可控核聚变被广泛认为是解决人类能源挑战的最终方案之一，也是未来产业竞争的前沿。在托卡马克等磁约束聚变装置中，高强度磁场对于约束高温等离子体至关重要。由于超导材料具有零电阻和高电流承载能力，它们已成为产生这些强磁场的关键材料[1,2]。随着可控聚变装置的不断发展，对更高磁场强度的需求也在增加。然而，目前广泛使用的低温超导材料NbTi和Nb3Sn已无法满足未来聚变装置对更高磁场强度的需求[3]。2008年发现的铁基超导材料因其极高的上临界场和高磁场下的优异电流承载性能而逐渐受到研究人员的关注[[4], [5], [6], [7]]。在各种铁基超导体中，基于FeSe的材料因具有简单的晶体结构（仅由层状Fe-Se电流承载层组成，没有中间层）、相对较低的各向异性（γ ～ 2），以及丰富的原材料和低毒性而成为理论和实践研究的重点[[8], [9], [10]]。
通过低成本的粉末装管（PIT）方法制造具有高电流承载能力、高机械强度和稳定性的FeSe基超导导线对于其实际应用至关重要[13,14]。然而，Fe-Se二元相图揭示了一个极其复杂的相反应过程[[15], [16], [17]]。超导四方相仅在非常狭窄的成分和温度范围内形成，并且常常伴随着非超导相（如六方δ-FeSe、FeSe2、Fe3Se4和Fe7Se8）在超导相晶界的析出，严重降低了晶界连接性[18,19]。此外，热处理过程中Se和Te元素的挥发会导致芯密度降低，进一步削弱晶界连接性。因此，在制造FeSe基导线时，抑制大规模非超导相的形成并最小化Se和Te的挥发是提高电流承载性能的关键前提[20]。近年来，研究人员开展了一系列研究以应对这些挑战。高野教授团队提出了一种原位Fe扩散PIT技术来制造Fe(Se, Te)导线。该方法首先按化学计量比混合Se和Te元素，通过固态反应形成SeTe固溶体前驱体粉末。然后将前驱体装入Fe管中，拉拔至所需尺寸，并进行扩散相形成。相形成后，导线芯部会形成一个中心孔洞，孔洞与管壁之间由Fe(Se, Te)超导层包围。然而，由于扩散过程难以控制以及超导层内Se/Te成分不均匀，单芯Fe(Se, Te)导线的临界电流密度Jc在4.2 K时仅达到226.2 A/cm^2[21]。张教授团队提出了一种结合高能球磨辅助烧结制备前驱体粉末与离位PIT相结合的方法来制造FeSe导线[22]。他们的研究发现，高能球磨有效地将Fe和Se原子之间的扩散距离从微米级缩短到原子级，从而抑制了非超导六方相的形成。这一改进使得Jc在4.2 K自场下达到了340 A/cm^2。尽管如此，导线的性能仍未得到完全提升，相关研究目前仍处于停滞状态。对于通过PIT制造的FeSe基导线，热处理过程是影响超导芯相形成和密度的重要因素[13]。因此，对FeSe基导线的热处理进行系统创新和优化对于实现性能突破至关重要。
快速加热和淬火处理（RHQT）工艺是一种针对连续移动导线的动态热处理技术[23]。它利用电流瞬间加热动态移动的导线，随后通过浸入熔融Ga浴中快速淬火，最后进行低温退火。图1展示了该工艺的示意图和装置照片。在此过程中，需要热处理的长导线从放线轴上送出，并以设定的速度连续输送。当导线经过加热电极时，会瞬间施加高电流。电流强度可以调节以快速将导线加热到所需温度。同时，导线以相同速度通过约50°C的熔融Ga浴完成淬火过程。整个加热和冷却周期非常短（通常加热/淬火速率约为1000 °C/s）。这种方法已成功应用于Nb3Al超导导线的制造[[24], [25], [26], [27], [28]]。利用这种动态快速加热和快速淬火工艺的优势，可以从根本上防止Se和Te元素从芯部挥发，结合随后的低温退火，RHQT可能成为制造FeSe基超导导线的关键解决方案。
因此，为了验证该工艺的可行性，我们团队对RHQT方法用于Fe(Se, Te)导线热处理的可行性进行了初步研究。分析了热处理后超导芯的相组成、微观结构和超导性能的变化。研究发现，与传统熔炼和固态烧结工艺相比，RHQT方法在制造Fe(Se, Te)超导导线方面具有显著优势，有效防止了芯元素的挥发，并提高了芯密度和化学均匀性[29]。使用该方法制造的单芯Fe(Se, Te)超导导线的临界电流能力在自场和高磁场下均比传统方法制造的导线提高了数倍。这种方法为FeSe基超导导线的未来实际应用奠定了重要的技术基础。
