结合连续管线成型技术和粉末套管法制备SiC掺杂的MgB_2超导线材研究

结合连续管线成型技术和粉末套管方法,原位掺杂SiC制备出了20m长的单芯MgB2/Fe、MgB2/Nb/Fe线材和7芯、19芯及49芯的MgB2/Nb/Cu/Fe复合多芯线材。采用XRD和SEM分别对烧结后样品芯部进行相成分和微观结构研究,并通过TEM对SiC掺杂的机理进行了简单分析。采用四引线法对线材进行电流测量并获得临界电流密度。结果表明,线材经过不同温度保温15min的真空退火后,在800℃形成的MgB2相含量最高,其中单芯MgB2/Fe线材在4.2K,11T下Jc值超过104A/cm2,7芯复合线材在4.2K,7.5T下Jc值也达到104A/cm2,并且具有较好的热稳定性,在低场下仍可稳定通过电流。     

TiC掺杂12芯MgB2线材微观结构以及超导电性

采用 PIT工艺,以分步法粉末为装管前驱粉,选用中心铜铌复合棒增强的导体结构制备了TiC掺杂MgB2多芯线材,研究了不同热处理温度对于粉末相组成、线材的微观结构以及超导电性的影响,结果表明分步法粉末能够有效提高C原子的取代水平,同时芯丝中MgB2晶粒尺寸达到亚微米级,MgB2晶粒连结性较好,制备多芯线材在4.2 K,5 T时,其Jc仍高达3×104 A/cm2。     

连续工艺制备的MgB2超导线的传输电流特性

美国高新技术研究所(HTR)采用连续装管成型(CTFF)粉末装管技术(PIT)制备了MgB2/Fe复合线。目前已制备出直径为1.2mm的先驱线(包Fe的Mg+B混合粉),长度达70m。在800℃～950℃处理3min～30min的短样品,传输临界电流密度(Jc)在4K/4T下达到(2～3)×104A/cm2,在4K/2T下达到4×104A/cm2,在4K自场下外推的Jc最少达到2×105A/cm2。用磁测量方法得到的Jc与外推得到的传输临界电流值差不多。     

Bi-2212/Ag多芯线(带)材的制备

系统研究了Bi-2212导体的成材制备技术,通过优化粉末的热处理制度,获得了主相纯度高、各相分布均匀、粒度适宜和碳含量较低的装管粉末;并采用PIT和部分熔化相结合的线(带)材制备方法成功制备出临界电流密度(Jc)为205kA/cm2(4.2K,19T)的37芯带材和104kA/cm2(4.2K,19T)的37芯线材。     

中心Mg扩散工艺6+1芯MgB2线材的制备及其性能

采用中心Mg扩散工艺(IMD)设计并成功制备了2种不同导体结构(Cu和CuNb芯)的百米级MgB₂线材，分别测试了线材的力学性能和超导传输性能；超导层临界电流密度(Layer Jc)达到4.3×105A/cm2(4.2K,4T)。采用不同方法分析了2根线材纵向MgB₂超导层分布的均匀性，发现随着线材直径的减小，超导层分布更趋于均匀化，Φ0.8mm的线材基超比波动范围最小，基超比极差为0.02;MgB₂层分布均匀性的研究显示该线材中Mg、B密度分布均匀性良好；超导电性的测试结果显示Cu替换芯线材临界电流Ic比CuNb替换芯线材临界电流Ic高出19A(4.2K,4T)，而Jc性能基本一致；相同磁场强度下Cu替换芯线材载流均匀性与稳定性(n)均高于CuNb替换芯线材n值。该研究结果表明IMD工艺制备的MgB₂线材能应用于绕制小型磁体以及Mg/B/Nb/Monel基体能够开发百米级高性能的MgB₂线材。     

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.     

不同包套石墨烯掺杂MgB2线材的超导性能研究

分别采用Fe和Nb作为阻隔层包套材料,通过原位粉末装管法工艺(in-situ PIT)制备出石墨烯掺杂的MgB₂/Fe(Nb)/Cu线材和Nb包套未掺杂的MgB₂单芯线材。在高纯氩气保护下、670~800 ℃保温2 h热处理线材。X-ray衍射显示,670 ℃热处理的线材主相均为MgB₂超导相,其中Fe包套线材的MgB₂相中含有Fe₂B杂相。三种线材的微观结构显示,未掺杂线材基体中的孔洞相对较大,而石墨烯掺杂的Fe、Nb包套线材晶粒之间的孔洞相对较小。线材样品的拉伸性能结果显示,热处理前由于加工硬化,三种线材的拉伸应变值远远低于热处理后的拉伸应变值,其中铁包套线材的硬化最为严重,但无论是否热处理,Fe包套样品的强度都是最大的。四引线法传输性能测试显示,670 ℃热处理Nb包套掺杂线材的临界电流密度(J_c)在4.2 k,2 T、4 T、6 T范围内均高于Fe包套掺杂线材的J_c,石墨烯掺杂线材(Nb、Fe包套)在2 T具有更好的传输性能,Nb包套掺杂线材的J_c最高可达到4.5×10₅A/cm₂。大于4 T后,两种包套的掺杂线材的J_c均低于未掺杂的线材,Fe包套样品的超导性能降低更大,显示其掺杂未全部进入晶格,导致在高场失去了磁通钉扎作用。     

涡流检测在制备19芯Fe/Cu包套MgB_2超导线中的应用

19芯Fe/Cu包套MgB2超导线制备是以单芯Fe/Cu线组装后,再经过机械拉拔工序获得。利用电磁涡流技术可检测单芯Fe/Cu线内部的缺陷。通过电子扫描电镜(SEM)分析发现,相对于未检测到缺陷的单芯线,有缺陷的单芯线组装、拉拔后获得的19芯Fe/Cu超导线内部芯线排布均匀性差,部分芯线Fe层破损严重,将影响超导线质量。涡流检测方法有利于控制多芯超导线质量。     

TiC掺杂12芯MgB2线材微观结构以及超导电性

采用PIT工艺,以分步法粉末为装管前驱粉,选用中心铜铌复合棒增强的导体结构制备了TiC掺杂MgB2多芯线材,研究了不同热处理温度对于粉末相组成、线材的微观结构以及超导电性的影响,结果表明分步法粉末能够有效提高C原子的取代水平,同时芯丝中MgB2晶粒尺寸达到亚微米级,MgB2晶粒连结性较好,制备多芯线材在4.2K,5T时,其Jc仍高达3×104A/cm2。     

轧制与拉伸对NbTiTa/Cu多芯复合线超导性能的影响

利用Nb47Ti和Ta片作为原料,经过3次挤压并结合拉伸和轧制2种不同工艺,通过时效热处理制备出了NbTiTa/Cu超导线材.通过标准四引线法测量了2种线材在4.2 K下的超导性能.结果表明,采用拉伸法制备的NbTiTa线材具有更高的临界电流密度,φ1.0 mm的超导线材Jc在4.2 K、8 T下,超导性能达到791 A/mm2.通过对线材的微观组织观察表明:在相同条件下,采用拉伸后的试样芯径大小均匀、铜比均匀、芯丝排列整齐且间距相等.     

原位一步法合成Ag/Fe2O3磁性核壳纳米粒子

采用原位法在低温下一步合成Ag/Fe2O3磁性核壳纳米粒子,并采用XRD,TEM和UV光谱研究了Ag-Fe2O3核壳纳米复合材料的结构。结果表明,纳米银粒子表面被Fe2O3层包覆,Ag核的平均粒径大约为35nm,Fe2O3壳层平均厚度约为7.5nm或15nm,形成了核壳结构的电磁复合纳米粒子。在室温下,饱和磁化强度达到0.98(A·m2)·kg-1,矫顽力8.48×103A/m;Ag/Fe2O3核壳粒子的导电率达到0.62S/cm。通过此法可以比较容易的控制核和壳的尺寸以及复合粒子的单分散性,并得到较高的产率,在催化剂、医药、光电等领域有着广阔的应用前景。     

Recent advances in bismuth-based superconductors

Significant progress has been made in the development of high-critical-temperature (high-T_c) mono- and multifilament bismuth-based superconductors by the powder-in-tube (PIT) technique. High critical current density (J_c) has been achieved in both short- and long-length monofilament conductors. J_cs up to 1.2 × 10⁴ A/cm² were achieved in an 850 m long multifilament conductor. Pancake-shaped coils and test magnets, fabricated from long conductors, were characterized at various temperatures and applied magnetic fields. One such magnet containing 480 m of high-T_c tape generated a record-high field of 2.6 T at 4.2 K. Multifilament conductors appear to possess better mechanical properties and retain a higher percentage of their initial critical current under strain than monocore conductors, which is important for practical considerations. PIT processing of superconducting tapes with Ag-Al₂O₃ as the sheath material is perhaps another route to improve mechanical properties.     

Synthesis of yttrium barium copper oxide-0.325Ag superconductors via intermediate precursor with overall composition Y:Ba:Cu:0=l:2:3:Y, Y>7 produced by high-energy attrition milling

A highly homogeneous composite precursor containing nano-scale particles was synthesized from the highenergy attrition milling of a mixture of metallic Y, metallic Cu and barium nitrate (Ba(N0₃)₂) containing 5 wt.% silver. The particle size of the 20 hour attrition-milled precursor was in the range of 30~80 nm as estimated by the XRD technique and direct TEM observation. With the heat treatment of the attrition-milled precursor, an intermediate precursor with the overall composition Y:Ba:Cu:O=l:2:3:y, y>7 was synthesized. The analyzed Y:Ba:Cu:Ag:O molar ratio of the intermediate precursor by AES/AAS and iodimetric titration was 1:1.972:3.022:0.323:7.41, which was very close to the estimated composition: 0.5Y₂O₃+2BaCuO_2.5+CuO +0.325Ag. Y123-Ag superconductors in powder or bulk forms were prepared using heat treatment or thermomechanical processing of the intermediate precursor containing BaCu0_2.5. The high oxygen orthorhombic Y123-Ag phase (y>7) was obtained in quenched samples which were held for 30 min or less at 950°C in ambient air. As the holding time extended to 40 min, the sample was still orthorhombic Y123-Ag (6.7<y <7). The transport critical current density (J_c) at 77 K and zero magnetic field for the quenched sample which was held for 40 min at 950°C was ~1.3xl0³ A/cm².     

聚乳酸-聚吡咯/银多层复合抗菌薄膜的制备与性能表征

目的提高聚乳酸(PLA)薄膜的抗菌性能。方法受到导电高分子材料可以通过静电作用方式起到抗菌作用的启发,利用Fe~(3+)引发吡咯(Py)在PLA薄膜表面发生化学氧化反应,聚合形成抗菌涂层(PPy),成功制备出PLA-PPy多层复合抗菌薄膜。采用等物质的量Ag~+替代Fe~(3+),引发Py在PLA薄膜表面聚合形成双重抗菌涂层(PPy/Ag),成功制备出PLA-PPy/Ag多层复合抗菌薄膜,并探讨了不同氧化剂和Py浓度对多层复合薄膜结构和性能的影响。结果当PLA薄膜表面积为72 cm~2,水溶液体积为40 mL,Fe Cl_3·6H_2O的浓度为0.047 mol/L,Py的浓度为0.223 mol/L时,PLA-PPy多层复合薄膜的表面PPy层结构致密,拉伸强度(40.1 MPa)和断裂伸长率(24.9%)分别降低了7.6%和12.6%,热稳定性得到较为明显的提高。此外,PLA-PPy/Ag与PLA-PPy多层复合薄膜表现出相似的力学性能和热稳定性。更为重要的是,相比于PLA-PPy多层复合薄膜,PLA-PPy/Ag多层复合薄膜表现出更为优异的抗菌特性,大肠杆菌的菌落总数降低至2.9×10~6 CFU/cm~2,相比于纯PLA薄膜(4.8×10~(10) CFU/cm~2),降低了超过4个数量级。结论相比于完全采用成本较高的纳米银离子负载抗菌方式来说,较低成本的双重抗菌涂层(PPy/Ag)将会在PLA活性包装领域具有一定的研究意义。     

CaO掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷的导电性能

研究添加剂CaO含量和烧结温度对CaO掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷的物相组成和电导率的影响。结果表明:CaO含量在0~4%范围内,烧结试样的X射线衍射谱仅有NiO和NiFe2O4的衍射峰;10NiO-NiFe2O4复合陶瓷在空气中升温过程存在明显的吸氧和失氧行为;CaO含量对1 473 K烧结的10NiO-NiFe2O4复合陶瓷的电导率影响显著;当CaO含量为0~1%时,随测试温度的升高,材料电导率逐渐增大,随后在773~923 K出现1~2个数量级的突降,然后重新缓慢增大;当CaO含量为2%和4%(质量分数,下同)时,材料电导率在298~1 233 K范围内随着测试温度的升高而增大;2?O掺杂10NiO-NiFe2O4复合陶瓷在不同测试温度下均具备最高电导率,1 233 K下达到16.29 S/cm,远高于未掺杂试样的1.03 S/cm;烧结温度由1 473 K提高到1 573 K时,未掺杂试样在1 233 K时电导率提高近15倍,2?O掺杂试样1 233 K时电导率略有提高。     

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。     

磁控溅射法制备碳/碳复合材料 SiC/MoSi2-ZrB2 涂层的结构及抗氧化性能研究

通过磁控溅射法在碳/碳复合材料表面成功制得了SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层并对结构及其在高温有氧环境中的抗氧化性能进行了研究。结果表明制备的SiC/MoSi2-ZrB2陶瓷涂层呈柱状晶结构且均匀性良好,其在1273K和1773K的有氧环境中氧化60min失重率分别是5.6×10-2 g/cm2 和 6.3×10-2 g/cm2。