快带速多层化CVD Nb_3Ge的研究

本文基于作者发展的一种制取高临界温度Nb_3Ge超导材料的快带速极薄多层CVD新技术,研究了一些工艺参数对Nb-Ge层的成份、成相和显微组织的影响。在带速为50—70m/h的Hastelloy B基体上,沉积出平均Nb/Ge比接近于3、Nb与Ge含量比较均匀和以A15相为主且呈等轴晶粒的多层化Nb_3Ge样品,其T_e(起始)、T_c(中点)、△T_c分别为20.7K、19.9K和1.4K,Jc(Nb_3Ge)约为1×10~6A/cm~2(4.2K,4T)。对改进本技术制备实用化高T_cNb_3Ge长带的某些工艺问题进行了讨论。     

CVD Nb3Sn超导带热处理的研究

本文报道了 CVD Nb_3Sn 超导带热处理的研究结果.短样品经适当的热处理后,其 T_c 由15.6K 提高到17.6K,H_c_2(4.2K)达23.4T.尤其是高场下的载流能力有了明显的提高,在22.1T 场强下,其 I_c、J_c(Nb_3Sn)分别高达5A 和1.33×10~4A/cm~2(4.2K).长带热处理后,其T_c 由15.6K 增至17.6K,正比于钉扎强度的 H_oI_c 值提高20%以上,励磁速度也加快很多,这说明成品带的高场性能和稳定性提高了。本文还对带材性能提高的原因进行了分析和讨论.     

A15Nb_3Ge超导薄膜的电子显微镜观察

在透射电子显微镜(TEM)下观察了五个溅射的NbGe超导薄膜样品.结果表明,在高温(1000℃)时薄膜沉积.其显微结构是大的同轴向的A15晶粒,在晶粒边界上有一些“片状”结构。T_c很高(≥22K)薄膜其显微结构是形状不规则的,带有缺陷的A15晶粒以及有严格花样的“杆状”晶粒.虽然我们不能从电子衍射中辨别(T)Nb_5Ge_3相,但却发现了(六角)Nb_5Ge_3.由此得到,高T_cA15亚稳相是与(T)以及(六角)Nb_5Ge相共存的.     

添加元素Ti对多芯Nb／Cu挤压管法Nb3Sn超导性能的影响

采用多芯 Nb/Cu 挤压管法制备的多芯 Nb_3Sn 超导复合线,研究了添加元素 Ti 对 Nb_3Sn反应层生长动力学及超导性能的影响.添加元素 Ti 明显提高了 Nb_3Sn 反应层生长速率.T_c值提高0.3K,H_c_2(O)提高到大约29T.在4.2K、15T 和20T 脉冲背景场下(脉冲上升时间t=10ms),J_c(Nb_3Sn)值分别达4.4×10~4A/cm~2和3.3 ×10~4A/cm~2.     

掺TiNb3Sn超导性能改善机制研究

在 Nb/Cu 挤压管法制备的多芯 Nb_3Sn 超导复合线中添加合金元素 Ti 使其超导性能特别是在高场下的临界电流密度 J_c 得到显著改善.T_c 值提高约0.3K,H_(c2)(0)值提高到大约29Tesla,在4.2K_2 15T 和20T 脉冲背景磁场下(脉冲上升时间为10ms),J_c(Nb_3Sn)值分别达到4.4×10~4A/cm~2和3.3×10~4A/cm~2.在实验事实基础上,认为在低温下(<43K)掺适量Ti 元素的 Nb_3Sn 会发生部分马氏体相变,并用此观点结合磁通钉扎基本原理,对掺适量 Ti元素 Nb_3Sn 超导性能显著改善的事实进行解释,得到了一个改善掺适量 Ti Nb_3Sn 超导性能的可能机制.     

Nb_3Sn超导带材在高磁场下的临界电流

本文报告了扩散Nb_3Sn和气相沉积Nb_3Sn带材样品在4.2K、高磁场(～22T)下的临界电流测量结果,表明这两种材料具有良好的超导性能,在12T下,其Jc(Nb_3Sn)分别为3.0×10~3A/cm~2及2.9×10~5A/cm~2;在15T下分别为1.4×10~5A/cm~2及6.0×10~4A/cm~2.文中对测量结果进行了简要评价.     

用DC-磁控溅射制备的高T_c A15 Nb_3Ge超导薄膜的研究

用直流平板磁控溅射装置在不同的溅射条件下制备了一系列Nb-Ge薄膜.在最佳条件下(溅射电压V_s～200V,溅射电流I_s～450mA,氩气压力P_(Ar)1—2×10~(-1)托,基体温度T_s780—810℃)重复制备了T_(c0)>23k的样品.T_c最高的样品的T_(c0)为23.5k,△T_c1.5k.用X-射线衍射仪测定了相组成以及晶格参数.研究了T_c与沉积参数、化学计量比、相组成以及晶格参数的关系.结果表明少量的Nb_2Ge_3存在于接近或等于化学计量比的A15相占优势的薄膜中,有利于高T_c亚稳A15相的稳定化,使样品呈现高T_c.结论指出:用磁控溅射技术研究高T_c亚稳A15材料的实用化是有意义的.     

一种新的简易共蒸Nb_3Sn膜的制备及其电子显微术(TEM)研究

一种新的简易共蒸发技术,成功地制备了超导化合物 Nb_3Sn薄膜,临界温度T_c为18K。用该膜为电极材料制作的Nb_3Sn-Pb隧道结,具有典型的直流I-V特性曲线并测得Nb_3Sn膜的能隙值为 3.1meV。电子显微术(TEM)观察研究表明,这种新的简易共蒸术制备的高T_cNb_3Sn膜,是单相的A15型超导化合物Nb_3Sn,具有共蒸A15型超导化合物微结构的基本特征,高分辨电子显微术(HREM)观察到大范围内(500A)Nb_3Sn的二维晶格条纹象。     

高压下A15结构Nb_3Si合成条件的估计

目前,在新的超导材料的研究中,A15结构(A_3B型)化合物引起了广泛的兴趣,尤其是Nb族的A15结构超导材料都有很高的超导转变温度Tc,例如Nb_3Sn(18.3K),Nb_3(Al_(0.75) Ge_(0.25))(21.3K),而Nb_3Ge达到23K。 经验表明,在A15结构的超导体中,对同一的A原子,Tc一般随B原子质量下降而增加。例如:     

添加元素Ti、In对Nb管富Sn法Nb_3Sn生长特性和超导性能的影响

采用Nb管和高Sn含量的Cu-Sn,Cu-Sn-Ti,Cu-Sn-In合金之间的内扩散法制备了Nb_3Sn多芯超导复合线,研究了Nb_3Sn反应扩散热处理条件和添加元素Ti、In对Nb_3Sn反应层生长动力学、组织结构和超导性能的影响。结果表明:母材中添加适量的第三元素Ti或In均提高Nb_3Sn反应层生长速率,与In相比,Ti的效果更为显著.添Ti样品的T_c值在母材添Ti量为0.4w/o处出现峰值,比末添Ti样品的T_c值升高0.3K.添Ti样品的H_(c2)(o)值随母材添Ti量增加单调提高,当母材添Ti量为0.76w/o时,其H_(c2)(o)值由未添Ti样品的21T提高到大约29T.在4.2K和15T脉冲背景磁场(脉冲上升时间t_m=10ms)下,添Ti和添In样品的J_c(non Cu)值分别可达6×10~4Acm~(-2)和2.5×10~4Acm~(-2).     

Nb_3Sn正常-超导转变时的比热反常

在16.0°K—20.3°K之间测量了Nb_3Sn样品的热容量。Nb_3Sn在临界温度附近的比热跳跃值ΔC=2.21(±5％)焦耳/克分子·度。样品的临界温度T_c=17.88°K,转变宽度ΔT_c≈0.2°K。ΔC值利用热力学关系式确定了Nb_3Sn在0°K时的热力学临界场H_0=5300奥斯特。 利用本文的结果和文献上关于热膨胀系数的跳跃值Δα及T/P值验证了热力学关系式。 扼要地描述了比热测量装置.     

用Nb_3(Al_(0.75)Ge_(0.25))粉末制备超导线材的研究

提出并研究了将A-15超导化合物粉末置于铜管内拉丝制备超导线材的方法.直径为0.3mm含有Nb_3(Al_(0.75)Ge_(0.25))粉末的线材样品在7T(4.2k)的磁场中,全电流密度达到6.7×10_(4)A/cm_2,T_c=18.3k,并具有良好的韧性.这种方法对成份为A_3B在相图上稳定的和经适当快冷时亚稳定的一些A-15超导化合物都是适用的.     

能产生15T磁场的多芯Nb_3Sn导体的冶金与超导性能

本文报道了导体的冶金与超导性能。导体的临界电流密度J_c(4.2K)达到9.0 ×10_4A/cm_2(10T)、5.8×10~4A/cm_2(12T)、1.7×10_4A/Cm_2(16T);上临界磁场H_(c2)~*(外推)为～22T(4.2K);超导转变温度T_c在17.5—17.9K范围;在室温弯曲直径大于或等于100倍线材导体直径时,J_c无退降。使用先绕制后扩散反应的方法成功地制作出了多芯Nb_3Sn螺管超导磁体,此超导磁体在12.8T的背场下,总场达到15.2T。本研究结果意味着,采用这种导体制作15T的实用高场超导磁体是可能的。     

不同基片温度下溅射的Nb_3Ge膜性能的研究

本工作研究了仅改变基片温度而其它条件不变的溅射Nb_3Ge膜的性能.通过对样品的Tc、H_(c2)(T)、R(T)的测量,给出在一定条件下基片温度与溅射Nb_3Ge膜的Tc及H_(C2)(0)的关系.发现:存在一生成高Tc、高H_(c2)(0) Nb_3Ge薄膜的最佳温区(800—810℃);△Tc随磁场增加而展宽;溅射Nb_3Ge膜的电阻率ρ(T)在Tc(?)T<65K温区中服从:ρ(T)=α bT~2规律,且与基片温度无关.     

电子束共蒸发技术制备高T_cNb-Ge薄膜及其分析

在750—1050℃的基体温度范围内,对Nb-Ge进行了电子束共蒸发实验.在10~(-5)—10~(-6)托压力下,以数埃/秒的沉积速度蒸发于800—950℃的基体上获得了20—21.9K的高临界温度Nb-Ge薄膜.X-射线结构分析表明基本上为A15结构,或者含有少量的其它相.研究了T_(c)与成分、电阻率比以及点阵参数间的关系.发现在较高温度下沉积时,富Ge薄膜往往伴随四方结构T2相存在;相反,在较低温度下沉积时多出现六方结构的σ-Nb_5Ge_3相。基体表面状态对亚稳A15-Nb_3Ge相的形成或有一定的影响.     

Nb_3Sn掺铜的显微结构

前言 Nb_3Sn是A-15化合物中的一个重要超导材料,有较高的H_(c2)(230kG)、T_c(18K)和J_c(在100kG场强下为2.6×10~(5)A.cm~(-2)),继Nb_(3)Sn掺ZrO_(2)颗粒的方法改善了J_c)性能之后叫,J.S.Caslaw期望加入第三元素引起反应动力学的改变来阻止或加快Nb_3Sn的形成达到影响其结构与性能. 结果发现在含有ZrO_2粒的铌基带上加铜扩散形成Nb_3Sn时,反应速度加快。J_c性能也几乎提高一倍. 形成Nb_3Sn的反应速度与锡的扩散速度成正比,所以,反应速度加快实际上意味着锡在铌三锡中的扩散速度加快.金属与合金中的内吸附研究表明,少量具有内表面活性的元素在合金中能显著改变某种元素的扩散速度,即:如果对B元素(或合金)而言,A元素不是内表面活性的,而C元素是内表面活性的,当加入C元素时,便会大大加速(或     

A15Nb_3Si的高压合成

一、引 言 有许多作者预言,若能合成出A15相Nb_3Si,其超导转变温度Tc值可能比A15Nb_3Ge的23.2K还高,因而引起人们的兴趣.J.M.Leger和H.T.Hall用静态高压法以Nb-25at%Si配料,试图合成A15 Nb_3Si,但没有成功. 高压能够改变晶格尺寸,因而改变原子半径.在高温高压下能够揭露在常压下不存在的新相,或使常压下的相图的相界发生移动.为此,我们试图在80千巴下从Nb-25at%Si往富Nb区方向作成分-温度反应图,看看在新的条件下能否合成A15Nb_3Si.这是很有意义的. 二、实验装置 实验是在对顶的环状高压容器(高压腔尺寸12×16)内进行.增压块采用…     

多芯粉末冶金工艺制备高临界电流Cu-Nb_3Sn线材

通过一种多芯粉末冶金工艺制备Cu-Nb_3Sn线材,是改善这种具有准连续Nb_3Sn纤维超导体的一种途径。研究结果表明,这种多芯导体具有高的临界电流密度,特别是在场强低于14T的情况下。对于反应前为Cu-38wt％Nb的85芯导体,Jc在4.2K下达到1.1×10~5A/cm~2(在11T下),7.6×10~4A/cm~2(在12T下)和6.0×10~3A/cm~2(在16T下)。通过多芯粉末冶金工艺制备的Cu-Nb_3Sn导体,Kramer函数J_c~(1/2)H~(1/4)在高场区是J_c的线性函数。H_(c2)~*大约17.1T.机械性能优异于青铜法制备的导体。本文报道导体的制备工艺、超导性能、热处理和显微结构对J_c的影响。     

Nb_3AI、Nb_3 (AlGe)、V_4 (HfZr)临界电流密度的上限

本文根据实验数据,用磁通线阵范性切变的钉扎理论计算了Nb_3Al、Nb_3(Al,Ge)、V_4(Hf,Zr)等高场超导体的临界电流密度(J_c)的上限,并把它们和其它高场超导体作了比较.结果表明,在直到约26T的高场范围内,Nb_3Al的J_c上限最大,大约在26T到38T的极高场范围内,Nb_3(Al,Ge)的J_c上限最大.因而在上述磁场范围内,Nb_3Al和Nb_3(Al,Ge)是最有发展潜力的高场超导体.     

溶液法制备Tl_mBa_2Ca_nCu_(n+1)O_y超导膜

本文采用溶液浸涂法制备 Tl-Ba-Ca-Cu-O 系超导晶相 Tl_mBa_2Ca_nCu_(n+1)O_y(m=1,2;n=1,2).研究了组分与晶相之间的关系,并提出晶相控制参量 Tl/Ba,当 Tl/Ba>0.7时,可以得到 m=2的双铊氧面超导相;当 Tl/Ba<0.7时,可以得到 m=1的单铊氧面超导相.阐述了溶液法制备高 T_c 氧化物超导膜的特点.所得的双铊氧面超导膜厚度约2μm,T_(c0) 约110K,J_c 可大于10~4A/cm~2.