掺杂的MgB2超导体中Fe和Co的局域环境

由于MgB2具有39K的超导转变温度，因此使它成为另一类别的高温超导体的新成员，它可以用做穆斯堡尔谱仪这种化学探测技术的激发靶。穆斯堡尔谱仪可以用来探测固体的电子特性，震动特性和磁特性。如果所研究的材料中不含穆斯堡尔激发元素，那末就需要掺杂，最常用的是Fe。用穆斯堡尔谱仪对高Tc铜氧化物超导体虽已进行过广泛的研究，但是由于这种铜氧化物超导体结构的复杂性，使穆斯堡尔谱的解释变得非常困难。而MgB2仅含有两种元素，因此仅有两个可能的代位位置。匈牙利科学院结构化学核技术研究所最近用掺杂Fe和Co的MgB2超导体研究了掺…     

无定形碳掺杂对MgB2超导块材微结构及超导电性的影响

以无定形碳粉末作为掺杂物质，通过固相烧结的方法，在750℃，高纯氩气保护下，热处理2h制备了MgB2-xCx（x=0，0．05，0．10，0．20，0．30）超导块材。用X射线衍射（XRD）仪，扫描电子显微镜（SEM）和物性测试仪（PPMS）对样品的微观结构和超导电性进行了系统分析。结果显示，在750℃热处理条件下，有部分碳进入MgB2的晶格中，其余碳处于MgB2的晶界处。少量碳掺杂可以有效细化MgB2晶粒，并改善MgB2的超导电性。MgB19C0.1块材的临界电流密度（Jc）在20K，3T条件下达到8×10^4A／cm^2，表明无定形碳掺杂可有效提高MgB2的磁通钉扎。     

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。     

C掺杂对MgB2超导体水解行为的影响

采用固态反应法制备了纯MgB2和C掺杂MgB2超导体。采用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）、能谱分析（EDS）和物性测试仪（PPMS）研究了纯MgB2超导块材和C掺杂的MgB2超导块材的水解行为对微观结构和超导电性的影响。结果表明，纯MgB2和C掺杂的MgB2超导体与水之间存在明显的化学反应。C掺杂部分进入MgB2的晶格中，其余部分以第二相粒子形式存在于晶界处，使得首先发生于晶界的水解反应受到抑制，从而提高了MgB2超导体的水解稳定性，减缓了水解反应速度。     

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。     

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…     

不同机械变形工艺对MgB2线(带)临界电流密度和微观结构的影响

对MgB2应用来说，最重要的目标之一是制作长电缆，以用于磁体，变压器和电力传输线。粉末装管技术(PIT)是实现这一目标的可行技术。制作MgB2线(带)的粉末装管技术可以分为2种。一种称为先位法(ex situ)，使用商品MgB2粉装管。另一种方法称为原位法(in situ)，将合适比例的Mg粉和B粉混合装管，经热处理得到MgB2超导体。无论哪一种方法，装管之后，都要进行封口，旋锻，轧制，拉伸，加工成线(带)。虽然已有不少有关这2种方法的研究工作，但是工艺还远没有最佳化。澳大利亚沃伦岗大学最近研究了附加机械变形循环对单芯线(带)性能的影响，…     

C和SiC掺杂对分步反应法制备MgB2块体和线材微观结构的影响

通过两步反应法分别制备了C和SiC掺杂的MgB2块材和线材。首先,在手套箱中按一定比例均匀混合Mg粉,B粉和C或SiC粉,压块后在900 ℃密闭氩气条件下烧结2小时,得到C或SiC掺杂的MgB4块体;将一次烧结后的MgB4粉末磨碎过筛,和补充的Mg粉混合作为前驱粉末,MgB2块体在密闭氩气条件下750 ℃烧结2小时而MgB2线材在密闭氩气条件下750 ℃烧结2小时。我们同时采用传统的固态烧结法制备了C或SiC掺杂的MgB2块体以作对比。对烧结后的样品进行了微观结构和相组成等分析检测,分步反应法与以往的固态烧结法相比,不仅因降低了Mg元素的影响而提高样品组织致密性,更因其采用了分步混合粉末而大大地提高了元素掺杂的均匀性。和SiC掺杂相比C掺杂能更有效地进入MgB2晶粒和晶界。     

预热温度和真空度对自蔓延法制备MgB2超导块材的影响

用自蔓延(SHS)法成功制备了MgB2超导块材.B,Mg合成MgB2是放热反应,预热温度和真空度是影响MgB2性能的主要因素,当预热温度太低时不能用电弧引导反应,理论计算和实验结果表明预热温度应该大于484 K,但预热温度太高会使部分MgB2分解为MgB4和MgB7,当预热温度为520K,真空度为2.4×10-3Pa时,试样的临界温度Tc=38.45K,温度转变宽度小于0.4 K,临界电流密度Jc=1.60×106A/cm2(10 K,0.5 T),1.65×106A/cm2(20 K,0 T).试样的致密度较低时,结构为层状,层与层之间有空洞,每层由颗粒状晶粒组成,颗粒尺寸为2 μm～5 μm.SHS法制备MgB2超导块材工艺简单、反应时间短(3 s～5 s).     

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。     

MgB2烧结相变的研究

对自蔓延高温合成法制备的MgB2进行氩气保护下的烧结实验。通过X射线衍射、扫描电镜和EDX成分分析等方法，发现MgB2在流动氩气保护下于1050℃烧结后部分转化为MgB4。随着烧结温度提高，MgB4生成量增多。生成的MgB4晶粒形貌与MgB2的明显不同。     

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。     

Mg/B化学计量比对MgB2超导电性和磁通钉扎性能的影响

采用固相反应法制备一系列的MgxB2（x=0.90,0.95,1.0,1.05,1.10）超导块材,并详细研究不同Mg/B化学计量比对MgB₂超导性能的影响。采用X射线衍射（XRD）仪,扫描电镜（SEM）和超导量子干涉（MPMS）仪分别对样品的物相、微观结构和超导性能进行表征。结果表明:名义组分为Mg_0.95B₂的样品临界电流密度Jc性能最好。由于Mg的不足,抑制了晶粒生长,同时也使得MgB₂内部Mg缺位、△Tc、FWHM、H_c2和H_irr明显增加,显著改善MgB₂的磁通钉扎性能。     

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。     

高能球磨法制备MgB2材料的研究进展

MgB₂超导体临界温度为39 K,具有价格低廉和临界转变温度相对较高等优点,具有工程应用前景,然而其大尺度应用还依赖于超导性能的改善。经过系统的研究发现高能球磨和元素掺杂是提高MgB₂磁场下J_c性能最有效的方法。本文介绍了采用高能球磨法制备MgB₂的研究现状,采用高能球磨能有效细化晶粒,有利于提高超导芯丝的致密度,强化MgB₂晶粒的连接性,同时晶粒细化形成的更多晶界能形成钉扎中心,进一步提高线/带材在高磁场下的临界电流密度。我们还介绍了通过分步反应法和高能球磨在常压条件下合成MgB₂,高能球磨法可以减少MgB₂长线中的孔洞并提高粉体密度。     

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。