MgB2超導線材的制備及界面導熱性能研究.pdf

1、2001年1月，日本科學家發(fā)現(xiàn)了二硼化鎂的超導電性，轟動了整個凝聚態(tài)物理界，創(chuàng)造了金屬間化合物超導體轉變溫度(轉變溫度高達39K)的新紀錄，在全世界范圍內引起了研究的熱潮。二硼化鎂雖然具有臨界轉變溫度高、相干長度較大、無弱連接等一系列優(yōu)異特性，但要進入實際應用階段必須解決一些關鍵技術。
　　本文采用原位粉末套管(In-situ PIT)工藝制備MgB2超導線材，包括MgB2/Cu和MgB2/Monel單線超導線材的制備以及7芯、1

2、9芯的MgB2/Fe/Fe、MgB2Fe/Monel、MgB2/Fe/Cu多芯超導線材的制備工藝。同時對MgB2/Fe、MgB2/Monel線材的導熱性能進行了研究，探索了擴散層對線材導熱性能的影響。
　　單芯研究結果表明，PIT法制備MgB2/Cu單芯線材，當形變量達到82％時，采用450℃保溫10min作為線材的退火工藝，可以使包套材料的形變組織發(fā)生完全再結晶，消除加工硬化;采用此工藝退火時，只有較少的Mg元素擴散進入外包套中

3、，僅在線材界面處的產生5μm厚的擴散層，生成的雜質相及Mg元素的損失都很少。在制備MgB2/Monel線材時，在Φ1.75mm道次添加一次退火過程可使得線材粉芯達到較高的致密度，與原工藝相比，粉芯晶粒更加細小均勻，線材抗拉強度提高，拉拔過程中不易發(fā)生斷裂，擴散反應層較薄，厚度約25μm，Mg元素損失減小，且低場下的臨界電流密度均達到3.5×105A/cm2。
　　導熱結果表明，在制備單芯線材時加入Nb箔，能有效地阻止Mg元素擴散進

4、入外包套中，減少粉芯元素與外包套元素之間的反應，從而控制擴散層的厚度，提高Mg的有效利用率。在制備MgB2/Monel單芯線材時，由于Mg和Cu在高溫下容易反應生成Cu2Mg硬脆相，使得線材界面處的擴散層較厚;較厚的擴散層會導致線材界面結合較差，從而造成熱擴散系數(shù)下降。而MgB2/Fe單芯線材由于Mg不易與外包套發(fā)生反應，且擴散速度較慢，線材界面處的擴散層較薄，使得擴散層對線材導熱性能的影響較小。
　　多芯研究結果表明，MgBJF