,關(guān)鍵國產(chǎn)工業(yè)該研究所戎利建研究員團隊利用自主研發(fā)的核心化制純凈化制備技術(shù),突破了可控核聚變用第二代高溫超導帶材用金屬基帶技術(shù)瓶頸,材料成功實(shí)現了高純凈噸級哈氏合金(C276)金屬基帶的實(shí)現工業(yè)化制備。
△中國科學(xué)院金屬研究所制備的千米級基帶可控核聚變裝置被譽(yù)為“人造太陽(yáng)”,是關(guān)鍵國產(chǎn)工業(yè)人類(lèi)探索未來(lái)清潔能源的重要方向。第二代高溫超導帶材(REBCO)被視為可控核聚變中“超級磁體”的核心化制核心材料,缺乏它,材料便難以制造出能夠約束上億度等離子體的實(shí)現強大磁場(chǎng)。我國二代高溫超導材料的人造太陽(yáng)制備和應用居國際前列,但用于制備該帶材的關(guān)鍵國產(chǎn)工業(yè)金屬基帶主要采用哈氏合金(C276)制造,仍依賴(lài)進(jìn)口,核心化制不僅價(jià)格昂貴,材料而且供貨時(shí)間難以保證。實(shí)現金屬基帶作為緩沖層和超導層生長(cháng)的襯底,其作用如同蓋房時(shí)打下的地基——超導材料需要一層一層地“生長(cháng)”在這一基帶上。它不僅為超導帶材提供了必要的機械強度和變形能力,更是整個(gè)超導結構得以穩定成型的基礎。
該團隊煉出的超純合金中,碳、錳、硫、磷、氧、氮元素含量均低于進(jìn)口同類(lèi)材料。另外材料的純凈度各項指標均達到了進(jìn)口材料水平,個(gè)別指標優(yōu)于進(jìn)口材料。
研究團隊攻克了基帶加工過(guò)程中的關(guān)鍵技術(shù)難題,成功將C276合金軋制成厚度僅0.046毫米(約為頭發(fā)絲直徑的一半)、寬度12毫米、長(cháng)度超2000米的超長(cháng)超薄金屬基帶,基帶表面粗糙度小于20納米,光潔如鏡。該材料在液氮溫度下的抗拉強度大于1900MPa,相當于在指甲蓋大小的面積上可承受190噸的重量。即便經(jīng)過(guò)900攝氏度高溫持續加熱5分鐘并冷卻至室溫,其抗拉強度仍保持在1200MPa以上,表現出優(yōu)異的熱穩定性和力學(xué)性能。
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