钛酸四丁酯掺杂对MgB_2块材微观结构及超导电性的影响

本实验采用钛酸四丁酯为掺杂物,制备了不同掺杂量、不同热处理温度的MgB2块材样品,采用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和不同热处理温度样品的相成份、微观结构以及元素分布进行了详细分析,最后采用PPMS物性测试系统测试了样品的M-T和M-H曲线,其最终结果显示,以钛酸四丁酯为掺杂物并没有发生明显的C取代,主要原因可能是其分解过程产生的TiO2阻碍了取代反应的发生。     

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.     

热处理对C掺杂MgB2/Nb/Cu单芯线材微观结构及超导电性的影响

采用原位法粉末装管工艺(In-situ)制备了MgB2/Nb/Cu单芯线材,通过X射线衍射(XRD)、能谱分析(EDS)和物性测试仪(PPMS)等手段研究了热处理温度对线材微观结构及超导电性的影响.结果显示,随着热处理温度的提高,衍射图谱中的(110)峰向高角度偏移,说明掺杂元素C进入晶格的量也在增加;烧结温度对C掺杂...     

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...     

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.     

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。     

C、Cu掺杂对MgB_2超导电性的影响

本文利用固相烧结法制备了一系列碳(C)、铜(Cu)掺杂的二硼化镁(MgB2)样品,并对样品进行细致的分析.X射线衍射图表明随着C掺杂量的增加c轴方向晶格常数几乎不变,a轴方向晶格常数略有减小,c/a随C掺杂量的增加逐渐增大,由此估算出了C的实际替代量,推测出此条件下C在MgB2中溶解度在12.5%和15%之间.电阻随温度变化关系(R～T)表明在Cu的掺杂量确定时,转变温度(Tc)随C的掺杂量的增大而降低。     

挤压工艺制备19芯MgB_2超导线材及其性能研究

本文采用挤压工艺研制19芯结构的多芯MgB_2/Nb/Cu超导线材,通过单道次挤压工艺将多芯复合包套从Φ64mm挤压到Φ20mm。挤压后的复合线通过冷拉拔最终加工到Φ1.4mm,并在670℃,保温2h进行烧结热处理,成功地制备出百米量级长度的MgB_2超导线材。采用该工艺所制备MgB_2超导线材具有良好的晶粒连接性和芯丝结合强度;显微分析表明该多芯复合线材横截面及超导芯丝分布较为均匀;在20和35K,自场下测试了所研制线材的传输性能,其超导临界电流密度J_c分别为1.05×10~5和6.7×10~4A/cm~2。     

Zr掺杂对MgB2超导微观结构和超导电性的影响

将Mg粉、Zr粉和B粉按比例混合获得Mg1-xZrxB2(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)分析烧结后样品的显微结构和化学组成,采用差热分析(DTA)观察Zr掺杂对MgB2分解温度的影响,并用物性测试仪(PPMS)测试样品的超...     

掺杂MgB_2体系超导电性的一个判据

提出一个计算原子半径差和电负性差的方法,研究了原子半径差Δd和电负性差Δe及它们之比△d/△e与掺杂MgB2体系超导转变温度Tc的关系,发现三者都与转变温度有良好的规律性,对它们进行数值模拟都获得开口向下的抛物线关系。由此,提出用原子半径差、电负性差、及它们之比△d/△e作为提高掺杂二硼化镁超导电性的一个新依据。     

MgB_2/Nb/Cu多芯线材的力学性能研究

实验中对采用原位法粉末装管工艺(in-situ PIT)制备的Nb芯增强,6芯、12芯和36芯等多种导体结构的Nb/Cu复合包套MgB2多芯超导线材的力学性能进行了针对性地研究;设计并加工了一套专门用于低温下MgB2线带材弯曲应力测试的样品架;研究了MgB2线带材的临界电流随弯曲应力的变化性能;同时研究了室温及低温条件下的拉伸对MgB2线材超导电性的影响。力学性能分析表明,所制备的Nb芯增强6芯MgB2超导线材在弯曲直径为80mm以上时,超导临界传输电流没有出现明显的退降,同时该线材的拉伸力学性能也比未增强线材有明显的改善。     

Al掺杂对MgB2电子结构和超导电性的影响

建立了不同Al掺杂浓度的Mg1-xAlxB2模型并进行几何优化,讨论了掺杂对系统几何构型、能带结构、电子态密度、键布居和超导转变温度的影响.结果表明,随着Al掺杂浓度的增加,B-Mg离子键增强,B-B共价键减弱,B-Al间的弱共价键增强,能带展宽,费米面附近的态密度降低,超导电性减弱.     

中心镁扩散技术在MgB2线材制备中的研究进展

近年来,用中心镁扩散技术(IMD)制备MgB_2线材得到国内外学者的广泛关注,相比于传统的粉末状管技术(PIT),IMD技术能生产致密的MgB_2相层,对MgB_2线材的临界电流密度有重要影响。但IMD技术本身存在的几种缺陷,如粉末填充系数低、Mg扩散距离短等问题仍需解决。通过对比传统PIT技术,详细阐述了IMD技术具有的优势,并分析了各种缺陷的形成原因以及解决方法。     

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.     

包套材料尺寸对MgB2超导线材性能的影响

采用原位粉末套管法(in-situ PIT)制备了MgB2/Fe线材.前驱粉末按照Mg:B=1.1:2的比例将Mg粉和B粉混合研磨,装入外径和内径分别为14×8mm、10×7mm和6×4mm的低碳钢管中,均拉拔至Φ1.18mm,然后800℃保温10min.通过扫描电子显微镜(SEM)和综合物性测试系统(PPMS)分析了样品的微观结构和超导电性.结果表明,MgB2超导线材粉芯填充因子主要由原始包套材料尺寸所决定,且在线材减径过程中变化微弱;微观结构显示,随着包套材料外径增加,芯部孔隙率减小,有效导电面积增加;同时,包套材料尺寸对线材临界电流也有影响,原始外径增大可提高临界电流密度.     

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。     

晶格常数与掺杂MgB2体系超导电性及硬度均衡值ηcp的关系

依据现有的MgB2掺杂实验,通过对掺杂MgB2体系超导电性与其晶格常数的研究,发现具有较好的规律性.因此本文提出用晶格常数作为掺杂MgB2超导电性的一个判断标准.为了得到晶格常数随掺杂元素及掺杂比例的变化规律,我们又研究了晶胞体积与掺杂MgB2体系硬度均衡值ηcp的关系,发现也具有较好的规律性.这些结果对掺杂二硼化镁超导电性的研究工作及今后实验工作者掺杂元素和掺杂比例的选取都有很好的指导意义.     

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．     

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.     

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.