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．     

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．     

块体MgB_2中Zr元素对其致密性和微观结构的影响

将Mg粉、Zr粉和B粉按比例混合获得MgxZr1-xB2(x=5%、10%和20%),压制成型后,在流通氩气的条件下于800℃烧结2h。利用X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)分析显微结构和化学组成,并且对烧结后的样品进行差热分析DSC。结果表明,适量的Zr掺杂使得MgB2的平均晶粒尺寸变小,晶界面积增加和晶粒连接性改善,从而获得致密性较高的MgB2超导体。     

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.     

TiB2掺杂MgB2超导线材临界电流密度和显微结构研究

以低碳钢管为包套材料,采用原位粉末套管法制备出5 mol%TiB2掺杂的MgB2超导线材.利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析和标准的直流四电极电阻法分别测试了线材的物相组成、显微结构、化学组成和临界电流密度(Jc).结果显示,TiB2掺杂能够提高MgB2线材的Jc,使其达到了9960 A/cm2(6K,4.5T)和1110 A/cm2(6K,7T),比未掺杂线材分别提高了14%和26%.TIB2掺杂引起的MgB2晶粒减小,晶界面积增加和晶粒连结性改善,是Jc提高的主要原因.在未掺杂MgB2线材中还发现了微裂纹、MgO晶须等不利于超导性能的特殊显微结构.     

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.     

MgB2超导体含碳掺杂研究进展

MgB2超导体具有临界转变温度39 K、原材料廉价及制备工艺简单等优点,被认为是MRI中已用超导体最好的替代者.但是临界电流密度(Jc)随外加磁场增大下降较快的这一问题极大的阻碍了其实际中的应用.实验结果表明:采取掺杂的方法来提高MgB2的超导电性尤其是高场下Jc值是一条有效的途径,本文概述了用单质碳和含碳化合物对MgB2超导体进行掺杂从而提高其超导特性的最新研究工作,具体介绍了掺杂物颗粒大小、掺杂量以及烧结温度等参数对MgB2超导电性的影响.研究表明:在碳单质掺杂中纳米级碳颗粒和碳纳米管具有比较好的掺杂性能,可以大幅度提高高场下的Jc值;在含碳化合物中,用纳米级SiC进行掺杂不仅可以大幅度提高高场下的Jc值,而且相比碳单质有更高的Tc值.根据目前的研究结果,最后本文对MgB2超导体掺杂研究的未来发展趋势进行了展望.     

Bi2Sr2CaCu2O8掺杂MgB2的磁通钉扎特性

为了研究超导材料中高温超导相颗粒的钉扎行为，在Ar气保护条件下，采用固相反应法制备了质量百分比为0，3，5和10％BizSr2CaCu2O8含量的MgB2块状样品．用X射线衍射和扫描电子显微镜对样品进行了显微结构分析；用物理性能综合测试系统振动样品磁强计（最大磁场9T）测量了所有样品在不同磁场下的直流M（T）曲线，并测量了不同温度下的准静态磁化曲线，通过Bean临界态模型分析出Jc（H）曲线．随着掺杂量的增大掺杂后Tc基本不变，转变宽度略为增大；相比于未掺杂样品，掺杂量为3wt％样品抗磁信号和临界电流密度有较大提高．显微结构分析结果表明，部分Bi2Sr2CaCu2O8分解为Cu2O和其它杂相，有部分Bi2Sr2CaCu2O8颗粒保留在样品内部，成为有效的钉扎中心．最后本文对超导体中的高温超导相颗粒的钉扎行为进行了分析．     

纳米C和SiC掺杂对MgB2带材超导性能的影响

采用X射线衍射仪,扫描电镜,超导量子干涉仪等仪器对纳米C和SiC掺杂的MgB2带材进行了表征,并采用标准四引线法对样品的临界电流进行了测试. 实验表明,C和SiC掺杂在提高MgB2带材高场下的临界电流密度方面具有显著效果. 在温度为4.2 K、磁场大于9 T条件下,C和SiC掺杂样品的临界电流密度与未掺杂样品相比均提高一个数量级以上. 掺杂样品高磁场下良好的临界电流性能主要归因于C对B的替代所产生的晶格畸变、位错等缺陷和局部成分变化而导致的有效晶内钉扎作用. 实验结果表明,SiC掺杂的MgB2带材之所以具有非常好的高场电流特性,和C掺杂的样品一样, C对B的替代起到十分关键的作用.     

预处理柠檬酸对MgB2块材掺杂的影响

本文介绍了预处理柠檬酸(C6H8O7)掺杂对MgB2超导体的影响.通过该实验我们将柠檬酸中的一部分氧元素除去,降低了样品中MgO的含量,从而有效减轻了杂质相对超导转变温度(Tc)的抑制.另外,还发现样品的临界电流密度(Jc)在处理温度为200℃时达到最优值.在10K,4T条件下,200℃预处理的样品的Jc达到1.4×1...     

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.     

热处理温度对碳掺杂MgB_2/Nb/Cu超导线材性能的影响

采用Nb/Cu复合管作为外包套材料,通过原位法粉末装管工艺(PIT)制备了C掺杂MgB2/Nb/Cu线材.在高纯流动氩气保护条件下、650～950℃温度区间内烧结2h.微观结构分析显示,通过该工艺制备的MgB2/NbZr/Cu线材具有良好的晶粒连结性和较高的致密度.X射线衍射(XRD)分析表明在750℃左右可以生成纯度较高的MgB2相,在低温和高温下烧结后均有杂相峰出现,并且高温烧结后所生成的相结构较为复杂.采用四引线法超导临界电流的测试结果表明,低温烧结后的线材具有超导电流传输性能,而当热处理温度超过750℃时,样品中的电流传输状态表现为正常电阻态.实验结果证实采用Nb作为原位法MgB2超导线材的包套阻隔层时,成相热处理一般应该在低于750℃的温度下进行.     

金属Ag掺杂MgB_2超导体的低温活化烧结

较之高温制备,低温活化烧结技术可有效避免MgB2超导块体制备中的一些问题,如Mg易挥发、高温MgB2晶粒长大、结晶度高等问题.为进一步提高超导块体的载流能力,J Shimoyama等采用金属Ag掺杂并在550℃烧结72h后获得了高性能的MgB2超导体,使得金属Ag成为低温活化烧结的有效组元.然而,对金属Ag低温活化烧结MgB2超导块体的成相机理尚缺乏系统的分析和理解.本文系统研究了金属Ag掺杂MgB2超导块体的成相动力学过程,发展了金属Ag掺杂低温活化快速制备技术,结合液相活化烧结理论阐述了金属Ag掺杂MgB2块体的低温活化烧结机理.     

Al掺杂对MgB_2结构的影响

本文采用改进的固相反应烧结法成功制备了一系列Mg1-xAlxB2(x=0.00～0.15)超导体,并对它们的成相、结构和超导特性作了研究.发现随着Al掺入量的增加晶格参数及临界转变温度都有减小的趋势.本文对此现象的产生原因作了分析,结果表明可能是由于Al原子引起的缺陷和Al2O3的生成及样品中Al分布不均匀所形成的MgAlB4共同影响了MgB2的结构,而MgB2结构的改变最终又引起它超导性的变化。     

新型超导体MgB_2的热电势和电阻率研究

测量了MgB-2的热电势和电阻率与温度的依赖关系.在100K—300K区间,热电势呈近似线性温度依赖关系,其斜率为正,表明载流子为空穴型且与能带贡献的图像相一致.与此对应,在此温区电阻率呈T2依赖关系.在100K以下,热电势和电阻率各自转变了其高温区的温度依赖关系.热电势在超导转变温度Te(零电阻36.6K)到100K间有一宽峰,具有声子曳引峰的特征,表明电子-声子相互作用很强.估算了一些重要的参数,如带米能EF、能带宽度等.     

高温超导体MgB_2的电子结构研究

用第一性原理能带理论计算了高温超导体MgB-2的电子结构.计算得出的电子能带说明MgB-2是一种宽能带化合物,价带主要由Mg和B原子s和p的杂化形成.费米能级处的态密度N(EF)是0.72(states/eV).根据这些结果,初步推断出MgB-2的超导电性的微观机制不可能是电子-声子耦合的BCS模型,而是有待于探索的新机制.     

纳米ZrO2掺杂对烧结DyBaCuO块材微观结构及其超导电性的影响

研究了纳米ZrO2掺杂及其掺杂浓度对烧结DyBa2Cu3Oy超导体的转变温度Tc和临界电流Ic在零磁场和磁场中的行为,在磁场中发现掺杂样品的临界电流密度明显高于纯DyBaCuO样品.这种磁场行为可能与掺杂样品粒子分布更加均匀,富纳米粒子区明显增加,从而形成有效钉扎中心有关.     

基于碳化硼复相MgB2超导体制备及特性

以廉价的B4C粉和Mg粉为原料,用真空固相反应法成功制备了复相MgB2-B4C超导材料,通过X-射线和扫描电子显微镜分析了样品的成相和织构,除MgB2、B4C和MgB2C2外样品中未明显检测到其它杂相,其中MgB2相含量高达87.7%.电阻-温度特性测量表明,所制备的样品零电阻温度Tc(0)=31.5 K,转变宽度(T...