中国科学院金属研究所的戎利建研究员团队近日宣布,他们成功突破了可控核聚变用第二代高温超导带材(REBCO)金属基带的技术瓶颈,实现了高纯净吨级哈氏合金(C276)金属基带的工业化制备。这一技术进步对于制造约束上亿度等离子体的“超级磁体”至关重要。此前,我国在REBCO材料制备方面居国际前列,但其关键的哈氏合金基带仍依赖进口。此次自主研发的制备技术,成功生产出超长超薄(厚度0.046毫米,长度超2000米)、表面光洁如镜的金属基带,其纯净度和力学性能均达到或优于进口材料,为我国在可控核聚变领域的发展提供了坚实基础。
🌟 **突破关键材料瓶颈,实现工业化生产**:中国科学院金属研究所成功研发出自主的纯净化制备技术,解决了可控核聚变用第二代高温超导带材(REBCO)金属基带的技术难题,并实现了高纯净吨级哈氏合金(C276)金属基带的工业化制备。这标志着我国在这一关键领域不再依赖进口,为“人造太阳”的研发提供了重要的材料保障。
🔬 **高纯净度与优异性能**:新制备的哈氏合金基带在碳、锰、硫、磷、氧、氮等元素含量上均低于进口同类材料,整体纯净度达到甚至优于进口水平。此外,材料展现出极佳的力学性能,如在液氮温度下抗拉强度超过1900MPa,且在经历高温加热后仍能保持1200MPa以上,具备出色的热稳定性和机械强度。
📏 **超长超薄,精密制造**:该团队成功将C276合金轧制成厚度仅为0.046毫米(约头发丝一半粗细)、宽度12毫米、长度超过2000米的超长超薄金属基带。其表面粗糙度小于20纳米,光洁度极高,如同镜面,为超导层在基带上的均匀生长提供了理想的衬底,是构建高性能超导磁体的重要基础。
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。