变形及退火处理后MgB2/Fe复合线的特性

MgB2 属于低TcBCS机制超导体 ,转变温度极易达到最佳值 39K ,且容易制备、不存在弱连接、具有高临界电流密度 ,而且几乎各项同性。所有这些性质 ,使它成为很有工程应用前途的超导体。制备MgB2 超导体线带最简单、最便宜的方法就是使用先位法 (exsitu)粉末装管技术 (PIT)。纯铁是最佳的外壳材料。将变形后的先位线带进行热处理 ,使MgB2 核心再结晶 ,电流密度提高到10 6A/cm2 (在 4 2K ,B =0T)。斯洛伐克电气工程学院最近研究了变形模式对MgB2 /Fe(Fe合金 )复合线传输电流密度、MgB2 与Fe(SS)壳之间的反应以及对这种复合线工程电流…     

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。     

热处理与元素掺杂对原位法MgB2／Fe／Cu超导线材临界电流密度的影响

采用低碳钢作为外包套材料，通过原位法粉末装管工艺（in-situPIT）制备出高密度Ti、zr掺杂的MgB2／Fe／Cu线材。将线材短样在氩气保护条件下，于650-800℃烧结2～5h。MgB2线材的微结构分析显示，通过该工艺制备的MgB2／Fe／Cu线材比MgB2块材具有更好的晶粒连结性和更高的致密度。采用标准的四引线法，在4．2K，0～8T的磁场下测试线材的I临界电流密度。测试结果显示，800℃烧结的Mg0.9Zr0.1B2／Fe／Cu线材获得了最高的临界电流密度。     

提高Cu/MgB2线的传输临界电流

为使MgB2超导体能满足商业化应用的要求，必须制作出具有高不可逆线和高临界电流密度，并且在导体整个长度上具有均匀特性的坚固耐用的复合超导体。目前制作MgB2超导体常采用2种粉末装管技术(PIT)，一种是原位工艺(in-situ)，另一种是前位工艺(ex-situ)。原位工艺是将镁粉和硼粉(1∶2)混合作为线芯，反应生成MgB2，而前位工艺使用已经反应生成了MgB2的粉。MgB2超导线的不可逆线比较低，最近有实验报道认为通过对MgB2块材进行中子幅照可以改善不可逆线。奥地利大学原子能研究所最近采用原位工艺制备了Cu/MgB2线，并对样品进行了中子…     

非原位MgB2/Fe单芯超导带相成分及其不均匀性

采用非原位粉末套管法制备MgB2/Fe单芯超导带,并通过X射线衍射拟合分析、差热分析对退火前后的MgB2/Fe带超导芯进行了相成分及不均匀性研究。结果表明:所有的超导芯中均含有一定量的MgO,在高温退火样品中靠近铁套管处MgO含量最多;在MgB2超导芯内部检测到少量的MgB4,这是由MgB2分解所得;在MgB2/Fe之间的界面处存在反应层Fe2B,该相是由Fe23B6分解所得到的。MgB2超导芯与铁套管之间的反应以及超导芯中氧的存在限制了这种非原位法制备的MgB2/Fe带中超导相的含量、纯度和均匀性。     

用细粉制备的单芯和多芯Fe／MgB2带可提高其传输临界电流密度

由于MgB2具有近40K的超导转变温度,没有晶界弱连接,制作成本低等优点,所以很有希望是20K～30K温度下运行的核磁共振成像(MRI)、变压器等应用项目的选用材料。为了搞清楚MgB2的钉扎机制以及进一步提高其超导特性,必须深入研究这种材料的传输特性和物理特性方面的问题。最近,瑞士日内瓦大学富鲁基戈(R.Flükiger)报道了他们有关用微细粉制作的单芯和多芯Fe/MgB2带的实验结果。开始的原料粉末是从Alfa-Aesar公司买来的纯度为98%的MgB2粉,球磨2h后得到较小晶粒尺寸的粉。在1个充有Ar气的手套箱中将细MgB2粉装入Fe管中,Fe管外径8mm,内…     

可产生1T强磁场的MgB_2超导体

日本芝浦工业大学的村上雅人教授与韩国Soul大学的刘相任副教授共同合作 ,运用火花等离子烧结(SPS)新技术开发成功能够在绝对温度为 2 7 5K (- 2 4 5 5℃ )的高温下产生 1T高磁场的二硼化镁 (MgB2 )超导材料 ,这是当前世界上用超导材料产生的最高磁场。此次 ,用SPS法制成的是致密块体晶状MgB2 超导材料。其制造工艺过程是首先把MgB2 材料粉末置入石墨模具内 ,加热到大约 12 0 0℃高温下烧结同时通入2 0 0 0A的强大电流历时约 15min ,从而形成致密度为 98%的块体。所得超导体可获得非常高的临界电流密度 ,形成强度超过 1T的强磁场可…     

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。     

Effects of C10H8 Doping on Microstructure and Superconductivity of MgB2 Wires

采用原位粉末装管技术(in-situ PIT)制备了萘(C10H8)掺杂MgB2/Nb/Cu线材。前驱粉末按照MgB2+xwt% (x=0,2,5,8)的比例将Mg粉、B粉和C10H8粉末混合研磨,装入Cu/Nb复合管中,分别拉拔加工至Φ2.0 mm和Φ1.0 mm,然后Ar气氛中分别在650,700,750 ℃热处理,保温2.5 h。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试手段分析了样品的相结构和微观结构等。结果发现,样品超导转变温度Tc不随萘掺杂量的变化而变化,但正常态电阻有所降低。在20和25 K无外磁场时,x=8样品的临界电流密度分别达到1.1×105和3.8×104 A/cm2,而x=5样品也达到3.1×104 和 1.2×104 A/cm2。     

多芯MgB2超导线材的挤压制备技术及微观结构研究

为了提高多芯MgB2超导线材中芯丝相互之间的结合强度和超导芯丝的致密度,将传统的热挤压技术引入到MgB2线材制备过程中。采用挤压工艺制备180芯导体结构的多芯MgB2/Nb/Cu超导线材,Φ64mm的复合包套通过单道次挤压工艺加工到Φ20 mm。挤压后的线材通过冷拉拔和中间退火热处理最终加工到Φ0.81 mm。对加工不同阶段的复合线材进行了微观结构分析,发现多芯线材中MgB2超导芯丝分布良好,Nb阻隔层厚度分布较为均匀,无破损现象。通过该工艺已成功制备出百米量级长度的多芯MgB2超导线材。该技术为MgB2超导长线的制备提供了新途径。     

MgB_2超导带材的失超传播特性研究

采用原位法粉末装管工艺(In-situ)制备了MgB2/Fe/Cu单芯线材,通过X射线衍射、扫描电镜、能谱分析和物性测试仪等手段研究了热处理温度对线材微观结构及超导电性的影响。结果显示,在热处理过程中,超导芯丝与包套材料之间有Fe2B中间界面层产生。并且随着热处理温度的升高,Fe2B层厚度也逐渐增加。同时,热处理温度对线材的临界电流密度(Jc)有显著影响:在低场下(<4.5T),700℃制备线材具有高的Jc值;在高场下,750℃制备线材具有高的Jc值;800℃制备线材的Jc随磁场增加而迅速减小。微观结构分析结果表明,增加MgB2中晶界密度和改善连接性是获得高Jc线材的关键。     

用机械合金化粉制备MgB2带

用于工业规模制造BSCCO/Ag超导带的粉末装管法更适用于制备柔性MgB2 线带。根据使用的先驱粉不同可把这一方法分为 2种 ,一种被称为先位法 (exsitu) ,用MgB2 粉作为先驱粉 ;另一种被称为原位法(insitu) ,用B粉和Mg粉为先驱粉。过去的研究结果表明 ,2种方法都可获得 10 4A/cm2 ～ 10 5A/cm2 (4 2K)的临界电流密度。最近 ,德国德累斯顿 -莱伯尼兹固态物理和材料研究所用机械合金化方法制备的含MgB2 、Mg和B的先驱粉 ,制备了MgB2 ,开辟了一种制备MgB2 线带的新方法。对粉末装管法制备MgB2 线带来说 ,先驱粉是非常重要的。而且 ,良好…     

萘掺杂对MgB_2超导线材微结构和超导电性的影响(英文)

采用原位粉末装管技术(in-situ PIT)制备了萘(C10H8)掺杂 MgB2/Nb/Cu 线材。前驱粉末按照 MgB2+xwt% (x=0,2,5,8)的比例将 Mg 粉、B 粉和 C10H8粉末混合研磨,装入 Cu/Nb 复合管中,分别拉拔加工至Φ2.0 mm 和Φ1.0 mm,然后 Ar 气氛中分别在 650,700,750 ℃热处理,保温 2.5 h。通过 X 射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试手段分析了样品的相结构和微观结构等。结果发现,样品超导转变温度 Tc不随萘掺杂量的变化而变化,但正常态电阻有所降低。在 20 和 25 K 无外磁场时,x=8 样品的临界电流密度分别达到 1.1×105和 3.8×104 A/cm2,而 x=5 样品也达到 3.1×104 和 1.2×104 A/cm2。     

具有高传输电流的机械强化MgB_2超导线

为设计制造MgB2超导线，需要考虑几方面的问题。首先，就标准线圈绕制工艺而论，线材具有的几何形状比带材更合适。第二，用粉末装管工艺(PIT)制备MgB2线时，虽然可以用商品MgB2粉，但缺点是芯丝不能延性变形。如果用镁和硼混合粉制备MgB2线，虽然延性变形性能有所改善，但缺点是粉末粒子较粗，导致MgB2不均匀。第三，为获得具有较高密度的超导相，需要在MgB2分解温度以上进行热处理，并缓慢冷却。第四，因为包覆材料要与超导体接触，所以包覆材料的选择是非常重要的。所选择的包覆材料应不与镁反应，而且要考虑热膨胀系数的匹配。Mg…     

商家准备将MgB_2推向商品化

尽管将来MgB_2是否能替代低Tc超导体或高Tc超导体还不清楚,但是有些公司已经开始开发适用于小规模应用的MgB2线,他们确信这种材料将会有明显的优点,超技术研究(HyperTechResearch)和二硼化物导体(DiborideConductors)就属于这样的2个公司。核磁共振成像(MRI)有望近期应用MgB2线,MgB2线材在马达,变压器上具有长期的市场潜力。其他一些公司,比如意大利艾迪逊斯帕公司(EdisonSpa)正在开发用于制作提升和轴承应用的MgB2块材的工艺。在过去的一年半时间里,MgB2的载流能力有了很大的提高,这说明限制MgB2载流能力的瓶颈是可以克服的。几…     

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。     

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。     

MgB2超导材料的开发

MgB2 的制取及性能〔1〕　新发现的MgB2 在39K便显示超导特性 ,是金属系超导体中超导转变温度最高的材料。MgB2 与氧化物超导体不同 ,在制取过程中不需要采取氧气氛控制等手段 ,所以操作比较简单。较之氧化物超导体这种超导材料的载流子浓度高、各向异性小 ,所以是一类非常有发展前途的材料。日本的产业技术综合研究所采用气体雾化法生产的镁粉 ,研究了MgB2 的合成 ,以及制取条件对其组织和超导特性的影响。研究时采用气体雾化镁粉的粒度小于 10 0 μm ,硼粉是用机械磨碎的粒度小于 10 0 μm的粉末 ,按Mg∶B =1∶2的质量比配料后混合均…     

MgB2颗粒的制备及其增强铜基复合材料

采用粉末冶金反应烧结结合高能球磨的方式制备了MgB2超细粉末,烧结后X射线衍射(XRD)表明合成MgB2的纯度较高,球磨后由于晶粒尺寸减小以及晶体中微观应力增加使得MgB2衍射峰的强度下降而且宽度增加,但球磨后颗粒的高分辨透射电镜像及相应的选区电子衍射表明球磨后MgB2的晶体结构依旧完整.采用粉末冶金工艺制备了MgB2P/Cu复合材料,扫描电镜观察表明MgB2颗粒在铜基体中分布均匀.线扫描结果表明在MgB2颗粒与铜基体之间存在Mg、Cu元素的互扩散现象.性能测试结果表明,相同体积分数情况下,MgB2P/Cu复合材料的相对密度、硬度、拉伸强度以及导电性能优于TiNp/Cu复合材料和AINp/Cu复合材料,是一种有效的弥散强化相.     

我国MgB2超导材料制备取得突破性进展

MgB2作为一种新型的超导材料，其临界温度(Tc)相对较高，价格低廉，制备简单，在超导磁体和超导电缆方面具有很好的应用前景。我国在MgB2超导材料制备、试验线圈的制作和电磁性能的研究方面走在世界前列。最近，中国科学院电工研究所对西北有色金属研究院超导研究所和中国科学院电工研究所应用超导重点实验室制备的MgB2线材和带材进行了临界温度和交流损耗的测试。