Zn掺杂对Bi2212单晶临界电流密度的影响

通过对少量Zn掺杂Bi2212单晶样品不同温度下的磁滞回线的测量,根据Bean临界态模型得到了样品在不同温度和磁场下的临界电流密度.发现不同温度下的临界电流密度与磁场的关系可以用Jc(H,T)=Jc(0,T)exp(-Hα)进行拟合,并且拟合参量α随温度的上升而增大,而在Pb掺杂和纯Bi2212单晶中α值基本上是不随温度变化的.将得到的Jc与Pb掺杂和纯Bi2212单晶的结果进行比较,发现在相同的温度和磁场下Zn掺杂样品具有最高的临界电流密度,表明少量Zn掺杂使得样品的临界电流密度得到提高.Zn掺杂对Bi2212体系临界电流密度的提高主要来源于在材料中引入了有效的涡旋钉扎中心,而Pb掺杂体系中Jc的提高是体系的层间耦合增强导致的结果.     

Bi系多芯丝超导带材的超导性能与微观组织分析

本文采用XRD和SEM技术分析了具有不同临界电流密度(Jc)的Bi系多芯超导带材.结果表明,样品中Bi-2223晶粒高度取向排列,其取向因子F值在0.947～0.977范围内.SEM分析结果发现,高Jc样品中在平行于带材平面的片状的Bi-2223晶粒的晶界处残留的杂质主要为CuO晶粒,它与Bi-2223晶体结合紧密.在低Jc 的样品中,Bi-2223晶片边界存在的杂质颗粒尺寸较大,其成分为(Sr,Ca)CuO和CuO的混合体.样品的横断面和纵断面的SEM观察发现,在高性能的样品中,芯丝烧结体的致密度较高.枝条状Bi-2223晶体穿过银层,在芯丝之间形成了很强的连接体.本文讨论了临界电流密度与微观组织的关系.     

葡萄糖掺杂MgB_2块材超导电性研究

本文采用化学溶液法制备了在不同热处理条件下葡萄糖掺杂的MgB2块材样品.并对样品的晶体结构及超导电性进行了系统分析.X射线衍射结果表明掺杂样品a轴方向上的晶格参数减小,说明MgB2晶格中部分硼原子被葡萄糖分解后的活性碳原子所替代.此外,在两种不同烧结温度下,5wt%C6H12O6掺杂量对Tc都有较小的抑制,但不可逆场和高场下的载流能力得到了提高.在10K,5T下,掺杂样品的临界电流密度可达104A/cm2,比纯样Jc值大2～3倍,这表明掺杂样品的磁通钉扎性能得到了有效改善.     

Bi系多芯丝超导带材的超导性能与微观组织分析

本文采用XRD和SEM技术分析了具有不同临界电流密度（Jc）的Bi系多芯超导带材．结果表明，样品中Bi-2223晶粒高度取向排列，其取向因子F值在0．947-0．977范围内．SEM分析结果发现，高Jc样品中在平行于带材平面的片状的Bi-2223晶粒的晶界处残留的杂质主要为CuO晶粒，它与Bi-2223晶体结合紧密．在低Jc的样品中，Bi-2223晶片边界存在的杂质颗粒尺寸较大，其成分为（St，Ca）CuO和CuO的混合体．样品的横断面和纵断面的SEM观察发现，在高性能的样品中，芯丝烧结体的致密度较高．枝条状Bi-2223晶体穿过银层，在芯丝之间形成了很强的连接体．本文讨论了临界电流密度与微观组织的关系．     

葡萄糖掺杂对MgB2钉扎机制的影响

本文通过磁性测量获得了葡萄糖掺杂MgB2块材样品的临界电流密度Jc,并利用集体钉扎模型分析了掺杂对其磁通钉扎机制的影响．研究发现,在纯样中δTc钉扎为主导钉扎机制;而在掺杂样品中,随着掺杂量的增加础钉扎所占比重逐渐增大到90％．剩余电阻率的计算结果也验证了掺杂样品中的钉扎机制变化．我们推断础钉扎主要是由碳对硼位掺杂引起...     

热处理对MgB_2超导体超导电性和显微结构的影响

采用固相反应法常压下制备MgB2超导块材,研究两种不同的热处理工艺(淬火、预热)对MgB:超导电性和显微结构的影响.结果显示淬火有助于细化晶粒,提高样品的临界电流密度;预热在一定程度上提高MgB2样品的致密度和磁通钉扎力,其中随炉升温600℃预热1 h再升至750℃保温0.5 h后淬火的样品自场Jc达到0.586 MA/cm2,不可逆场超过7 T,20 K下在0.8T达到最大钉扎力Fpumax.     

Bi2212体系的层间耦合对临界电流密度的影响

通过对具有不同层间耦合强度的Bi2212单晶样品的磁滞回线的测量,得到了样品的临界电流密度Jc随层间耦合强度和磁场的变化关系．实验结果显示,样品的层间耦合减弱,Jc明显减小．同时发现Jc与磁场间存在Jc ∝ exp(-H^a)关系,进一步分析表明,Jc的这种磁场依赖关系是对数钉扎势垒模型的必然结果．     

超导体的交流磁化率测量

本文探讨利用交流磁化率研究超导电性.测量了MgB2样品的若干超导电参量,包括临界温度Tc,上临界磁场Hc2,临界电流密度Jc,不可逆场Hirr等与温度的关系,交流损耗与频率和温度的关系等.此外还简要介绍了交流磁化率在磁通动力学和非线性性质方面的研究方法.     

氧化物超导体的临界电流问题

1988年 8 月16-19日在美国SnowmassVillage,Colorado的“高温超导体的临界电流”会议上集中讨论了氧化物超导体和Nb3Sn等金属超导体在临界电流密度人上有显著差别的原因.目前1T磁场下烧结块状氧化物超导体的Jc(77K)以Tc可达125K的TlSrCaCu系为最高,接近了 102A/cm2,但仍比4.2K下Nb3Sn的Jc低四个数量级.从熔体中形成的具有织构的YBa2Cu3O7(晶粒最长的达10mm)的Jc接近104A/cm2,比上述烧结样品提高了二个数量级,在SrTiO3单晶上外延生长的YBa2Cu3O7簿膜的Jc又提高一个数量级.实验还指出:在强磁场(如10T)下,超导转变急剧展宽,电阻-…     

基于有限元数值模拟永磁轨道上方高温超导块材悬浮力

采用有有限元计算方法和有限差分法对高温超导块材电磁场进行模拟,计算了永磁轨道上方超导块材所受到的磁悬浮力.文中给出了一种基于有限元的3D-模型数值计算方法；模型采用了电磁场磁矢量法(H-方法)；模型中采用Kim模型来描述高温超导块材的临界电流密度Jc；采用E-J幂指数来描述超导块材的本构关系.该计算模型采用Fortra...     

热处理温度对MgB2超导线材临界电流密度及磁通钉扎的影响

将化学计量比为1∶2的Mg粉和B粉直接装管,采用原位粉末套管(PIT)技术制备了MgB2/Fe线材,在四个温度条件下(650℃,750℃,850℃,950℃)进行了热处理.采用四引线法测量了不同温度和磁场下线材的临界电流密度(Jc),分析了热处理温度对磁通钉扎的影响,采用扫描电镜(SEM)和透射电镜(TEM)研究了线材中MgB2超导相的微观结构.结果表明:热处理温度对MgB2/Fe线材的Jc和磁通钉扎特性有显著影响,最佳热处理温度应为750℃.     

熔融织构YBCO块材磁通动力学参量的磁光图像研究

通过磁光图像研究熔融织构ＹＢＣＯ块材的剩余磁感应强度在空间的分布和随时间的变化,推算出样品的局域有效激活能Ｕ（ｘ,ｔ）和局域电流密度Ｊ（ｘ,ｔ）以及对数时间尺度ｔ０．实验结果表明在此样品中Ｚｅｌｄｏｖ磁通蠕动模型Ｕ＝Ｕｃｌｎ（Ｊｃ／Ｊ）仍然是有意义的     

热处理温度对MgB2超导材料的超导电性及微观结构的影响

采用粉末烧结方法在不同温度(650℃,700℃,750℃,800℃,850℃,900℃)制备了MgB2超导块材.采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜(SEM)研究了热处理温度对MgB2超导材料的成相及微结构的影响.采用磁化法测定不同温度制备MgB2超导材料的超导电性.结果显示热处理温度对MgB2超导材料的晶粒尺寸、形状和超导电性有明显影响,700℃制备的MgB2超导体具有最高的临界电流密度和最好的磁通钉扎特性,细小的晶粒尺寸是样品磁通钉扎特性改善的原因.     

Bi系2223相银包套带材在15-77K温度范围的临界电流密度和磁通钉扎

实验测量了具有较高临界电流密度J_c(J_c=1.6×10~4A/cm~2.77K,OT)的Bi系2223相银包套带材在15-77K温度范围内的临界电流密度J_c与温度和磁场的关系,实验结果用热激活磁通蠕动模型予以解释,并求出钉扎势U_0随外磁场的依赖关系,发现在0-1T外磁场范围内,U_0与外磁场H的关系为U_0=0.069H~(-0.08)(eV),其中H的单位为千高斯。     

新型第二相粒子Gd_2Ba_4CuFeO_y掺杂对单畴超导块材GdBaCO性能的影响

通过顶部热籽晶熔融织构的方法,我们成功地制备出了掺杂新型第二相微粒xGd_2Ba_4CuFeO_y(x=0,0.002,0.004,0.008,0.02)的单畴超导块材GdBCO.通过扫描电镜观察,我们发现,随着掺杂量的增加,一种带状组织存在于掺杂Gd_2Ba_4CuFeO_y微粒的超导块材中;Gd_2BaCuO_5粒子尺寸减小,分布得更加均匀,而Gd_2Ba_4CuFeO_y微粒可能形成有效的钉扎中心;掺杂一定量的包含磁性粒子的Gd_2Ba_4CuFeO_y微粒不但没有破坏超导块材的超导性能,反而增强了超导块材的磁通捕获能力和临界电流密度,超导块材的最大磁通捕获量达到0.16T,临界电流密度TC最大值达到6.4×10~4 A/cm~2,使超导块材的超导性能得到明显改善.实验结果对于研究含磁性粒子的第二相添加提高超导块材的性能有着重要的意义.     

GdBaCuO单畴超导块材的制备与性能

在空气中生长同样可以得到具有很高的临界温度(Tc)值和电流密度(Jc)的块材,而且发现少量的钡位替代有助于产生峰值效应.由于GBCO的熔点与用做籽晶的NBCO非常接近,因此在这些工作中多是采用了热籽晶的方法,这给工艺中带来了极大的不便,也不利于批量化的制备.在实验中我们探索了在空气气氛中采用冷籽晶的方法进行单畴GdBaCuO块材熔融织构生长.通过调整Gd123相与Gd211相配比,改变初始的123粉末、211粉末及BaCuO2粉末的烧结温度,控制熔融织构的工艺条件,成功生长出了单畴直径18～25mm的单畴GdBaCuO块材.单畴样品的最大磁浮力密度达到了15 N/cm2,Jc(0T, 77K)达到2.3 × 104 A/cm2.     

厚度诱导的YBa2Cu3O7-δ超导薄膜剩余应力及临界电流变化

本文通过脉冲激光沉积法制备了不同厚度(80nm、320nm、1000nm和2000nm)的YBa2Cu3O7-δ(YBCO)超导薄膜,对它们的剩余应力和临界电流特性进行了对比研究.通过系列的激光显微Raman光谱和磁化曲线测量分别获得了薄膜剩余应力和磁化临界电流密度(Jc)对薄膜厚度的依赖关系.结果显示超导薄膜内剩余应力越小,Jc越高.对于中等厚度的薄膜样品(320nm和1000nm),其膜内剩余应力较小,同时由其特征的磁通匹配场大小推知在该厚度范围内的样品具有较高的线性缺陷密度,从而显示出较高的Jc值.     

石墨掺杂MgB2线材制备及其超导性能研究

利用原位粉末套管法制备出石墨掺杂的MgB2-xCx/Fe (x= 0.00, 0.05, 0.10)超导线材,采用两种工艺制度对线材进行了最终热处理.结果显示,石墨掺杂可以有效地提高MgB2线材的临界电流密度(Jc)和磁通钉扎力(Fp).常规热处理线材的Jc(B)和Fp(B)性能均优于快速热处理的,其主要原因是不同热处理制度导致的显微结构差异.     

高温超导材料的应用遇到困难

两年前当高温超导材料出现时,人们的注意力集中于高的临界温度,认为材料有可能在液氮温度(77K)得到应用,不需要使用不便且昂贵的液体氦,前景似乎很美妙.事实上,对实际应用言,更重要的是临界电流密度Jc.科学家们为提高Jc而努力,在薄膜材料中得到了很大的成功,Jc在液氮温度可达 105A/cm2,足以满足大多数电子学方面应用的要求.体材料却相反,最高的Jc值也要比上述结果小100多倍.科学家们发现在提高Jc方面面临着复杂困难的局面,这主要来源于磁通线格子的行为. 早在60年代,人们就发现当电流通过时,超导体中的磁通线会感受到推力.如果磁通线被推…     

Y-211粒子与Y_2O_3粉掺杂的熔融织构YBCO超导体性能及微观研究

采用熔融织构法结合顶部籽晶技术 ,掺杂 Y2 O3粉和 Y- 2 1 1粒子制备了高质量的准单畴熔融织构的 YBCO块材。样品的 Jc测量表明 :临界电流密度 Jc在 1 0 K温度 0 .6T磁场下达到 1 .6×1 0 6 A/ cm2 ;在 70 K温度 2 T磁场下达到 1 .2 4× 1 0 4A/ cm2。扫描电镜观察表明 :掺杂 Y2 O3粉所形成的 Y- 2 1 1粒子是柱状的 ,而掺杂 Y- 2 1 1粒子在母体材料中形成的是球形的 Y- 2 1 1粒子 ,掺杂Y2 O3 粉比 Y- 2 1 1粒子能更有效地改善样品的生长状况。可见 ,Y- 2 1 1粒子与超导母体材料之间的界面对磁通钉扎起主要作用 ,Y- 2 1 1粒子作为强钉扎中心是属于界面钉扎