“人造太阳”关键核心材料实现国产工业化制备

记者从中国科学院金属研究所获悉，近日，该研究所戎利建研究员团队利用自主研发的纯净化制备技术，突破了可控核聚变用第二代高温超导带材用金属基带技术瓶颈，成功实现了高纯净吨级哈氏合金（C276）金属基带的工业化制备。

△中国科学院金属研究所制备的千米级基带

可控核聚变装置被誉为“人造太阳”，是人类探索未来清洁能源的重要方向。第二代高温超导带材（REBCO）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。我国二代高温超导材料的制备和应用居国际前列，但用于制备该带材的金属基带主要采用哈氏合金（C276）制造，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了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。

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。另外材料的纯净度各项指标均达到了进口材料水平，个别指标优于进口材料。

研究团队攻克了基带加工过程中的关键技术难题，成功将C276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，基带表面粗糙度小于20纳米，光洁如镜。该材料在液氮温度下的抗拉强度大于1900MPa，相当于在指甲盖大小的面积上可承受190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1200MPa以上，表现出优异的热稳定性和力学性能。