中国团队突破技术瓶颈 实现“人造太阳”关键核心材料国产化制备
中国团队突破技术瓶颈 实现“人造太阳”关键核心材料国产化制备
中新网北京10月28日电 (记者 孙自法)可控核聚变装置被誉为“人造太阳”，代表着人类探索未来清洁能源的重要方向，其关键核心材料制备备受关注。
记者10月28日从中国科学院金属研究所获悉，该所戎利建研究员团队最近突破可控核聚变用第二代高温超导带材(REBCO)用金属基带技术瓶颈，实现了“人造太阳”关键核心材料国产化制备。
中国科学院金属研究所本项研究制备的千米级基带。中国科学院金属研究所 供图
研究团队介绍说，第二代高温超导带材被视为可控核聚变中“超级磁体”的核心材料，缺乏它便难以制造出能够约束上亿度等离子体的强大磁场。中国二代高温超导材料的制备和应用居国际的前列，但用于制备该带材的金属基带主要采用哈氏合金(C276)制造，目前仍依赖进口，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――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。
在本项针对性研究中，研究团队利用自主研发的纯净化制备技术，成功实现高纯净吨级哈氏合金的工业化制备。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，其中，硫含量不到万分之零点零五；在材料内部纯净度方面，2微米以上的大尺寸夹杂物数量极低(A、B、C类评级均为0)，D类夹杂仅为0.5级，0.3微米以上尺寸夹杂数量仅6个每0.5平方毫米；材料纯净度各项指标均达到进口材料水平，个别指标优于进口材料。
戎利建研究员透露，研究团队还攻克了基带加工过程中的关键技术难题，成功将哈氏合金轧制成厚度仅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，基带表面光洁如镜，粗糙度小于20纳米。该材料在液氮温度下的抗拉强度大于1900兆帕，相当于在指甲盖大小的面积上可承受19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1200兆帕以上，表现出优异的热稳定性和力学性能。
本项研究的相关示意图。中国科学院金属研究所 供图
近日，由中国科学院金属研究所批量化制备的哈氏合金基带已在上海两家超导科技企业开展验证工作，并在东部超导科技(苏州)有限公司(东部超导)成功完成近千米MF系列高温超导带材的规模化制备。这次所制备的超导带材性能优良，已达到采用进口基带制备的第二代高温超导带材水平；制备的第二代高温超导带材已应用于超导企业相关项目中。
据悉，中国科学院金属研究所与东部超导已达成20吨哈氏合金基带供货的框架合作协议，双方将继续深化合作，进一步优化制备工艺，推动国产化基带的规模化应用，为中国超导技术的创新发展与广泛应用提供坚实支撑。(完)
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