高压下Nb3Sn 单晶的超导相转变

石震天，杨绪佳，王豪阳，乔 力

（太原理工大学机械与运载工程学院应用力学研究所，山西 太原 030024）

A15型Nb3Sn超导材料是制造高场(＞10 T)超导磁体线圈的主要材料，被广泛应用于磁约束可控核聚变和高能物理等强磁体领域[1-5]。力学变形诱导的 Nb3Sn材料超导电性能弱化是强磁场磁体制造需要解决的基础问题之一，研究高压下 Nb3Sn单晶的超导相转变行为对于揭示这一弱化机理具有重要意义。早期对于 Nb3Sn材料超导相转变行为的研究主要集中于工程用复合超导股线在力学载荷作用下超导临界性能参数退化的实验和表征[6-7]。基于此，发展了可用于磁体设计的经验标度关系[8-12]。伴随着强磁场制造水平的提升，需要进一步探究 Nb3Sn 材料超导相转变力学效应背后的物理机制。与 Nb3Sn复合超导股线相比，单晶体和多晶体的组织结构更简单，且更方便获得不同载荷模式下的电阻率变化规律，因此高压下 Nb3Sn单晶体的超导相转变受到了学者们的广泛关注。

式中： ρ0为材料的残余电阻率， ρ1、ρ2和T0均为根据实验结果拟合的参数。该模型形式简明，在18～850 K温度范围内与实验数据的误差小于1%。在Woodard-Cody 模型的基础上，Qiao 等[18]建立了 Nb3Sn超导材料常态电阻率经验模型，用以描述常态电阻率、三维应变和温度的耦合效应，模型预测结果与实验数据一致。这些经验模型通过简洁的数学公式很好地刻画了实验观测结果，但是缺乏对超导相转变附近正常态电阻率静水压效应机理的阐述。Webb 等[19]认为超导相转变附近常态电阻率的T2依赖特性是基于电子-声子散射产生的，但该理论不足以解释所有的数据，仍然需要继续探索载荷作用下电阻率T2依赖性的内在机制[20]。……