Nb芯增强MgB2多芯超导线材的制备及性能研究

以Nb/Cu复合管作为外包套材料,Nb棒作为中心增强体,通过原位法粉末装管工艺(in-situ PIT)制备了不同芯丝结构的TiC 粉末掺杂MgB2/NbCu多芯线材.在高纯流动氩气保护条件下、700℃烧结2h进行成相反应.对烧结后的线材分别进行了应力-应变分析、微观结构以及超导电性等分析检测.拉伸实验分析表明,Nb芯...     

IMD-MgB_(2)超导线材的研究进展

中心镁扩散技术(IMD)自2003年被Giunchi等人首创以来,国内外学者系统地揭示了Mg与B反应机制,MgB_(2)烧结成相过程及掺杂物的影响;IMD-MgB_(2)线材具有致密的MgB_(2)层,J_(e)远高于同等条件下传统PIT法制备的线材.目前IMD-MgB_(2)百米级线材已被成功制备,为IMD-MgB_(2)超导线材的生产应用奠定了基础.本文首先简要介绍了IMD-MgB_(2)超导线材的发展历程,其次讨论了对线材超导性能影响的相关因素,包括B粉和C掺杂、有效的MgB_(2)层密度、晶粒尺寸、粉末填充系数、线材直径、热处理条件及线材的交流损耗,最后简述了IMD-MgB_(2)超导线材目前存在的技术难题及未来的工作重心.     

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.     

热处理条件对双粉工艺中Bi—2212粉末的相组成影响

实验研究了Bi-2212粉末在空气，8％O2和纯O2种处理的相组成特征，指出通过改变热处理温度和气氛可控制前驱粉中对2223成相影响较大的(Bi，Pb)-2212相，Ca2PbO4相，2201相和14：24AEC等相。     

不同纯度硼粉搭配对MgB2多芯线材性能的影响

采用in-situ PIT工艺,以不同纯度硼粉相互搭配做为前驱粉末中的硼源,选用中心铜铌复合棒增强的导体结构制备了MgB2六芯线材,研究了不同纯度硼粉搭配对线材粉末相组成、微观结构以及超导电性的影响,其结果表明当高纯硼粉含量不低于50%时,自场下的临界电流不存在明显的衰减,因此以适当低纯硼粉(95～97%)和高纯硼粉(99.999%)相互搭配不但不会降低线材的临界电流,而且可以很大程度上降低线材的制造成本,为线材的实用化提供了很好的经济基础.     

钛酸四丁酯掺杂对6芯MgB_2线材微观结构以及超导电性的影响

选用原位法粉末装管工艺(in-situ PIT),以钛酸四丁酯(TNBT)为掺杂物,制备了不同掺杂量的6芯MgB2线材,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等分析手段,对不同掺杂量线材的粉末相成份、微观结构以及元素分布进行了详细分析,最后采用标准的四引线法测试了多芯掺杂线材的R-T和U-I曲线,其最终结果显示,以钛酸四丁酯为掺杂物并没有有效提高线材在外加磁场下的临界电流密度,主要原因可能是其分解过程产生的TiO2阻碍了C取代B,同时TiO2的存在并不能作为有效的钉扎中心。     

千米量级多芯MgB2/Nb/Cu超导线材的制备及性能研究

以无磁性的Nb作为中心增强体和阻隔层材料,无氧铜作为稳定体包套材料,采用原位法粉末装管工艺(in-situ PIT)制备了千米量级7芯导体结构的MgB2/Nb/Cu超导线带材,由于Nb/Cu包套材料具有良好的塑形加工性能,整个加工过程中未进行中间退火热处理,复合多芯线材最终加工到Φ1.4mm;在真空热处理炉中680℃保温2小时进行成相热处理;对烧结后的线材进行了微观结构、超导电性、纵向电流分布均匀性及常温力学性能等分析检测.线带材的工程临界电流密度在20K,1T磁场条件下达到2.5×104 A/cm2.结果表明该工艺能够制备实用化高性能的MgB2线带材.     

先驱粉对(Bi,Pb)-2223/银超导带材的显微结构及临界电流密度的影响

本文通过控制粉末的烧结温度,得到三种由不同相含量组成的前驱粉末,并采用这些前驱粉末制备出超导带材.通过对带材的显微结构的观察和临界电流密度的测量表明,前驱粉末的相组成对(Bi,Pb)-2223/银超导带材的显微结构和临界电流密度有很大影响.采用不同的前驱粉末所制备的带材具有不同的临界电流密度,带材的临界电流密度取决于所形成的微观组织.通过SEM观察三种带材的微观组织发现,样品中的杂相(第二相)主要是残留的2212相,(Sr,Ca)2CuO3相和CuO相,这些残留相的生成与前驱粉末中各相比例的失衡有关.杂相的尺寸,含量及其形状是影响带材临界电流密度的主要因素.因此,获得合理的前驱粉末相组成是改善带材超导性能的关键之一.     

热处理条件对双粉工艺中Bi-2212粉末的相组成影响

实验研究了Bi-2212粉末在空气,8%O2和纯O2种处理的相组成特征,指出通过改变热处理温度和气氛可控制前驱粉中对2223成相影响较大的(Bi,Pb)-2212相,Ca2PbO4相,2201相和14∶24AEC等相.     

热处理工艺对先位法 MgB2带材临界电流密度性能的影响

本文采用先位粉末装管法(ex-situ PIT)制备了12芯Ni基MgB_2超导带材,并研究了三种不同的热处理工艺对带材可加工性能、MgB_2-Ni反应层相成分、芯丝微观结构及输运临界电流性能的影响.研究表明:通过采用适当的热处理和加工工艺,可以有效改善超导带材的可加工性能,调控MgB_2芯丝与Ni基体的反应层厚度,从而获得各组元变形均匀、晶体连接性优良的带材.采用最佳的工艺获得的带材在4.2K、2T下临界电流(Ic)达到212A,临界电流密度为(Jc)为8.8×104 A·cm~(-2).