Nb₃Al超导体具有高临界电流密度和良好的应力应变容许特性,因此,Nb₃Al超导材料被认为是未来制作大型高场磁体的理想材料之一。为了使Nb₃Al相中Nb-Al化学计量比接近3:1,从而实现更高的临界转变温度,目前Nb₃Al超导体的制备都采用高温热处理方式。但是,高温势必引起晶粒粗大化,降低超导体的临界电流密度。所以,如何获得理想化学计量比的同时形成小尺寸的晶粒成为摆在Nb₃Al超导体制备的一道难题。基于此,本文通过机械球磨+低温烧结的方法来制备高性能Nb₃Al超导体,首先研究了低温烧结过程中Nb₃Al成相动力学机制。在此基础上分析了Nb₃Al烧结成相机制对超导性能的影响,烧结温度和保温时间等工艺参数对Nb₃Al物相组成和微观组织的影响,进一步探讨了微观组织和超导性能之间的内在关系。在球磨过程,Nb-Al混合粉末先形成Nb-Al局部非晶,随着球磨时间的延长形成过饱和固溶体Nb（Al）_ss。在后续低温烧结过程中,Nb-Al局部非晶首先晶化成Nb₂Al,然后和Nb反应生成Nb₃Al,反应机理是随机成核和随后瞬时长大。而Nb（Al）_ss直接转变成Nb₃Al,反应机理与前者类似,但反应激活能较低。Nb₃Al超导性能与其烧结成相路径密切相关,由Nb₂Al和Nb反应形成的Nb₃Al超导相化学计量比最接近3:1,具有最高的T_c值（15.85 K）,而由过饱和固溶体Nb（Al）_ss转变生成的Nb₃Al超导相T_c相对较低。不过从另一方面来说,由于球磨时间较长,Nb（Al）_ss转变生成的Nb₃Al晶粒尺寸较小,其临界电流密度较高,J_c值在4.2 K,6 T的磁场下仍大于10⁴ A/cm²。另外,烧结温度和保温时间对样品的物相组成和微观组织也有重要影响。烧结温度为850℃时才能满足球磨8 h样品的动力学条件,促进Nb₂Al和Nb反应完全生成Nb₃Al超导相。足够高的烧结温度和适当的保温时间保证Nb₃Al相的晶粒生长完整,同时对组织均匀性和晶间连接性的提高有促进作用,从而提高Nb₃Al超导体的超导性能。