石墨烯掺杂对MgB_2块材微观结构和超导性能的影响

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3种方法,系统研究了石墨烯采用不同方法掺杂时MgB_2块材的晶体结构、临界电流密度(J_c)、磁通钉扎性能(F_p)。通过直接掺杂,MgB_2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MgB_2超导性能。     

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。     

在烧结过程中控制MgB2磁通钉扎特性

为了用MgB２制做实用装置，必须制备在高磁场下具有高临界电流密度的MgB２超导材料。很多类型的晶体缺陷，例如堆垛层错、晶界、非超导第二相等都可起到有效的磁通钉扎中心的作用。为创造晶体缺陷，在超导体中起局域钉扎中心的作用，可以使用各种方法，例如化学掺杂、离子、中子、脉冲激光以及电子辐照等等。有些技术已在MgB２系统中获得了成功。可是，这些技术虽然提高了MgB２高磁场下的临界电流密度，但却降低了材料的转变温度TC。最近，美国洛斯阿拉莫斯（LosAlamos）国家实验室，超导技术中心研究出一种在烧结过程中直接产生有效的…     

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。     

用热等静压在MgB2线中引入的晶体学缺陷的结构

最近,美国洛斯阿拉莫斯实验室的X.Z.Liao等用TEM详细研究了用热等静压方法在MgB2线中引入的缺陷的结构。因为新发现的MgB2超导体具有39K的超导转变温度,具有大的相干长度,较小的各向异性,低的制作成本等很多优点,使得它有可能在4K～30K温度范围,0T～12T磁场下的一些应用中替代低温超导体或Bi系高温超导材料。为了实际应用MgB2超导体,必须使制备的MgB2超导体在高磁场下具有高的临界电流密度,为此必须增加MgB2超导体中的钉扎中心。多种晶体学缺陷,如位错网、堆垛层错、晶界、非超导相等都可作为超导体中有效的磁通钉扎中心。在高Tc…     

烧结工艺对多芯MgB2线材磁通钉扎特性的影响

MgB2 超导电性的发现引起基础研究和应用研究的广泛兴趣。至今高临界电流的MgB2 块材、薄膜、线材和带材 ,都有报道。对制造电缆和磁体的实际应用而言 ,关键是开发带材和线材 ,其中最根本的是确定MgB2 的磁通钉扎特性 ,因为磁通蠕动越过钉扎中心将限制临界电流密度。为了理解磁通钉扎基本机理 ,从而提高载流能力 ,重要的是研究抵抗磁通运动的激活能。有人研究了采用先位法 (ex -situ)制备的铁基四芯MgB2 线材的磁通钉扎特性 ,采用 2根线材 ,通过测量其温度—电阻变化和电流—电压特性 ,发现其一 (B线 )在 8T高磁场下都有高的传输特性 ,…     

马来酸掺杂对MgB_2带材超导性能的影响

采用马来酸掺杂制备了MgB2/Fe超导带材。利用X光衍射、扫描电镜、电测和磁测等手段对样品进行了表征。结果显示,马来酸掺杂显著提高了带材在磁场下的临界电流密度和上临界场。掺杂样品在高磁场下具有良好的临界电流性能主要归因于马来酸分解产生的高活性C对B的替代引起的HC2提高和由晶粒细化而引入的磁通钉扎中心。     

SiC纳米粒子掺杂的MgB2超导体中元素代位引入的磁通钉扎

提高钉扎力的掺合技术有多种，例如MgB2薄膜使用的氧合金化法，MgB2粉的中子辐照法等等。在超导体中增加钉扎特性比较简单的方法是化学掺杂工艺。尽管这方面的工作做过不少，但结果常常是有争议的，因为所做的掺杂主要还是局限于添加，在MgB2基准工作温度20K以上这种添加对钉扎是无效的。最近澳大利亚沃伦岗大学研究了SiC纳米粒子掺杂对MgB2(SiC)x临界温度Tc，临界电流密度，晶体结构以及磁通钉扎的影响。用in situ方法制备了MgB2样品。将纯度为99%的镁粉，纯度为99%的非晶硼粉与SiC粉按(Mg+2B) (SiC)x，(X=0, 0.057, 0.115, 0.23…     

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。     

超导线材加工中的铌钛间扩散

由于超导基体中存在第二相,使Nb-Ti超导材料达到了很高的电流密度,根据超导电性理论,该第二相用作磁通钉扎中心,起钉扎磁通的作用。在正常区里磁通线呈圆柱状,在存在外磁场情况下,磁通线会穿透超导相,磁通线如果没有钉扎作用,就会运动,导致热逸散使超导材料的临界电流减小。Nb-47％Ti     

Research Progress of Electromagnetic Properties of MgB_2 Induced by Carbon-Containing Materials Addition and Process Techniques

For the high transition temperature(T_c) and low cost taking both raw materials and fabrication process into account,MgB_2 has been a competitive candidate to replace the conventional NiTi superconductor for high-temperature application in fault current limiters,transformers,motors,magnetic resonance imaging,adiabatic demagnetization refrigerators,generators,etc.The carbon-containing materials addition induced high critical current density(J_c) is reviewed based on their influences on the upper critical field(H_(c2)),flux pinning force,and connectivity.The doping effects were compared in the overview focusing on SiC,organic dopants,and graphene-related dopants.SiC doping is featured for the high-field critical current density,which is caused by the increased H_(c2) attributed to the substitution of carbon on boron site and the strong flux pinning force offered by the nanosized secondary phases in the MgB_2 matrix.Organic dopants have the advantage over SiC dopant for their relatively homogeneous distribution in the MgB_2 matrix based on wet mixing of the organics and the raw boron powders.Low doping level of two-dimensional materials can improve the superconducting properties in all measured fields because of the combined advantages of carbon substitution effect and grain connectivity.MgB_2 fabricated with carbon-encapsulated boron also introduces strong flux pinning centers in MgB_2,which show weak destruction of the connectivity of the MgB_2 grains as reflected by the low-magnetic-supercurrent behavior.High-pressure treatment and diffusion method can fabricate highdensity MgB_2 superconductors with better connectivity and increase the J_c compared with the in situ and ex situ methods.     

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。     

B粉对分步法制备MgB2超导体的影响

通过分步反应法,利用晶态B粉和无定形B粉分别与Mg粉反应制备了MgB2超导体。其中分步反应法的第1步采用不同状态的B粉与Mg粉按原子比Mg:B=1:4混合,对于掺杂的样品另加5%,8%(质量分数)的SiC,采用900℃,30min或800℃,1h进行高温热处理。第2步是补充Mg粉,使Mg:B=1:2,均混的粉末经装管拉拔后进行第2步750℃,2.5h热处理。通过XRD、SEM研究样品的相组成、微观结构。采用标准四引线法测定了样品的I-V曲线。结果表明:晶态B粉与Mg粉可在第1步的热处理过程中生成大量低反应活性的MgB4。从微结构分析发现晶态B粉制备的样品具有更好的晶粒连通性,从而也得到了更稳定的I-V关系曲线。     

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。     

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.     

Grain Boundaries and Jc in High-Tc Oxide Superconductors

In metallic superconductors, grain boundaries are effective pinners of magnetic flux and, as such, are partially responsible for high critical current densities achievable in those materials. However, in the high-critical-temperature oxide superconductors, grain boundaries have been identified as the source of problems leading to the low critical current densities exhibited by bulk-sintered material. The very short superconducting coherence lengths of the oxides make their electrical and magnetic properties exceedingly sensitive to microstructural inhomogeneities, thus placing stringent requirements on the quality of grain boundaries. Recent studies of grain boundary chemistry and its effects on critical current density have shed some light on the problem.     

Melt-processed LRE-Ba-Cu-O superconductors and prospects for their applications

We have recently found that control of the oxygen partial pressure (PO₂) during melt processing, named the oxygen-controlled melt-growth (OCMG) process, is critical for obtaining a high superconducting transition temperature (T_c) in the light rare earth (LRE)–Ba–Cu–O (LREBCO) superconductors particularly for Nd, Sm and Eu. Further, compared to a good melt-processed Y–Ba–Cu–O (YBCO) bulk superconductor, LREBCO bulks exhibit larger critical current density (J_c) in high magnetic field and a much improved irreversibility field (H_irr) at 77 K, implying that more effective flux pinning can be realized in a commercially feasible way. In this paper, properties and characteristic flux pinning of OCMG-processed LREBCO (LRE: Nd,Sm,Eu) superconductors are described on the basis of our study during the last several years. We also present the prospects for bulk-type applications, such as the magnetic bearings, flywheels and magnetically levitated (MAGLEV) trains.     

Progress in the melt texturing of RE-123 superconductors

Steady progress continues in improving the critical current density and flux trapping capability of bulk RE-Ba₂Cu₃O_x (RE = rare earth) superconductors. In this article, advances in processing, the understanding of the role defects play in flux pinning, and promising new developments are discussed. In particular, reviewed are advances in melt-textured rare earth superconductors (particularly YBa₂Cu₃O_x) and avenues for property enhancement.     

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。