Superconducting Properties of Ti3SiC2-Doped Bulk MgB2 Superconductor

研究了Ti3SiC2掺杂对MgB2的晶格参数(a)、微观结构、超导转变温度(Tc)和临界电流密度(Jc)的影响。随着Ti3SiC2掺杂量的增加,晶格参数a逐渐变小,表明了C进入晶格代替B位的发生。随着掺杂量的增加,超导转变温度Tc从37.15K降低到36.55K。利用Bean模型通过M-H磁滞回线计算了样品的Jc值。结果表明,在低场区域,未掺杂样品的Jc值高于Ti3SiC2掺杂样品的Jc值。然而随着磁场的进一步增大,适量掺杂的样品Jc值得到提高。     

混合粉末对先位法MgB_2超导带材性能的影响

将掺杂纳米C或SiC的预烧结粉与镁粉和硼粉进行混合作为先位(ex-situ)粉末套管法(Powder-In-Tube)的填充粉末,制备出MgB2/Fe超导带材。结果表明,掺杂纳米C或SiC样品的临界转变温度均比未掺杂样品的低1.5K左右。纳米C或SiC样品的临界电流密度(Jc)均得到了极大的提高。且在4.2K,8T下,掺杂纳米C样品的Jc最高,约为104A/cm2,比未掺杂样品以及采用商业MgB2制备样品的Jc高约1个数量级。在预烧结过程中纳米C或SiC中的C对B位的有效替代所产生的晶格畸变以及晶粒连接性的提高可能是掺杂样品的Jc提高的主要原因。     

MOD法制备Zr~(4+)掺杂的YBCO薄膜及其性能

通过在前驱溶液中掺杂乙酰丙酮锆(Zr(C5H7O2)4),成功地制备了掺杂YSZ的YBCO薄膜。该YBCO薄膜具有很好的面内和面外织构,通过SEM和TEM发现,在薄膜的表面均匀地分布着大小为10nm左右的YSZ颗粒。通过对掺杂的和未掺杂的YBCO薄膜超导性能的比较发现,经过掺杂的YBCO薄膜的临界转变温度(Tc)为90.5K,比未掺杂的YBCO薄膜(Tc=91.7K)下降了1.2K;掺杂的YBCO薄膜在自场下的临界电流密度(Jc)为3.31MA/cm2,比未掺杂YBCO薄膜的Jc(3.69MA/cm2)稍微有所降低,但是在外加磁场下,掺杂的YBCO薄膜的场性能远高于未掺杂的样品,在77K,1T磁场下的掺杂样品中,其Jc值是未掺杂的YBCO薄膜的2.5倍。     

高压与常压下合成Mg_(1.05-x)(HgO)_xB_2的性能研究

分别在常压和高压下利用固相反应法制备了Mg1.05-x(HgO)xB2多晶样品,并研究了HgO掺杂对MgB2样品性能的影响。在两种不同的反应条件下制备的样品,超导转变温度随掺杂量的增大都有一定幅度的下降,但晶体结构和临界电流密度(Jc)则有显著的不同。常压下HgO掺杂可使Jc降低,而高压下一定量的掺杂则使Jc增大。由扫描电镜结果分析可得,高压下制备的样品晶粒间联系紧密,尺寸较小,从而使其临界电流密度、不可逆场和钉扎力等性能都优于常压下制备的样品。     

B_(10)C掺杂MgB_2/NbZr/Cu线材的超导性能研究

通过原位法粉末装管工艺制备了B10C掺杂的MgB2/NbZr/Cu超导线材。采用X射线衍射仪、扫描电子显微镜(SEM)、PPMS测试仪等测试手段检测了样品的成相情况、微观结构以及超导电性。结果显示该掺杂对MgB2/NbZr/Cu超导线材的磁通钉扎性能及临界电流密度有一定的影响:750℃/2h的热处理制度能够使C元素成为有效磁通钉扎中心,线材的磁通钉扎性能和超导电性均有所提高。20K时,MgB2/NbZr/Cu超导线材的不可逆磁场Hirr达到5.2T;在20K、2T外磁场条件下,其临界电流密度达到2×104A/cm2。     

Al和C共掺对MgB_2超导电性的影响

研究了在MgB2超导体中,Al、C以及这两种元素共同掺杂时对样品的超导转变温度、不可逆场、以及临界电流的影响。研究发现,当掺杂电子量相同时,Al掺杂比C掺杂对超导电性有更强的抑制作用。当Al、C共掺时,对于相同的掺C量,Al的掺杂作用减缓C掺杂对Tc的抑制作用。同时C掺杂可以有效的提高MgB2超导体在高场下的临界电流密度,Al,C共掺和单独掺C的两组样品中掺C都有相似的行为特性。     

镁扩散制备Pr6O11掺杂的 MgB2块体临界电流密度和磁场性能研究

采用镁扩散方法制备了Pr₆O₁₁纳米颗粒添加的MgB₂超导块体,研究了Pr₆O₁₁掺杂对其临界电流密度(J_c),不可逆磁场(H_irr)和上临界磁场(H_c2)的影响。实验结果表明Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂明显提高了块体的J_c,H_irr和H_c2,但没有降低其超导转变温度T_c。在20 K自场条件下,质量比为1 wt.% Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂块体的J_c较没掺杂样品提高了将近5倍, J_c=3.61×10₅A/cm₂。在10 K温度下,MgB₂块体H_c2 和H_irr较没掺杂样品分别提高了1.9 T and 2.6 T。同时讨论了Pr₆O₁₁纳米颗粒掺杂对MgB₂块体的电性能和磁通钉扎机制的影响。     

石墨烯掺杂和烧结温度对MgB_2块体微观结构和超导性能的影响（英文）

采用未掺杂石墨烯的粉末制备MgB_2块体作对比,研究了石墨烯掺杂对MgB_2块材微观结构和超导性能的影响,以及退火温度对石墨烯掺杂MgB_2块材微观结构和超导性能的影响。对烧结后的样品采用XRD,SEM,SQUID进行相组成,微观结构和超导性能等的分析检测。研究发现,石墨烯掺杂明显提高了MgB_2超导材料的临界电流密度,在20 K和1 T磁场下,最大的临界电流密度达到1.8×105A/cm~2。     

SmCo1-xFexAsO的多重磁性转变

采用固相反应法,制备出一系列SmCo1-xFexAsO(x=0,0.05,0.1,0.2)多晶样品。XRD测试结果表明所有样品均为单相,且具有ZrCuSiAs型四方结构,随着掺杂量的增加,晶格参数a逐渐减小,c逐渐增加。磁性测量结果表明,低掺杂量样品在5~300 K之间先后经历了反铁磁-铁磁-顺磁的磁性转变,低场下的M-T曲线表现出明显的不可逆性,且随着掺杂量的增加,反铁磁转变温度降低,铁磁转变温度向高温方向移动,表明样品的反铁磁性逐渐被抑制,而铁磁性逐渐增强。M-H曲线表明,在反铁磁转变温度以下,掺杂量x<0.2的样品,随着磁场的增加发生了由反铁磁到铁磁性的变磁性转变,且随着掺杂量的增加,在同一温度下的转变磁场变小。在掺杂量x=0.2时,当温度降低到5 K时仍没有观察到变磁性转变,在掺杂量x=0.2附近可能存在变磁性临界终点。     

改进型镁扩散法制备高临界电流密度MgB_2超导体性能研究（英文）

采用一种改进型镁扩散法成功制备出密度达到1.95g/cm~3的MgB_2超导块材。研究了不同的热处理条件对MgB_2块材的超导转变温度和临界电流密度性能的影响。采用最佳热处理条件制备的MgB_2超导体T_c和J_c分别达到了38.1K和0.53MA/cm~2(10K,自场)。为了改进镁扩散法MgB_2超导体中弱的高场磁通钉扎性能,还研究了nanao-Pr_6O_(11)和C掺杂对MgB_2超导体的临界电流密度和不可逆场的影响。结果表明C掺杂的MgB_2超导体临界电流密度在10K,6T下达到了104A/cm~2,该结果比未掺杂MgB_2超导体在同样条件下性能提高了2个量级,甚至比固态反应法制备的nano-C掺杂MgB_2超导体性能更好。利用该方法制备的nanao-Pr_6O_(11)掺杂的MgB_2超导体在10K,2T下也比未掺杂样品Jc提高达9.4倍。根据大量的实验结果和理论分析作者提出基于改进型镁扩散法和化学掺杂,包括纳米粒子和C掺杂,很有可能是一种制备高性能MgB_2超导体非常有效的途径。     

First-principles Study on Structure and Hardness of the RuB2

采用原位法粉末装管工艺( in-situ PIT)制备了无定形碳掺杂MgB2/Nb/Cu超导线材并研究了该掺杂对MgB2微观结构及超导电性的影响.复合线材中以Nb作为阻隔层、Cu作为稳定体并采用冷拉拔工艺进行加工.研究了无定形碳掺杂对MgB2相形成、微观结构及超导电性的影响,其中掺杂量分别为MgB2-xCx(x=0.0,0.05,0.08,0.10,0.15).分别采用XRD、SQUID、SEM/EDS及传输电流测试等方法对MgB2/Nb/Cu线材进行分析测试.XRD分析结果显示,700℃热处理后的线材可以获得纯度较高的MgB2超导相;微观结果照片显示无定形碳掺杂后可以获得良好的晶粒连接性;能谱分析表明掺杂物C元素均匀的分布在MgB2基体中;通过四引线法测试了传输临界电流密度Jc,在4.2 K、5T,其Jc值高达1.4×105 A/cm2;在4.2K、10T,其Jc值为3.3×104A/cm2.     

扩散法制备CNTs掺杂的MgB2超导块材

采用扩散法制备高Jc的MgB2超导块材,将制备样品的超导性能与传统固相反应法制备CTNs掺杂的MgB2超导块材的性能做详细对比。研究发现,所采用的新型扩散方法可以有效地提高MgB2块材的密度,减少原料Mg粉中氧的不利影响,该法制备的MgB2块材更为均匀,MgO杂相较少,从而可以在自场下得到较高的临界电流密度,但在高场下性能提高并不明显,而CNTs掺杂可以有效改善扩散法制备的样品在高场下性能较差的弱点。CNTs掺杂量为0.5%（质量分数）的样品,在10 K,4 T条件下,Jc仍有1.0×104 A/cm2,在零场下更达到了0.46 MA/cm2,比在相同条件下用固相反应法制备的样品要高2~3倍。     

改进型镁扩散法制备高临界电流密度MgB2超导体性能研究

本文采用一种改进型镁扩散法成功制备出密度达到1.95g/cm₃的MgB₂超导块材。论文研究了不同的热处理条件对MgB₂块材的超导转变温度(T_c)和临界电流密度(J_c)性能的影响。采用最佳热处理条件制备的MgB₂超导体T_c和J_c分别达到了38.1K和0.53MA/cm₂(10K,自场)。为了改进镁扩散法MgB₂超导体中弱的高场磁通钉扎性能,本文还研究了nano-Pr₆O₁₁和C掺杂对MgB₂超导体的临界电流密度和不可逆场(H_irr)的影响。结果表明C掺杂的MgB₂超导体临界电流密度在10K,6T下达到了10₄A/cm₂,该结果比未掺杂MgB₂超导体在同样条件下性能提高了两个量级,甚至比固态反应法制备的nano-C掺杂MgB₂超导体性能更好。利用该方法制备的nano-Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂超导体在10K,2T下也比未掺杂样品J_c提高达9.4倍。根据大量的实验结果和理论分析我们提出基于改进型镁扩散法和化学掺杂,包括纳米粒子和C掺杂,很有可能是一种制备高性能MgB₂超导体非常有效的途径。     

石墨烯掺杂MgB2块材超导性能和微观结构的研究

因为原材料相对低廉,综合制冷成本和材料成本,MgB2在20-25 K,1-3 T的中低磁场范围内应用具有明显的技术优势,有希望在这一工作温区替代传统的低温超导材料和氧化物高温超导材料,应用前景十分广泛。随着超导材料实用化的到来,对MgB2性能的要求也在逐渐提高,而影响它性能的主要因素磁通钉扎强度和晶粒连接性成为了人们的研究重点。本文通过直接掺杂石墨烯、石墨烯包覆硼掺杂、石墨烯丙酮溶液掺杂三种方法,系统研究了石墨烯采用不同方法掺杂时MgB2块材的晶体结构、临界电流密度(Jc)、磁通钉扎性能(Fp)。通过直接掺杂,MgB2在低场下临界电流密度值得到了明显提高,而包覆法和溶液法掺杂石墨烯由于在空气中氧化严重并没有改善MgB2超导性能。     

Influence of Nb Diffusion Layer on Superconductivity of MgB2/Nb/Cu Wires

采用原位法粉末装管工艺(in-situ PIT),以Nb/Cu复合管作为包套材料制备了MgB2超导线材并且在氩气保护气氛中,不同温度条件下保温2h进行成相热处理。分别采用电阻-温度测试、磁矩转变测试、临界传输电流测试以及Nb-MgB2界面磁光研究等分析手段进行研究。结果表明:当热处理温度高于750℃时,在MgB2超导芯丝和Nb阻隔层之间形成一个扩散层,该扩散层的存在阻碍了电流的传输,从而导致在磁测法测试中可以检测到超导相存在,而在传输法测试中无法看到超导传输现象。说明采用Nb作为MgB2超导线带材的扩散阻隔层时其热处理温度不能高于750℃。     

冷却速度对高能球磨法制备MgB_2块材的组织及性能影响

研究了不同的冷却速度下,采用高能球磨法制备的MgB2块材的组织结构及性能。研究表明,高能球磨法制备的MgB2块材的晶粒尺寸细小,晶粒呈近等轴状,晶粒连结性较好。冷却速度对MgB2超导体的临界电流密度和磁通钉扎有很大的影响,Jc-B特性曲线呈现鱼尾效应,表明晶界或非超导第二相(富B相)充当了磁通钉扎中心,提高了MgB2超导体在磁场下的临界电流密度。     

Influence of doping effect on structure and superconducting properties of MgB_2

1　INTRODUCTIONTherecentdiscoveryofsuperconductivityinthebinaryintermetalliccompoundMgB2 [1] hasstimulatedworldwideexcitementinthescientificcommunityandresultedinaflurryofbothexperimentalandtheoreti calwork[2 8] .Thesuperconductingtransitiontemper atureTcofMgB2 is 39K ,whichisalmosttwiceaslargeastherecordvaluesofTcfortheconventionalintermetallicsuperconductors .Itsstructureisverysimple ,consistingofalternatinglayersofMgatomsandBatoms .HalleffectmeasurementsshowthattheHallcoefficientof…     

MgB_2/Fe超导磁体磁场分布的数值分析

为了获得高分辨率的稳定清晰图像,用于磁共振成像(MRI)系统的超导磁体应在一定区域内产生高均匀度的磁场,而MgB2/Fe超导带材中的Fe包套材料的磁化作用会影响到空间磁场的分布。因此在设计基于MgB2/Fe复合超导带材的MRI超导磁体时,Fe对磁场分布的影响是需要考虑的关键问题之一。本文使用有限元方法计算MgB2/Fe超导带材的工程磁导率μeng,并在此基础上研究Fe的非线性磁化特性对磁体磁场分布的影响,可为MRI用MgB2/Fe超导磁体的应用提供分析方法上的依据和参考。     

PROPERTIES OF MgB_2 FILMS FABRICATED ON COPPER CATHODES BY ELECTROCHEMICAL TECHNIQUE

An electrochemical technique has been introduced and applied to fabricate superconducting MgB2 films in molten salts. MgCl2, Mg（BO2）2, NaCl, and KCl were used as electrolyte, graphite was used as the anode, and copper was used as the cathode, respectively. X-ray diffraction （XRD） analysis was chosen to investigate the phase composition and crystallinity of the films at different electrolysis temperatures. Stan- dard four-probe technique and SQUID were applied to investigate the temperature dependence of resistance （R-T） properties and magnetic properties of the films, respectively. The results indicate that MgB2 films have been fabricated on the copper cathodes, and superconducting transition takes place close to 50 K.