中国团队研制第二代高温超导带材用铁基合金基带性能成本双突破
时间：2026-09-02 14:01
来源：中新网
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获悉，该所研究团队与合作者经过3年多攻关，成功研制出第二代高温超导带材用铁基合金基带，并在性能和成本两个维度上均实现突破。最近，相关企业采用该基带完成带材制备验证，成功制备出高性能二代高温超导带材。
性能成本均实现突破
第二代高温超导带材因其具有更高的临界温度、更高的临界电流密度以及更优的在场载流性能，在可控核聚变、超导电力、超导加速器等强磁强电领域具备广阔应用前景。其多层结构中，位于最底部的金属基带层作为整条带材的“骨架”，担负力学承载的核心功能，使带材能够承受绕制、弯曲和冷热循环等加工与服役应力。
中国科学院理化所低温科学与技术全国重点实验室低温材料及应用超导研究中心根据高场应用对基带性能的需求，从低温力学性能、应变耐受性等关键指标出发，并基于多年低温高强高韧钢开发的基础，开展新型铁基合金基带的成分设计与研发工作。
在本项研究中，该所李来风研究员、师莉正高级工程师团队与首钢技术研究院、北京北冶新材料股份有限公司合作，研发出代号为DW01的新型铁基合金基带。上海超导科技股份有限公司采用新型铁基合金基带，经过多种工艺反复迭代，于2026年5月在12毫米宽铁基合金基带上成功制备出镀银超导带材，验证结果表明，新型铁基合金基带已满足高性能超导带材的制备要求。
研究团队，对比当前超导带材用基带几乎全部采用的哈氏合金，新型铁基合金基带在性能和成本两个维度上均实现了突破。
在超导带材性能上，用新型铁基合金基带制备超导带材的屈服强度，较相同工艺下用哈氏合金基带制备的超导带材有大幅提高；特别是带材在形变下的表现更为突出，而且相对磁导率和电阻率，新型铁基合金基带均低于哈氏合金。
在成本方面，新型铁基合金基带的成分主要为铁元素，基带的原材料成本仅为哈氏合金的四分之一。
此外，围绕新型铁基合金基带的成分设计和制备工艺，研究团队已申请发明专利6项，形成自主知识产权体系。
为国产化开辟新途径
研究团队表示，基于新型铁基合金基带的超导带材展现出优异的高场应用潜力，而更低的基带成本也使其在高温超导行业快速扩张的背景下具备显著竞争优势。
目前，该基带厚度精度、表面质量和直线度等关键指标均达到供货水平，满足高温超导带材生产工艺要求。因此，铁基合金基带超导带材的成功制备，为高温超导带材基带的国产化开辟了新的途径。
据介绍，哈氏合金属于镍基合金，镍元素含量超过50%，还含有约16%的钼、3%的钨、2.5%的钴等有色金属元素，廉价的铁元素仅占约5%，使得哈氏合金原材料成本居高不下。同时，在近30年的开发应用中，基于哈氏合金基带的带材力学性能已接近其极限。
中国哈氏合金材料长期依赖进口，虽近年来国产化已取得阶段性突破，但仍面临原材料成本高、力学性能接近极限等突出问题。2026年1月，中国科学院物理研究所发布相关高温超导带材战略研究报告，将“如何大幅提升合金基带的屈服强度与疲劳耐受性以满足高场应用”，列为高温超导带材亟待解决的十个关键科学技术问题之一。
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