与Nb₃Sn相比,Nb₃Al具有更高的超导转变温度、上临界场和更为优异的抗应力/应变特性。制备高性能Nb₃Al超导材料最为成功的方法是快热急冷转变法（RHQT）:将Nb/Al复合金属前驱导线迅速加热至2000℃,再在Ga浴中淬火获得bcc Nb（Al）_ss过饱和固溶体,最后通过低温热处理工艺,使bcc Nb（Al）_ss转变为高质量的Nb₃Al超导体。快热急冷（RHQ）过程中的加热电流、距离和张力的波动都会影响RHQ过程线材温度的稳定,需要精确控制RHQ参数制备出超导长线。另外,RHQ工艺对前驱线的均匀性有严格的要求,包括Nb/Al微观分布、线径和电阻分布的均匀性,导线的不均匀性会使高温时线材的机械强度差异巨大,导致RHQ过程的断线率增加,所以探索前驱线的加工工艺是制备均匀Nb₃Al长线的关键。针对上述问题,本研究探索了用于快热急冷工艺的JR Nb/Al前驱线的静态和动态RHQ制备和成相处理工艺,并研究了球磨能量对于成相的影响,为制备高质量的、均匀的Nb₃Al长线奠定实验基础。主要研究内容如下:1、系统地研究了静态RHQ和动态RHQ制备Nb₃Al线材的成相规律以及超导性能。研究不同的焦耳加热电流(I_RHQ):静态RHQ(I_RHQ,64～71 A)和动态RHQ(I_RHQ,120～124 A)处理的Nb₃Al线材,比较它们的相形成特征,包括成相行为、微观形貌、化学成分和超导性能。发现静态RHQ处理时,I_RHQ在67～69 A的范围内超导芯丝为单相A15结构Nb₃Al超导线材;动态RHQ工艺中,形成单相A15结构Nb₃Al超导芯丝的成相区间为120～123 A。4.2 K,6.5 T时静态RHQT Nb₃Al线材的J_c为1.5～3.4×10⁴ A/cm²,动态RHQT Nb₃Al线材的J_c为4.7～6.9×10⁴ A/cm²,动态RHQT Nb₃Al的J_c性能更为优异。动态RHQT Nb₃Al线材比静态RHQT的线材具有更致密的表面形态和更小的孔洞,RHQT Nb₃Al样品的中的Al含量都约为23 at%。在施加的磁场约为0.2 B_irr时,120 A动态RHQT Nb₃Al样品在约2.4 T时显示出最高F_p值,约为7.5×10⁸ N/m³。通过拟合得出Nb₃Al超导体主要的磁通钉扎机制为面钉扎。2、采用动态RHQ工艺制备出两种不同状态的Nb（Al）_ss过饱和固溶相,探索成相温度（700～1100℃）对Nb₃Al超导性能的影响。研究结果表明:272 A和315 A RHQT获得的Nb₃Al超导相,随着后退火温度的升高,Nb₃Al线材的T_c值均呈现先增大后减小的趋势。272 A快速加热样品在800℃的退火温度下可获得最佳的T_c=16.3 K和J_c=3.22×10⁴ A/cm²@5 K,6 T;315 A快速加热的样品,则需要更高900℃的退火温度,得到最佳T_c=16.5 K,J_c=4.1×10³ A/cm²@5 K,6 T。退火的共性规律为:退火温度过低,不能使bcc Nb（Al）_ss相转变为A15超导相,但是温度退火过高,会使已经转变的A15 Nb₃Al相分解成非超导的Nb₂Al相和贫Al的Nb₃Al弱超导相,降低超导线材的T_c和J_c性能。由于Al层的扩散长度大于1μm,272 A退火样品部分区域反应并不充分。3、选取行星球磨和高能球磨作为前驱Nb/Al复合粉末的混合方式,通过粉末装管（PIT）工艺制备出线径Φ=1.60 mm的Nb/Al复合前驱线,研究球磨能量、RHQ能量密度、扩散距离对RHQT Nb₃Al超导性能的影响。结果表明:粉末在塑性加工后排列致密且变形均匀,RHQT后行星球磨样品的主相都为Nb₃Al相,其超导临界转变温度随着能量密度（5.9～8.9 J/mm³）的增加呈先升高后降低的趋势,ΔT_c在8.9 J/mm³处取得最小值,其J_c为1×10⁴ A/cm²@8 K,5 T,经EDS分析,Nb₃Al的化学计量比约为3:1。高能球磨+RHQT样品在能量密度（≥7.4 J/mm³）则检测不到Nb₃Al相的存在,在6.5J/mm³时T_c达到17.1 K。Nb₃Al优异的抗应变性有可能在未来采用先反应后绕制工艺制备超导磁体,该工艺将极大简化磁体制备复杂性并降低工艺成本,本论文的研究为理清RHQT Nb₃Al的超导性能的影响因素,阐明Nb₃Al的成相过程和机理,改善超导相的磁通钉扎行为,为未来全面提升Nb₃Al的超导性能奠定了坚实的基础。