粉末套管法制備MgB-,2-超導線帶材的研究.pdf

1、二硼化鎂是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的超導臨界轉(zhuǎn)變溫度最高的非銅氧化物超導材料，它具有無弱連接、成本低廉、能夠在20K～30K應用等優(yōu)勢，但是MgB2在外場下的臨界電流特性較差，目前在優(yōu)化粉末套管法制備MgB2線帶材工藝的研究中，通過改善晶間連接和利用化學摻雜提高樣品的超導臨界電流密度是MgB2成材研究的一個重要方向。 本文采用粉末套管法(PowderInTube)原位(in-situ)制備了非摻雜和納米SiC摻雜的MgB2/Fe超導線帶材

2、，分別采用常規(guī)真空燒結和放電等離子燒結(SPS)兩種方式合成MgB2超導相，優(yōu)化了燒結工藝參數(shù)。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡以及超導量子干涉儀(SQUID)對燒結后的帶材進行檢測分析，重點討論了Mg，B原子配比，SiC摻雜量，燒結方式及燒結工藝參數(shù)對帶材超導電性的影響。 研究結果表明采用傳統(tǒng)真空燒結和放電等離子燒結均可合成良好的MgB2超導相，并且真空燒結環(huán)境能夠有效的防止燒結過程中鎂的氧化。相對于傳統(tǒng)真空燒結，SPS燒結方式

3、成相速度快、樣品晶粒細小均勻、MgB2超導芯致密性好、晶間連接優(yōu)良，因而SPS燒結樣品的臨界電流密度明顯高于傳統(tǒng)真空燒結樣品，其中未摻雜的帶材樣品經(jīng)過SPS800℃，15分鐘燒結后，自場下的臨界電流密度Jc值在i0K時達到8.64×105A/cm2，而且隨著測量溫度和外加磁場的增加，SPS燒結樣品的臨界電流密度下降率比傳統(tǒng)真空燒結樣品緩慢，在20K，自場時為5.97×105A/cm2，20K，3T時，臨界電流密度值仍大于104A/cm2

4、。但是當外加磁場繼續(xù)增加時Jc值下降迅速，表明未摻雜樣品中缺少磁通釘扎中心。 研究發(fā)現(xiàn)，在采用傳統(tǒng)真空燒結時，摻納米SiC的MgB2/Fe線材樣品相對于未摻雜樣品需要更高的燒結溫度，燒結的線材MgB2晶粒細小，并且因氧硅間爭奪氧使得線材中氧化鎂含量略有下降，而Mg2Si含量和超導芯與鐵套之間的界面層(Fe2B)厚度均隨SiC摻雜量的提高而增加。從目前試驗結果看，摻雜量為5mol％時線材性能較好，樣品的臨界電流密度在自場下達到6×