烧结温度对MgB_2超导线材微观结构及超导电性的影响

使用干燥的B粉和Mg粉,采用分步反应法制备了SiC(40～45 nm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材。通过X射线衍射仪、扫描电子显微镜,研究了不同烧结温度对所制备样品的相组成、微观结构的影响。采用标准四引线法测定了样品的电阻温度曲线。结果表明:热处理温度对线材的微观结构有显著影响,适宜的热处理温度可提高C原子实际进入晶格取代B原子的数量。在750℃×2 h,C原子替代B的取代分数达3.73%。分步反应法制备MgB2超导线材可有效地引入B位C掺杂,从而提高线材在高磁场下的载流能力。     

MgB2超导带的中子散射研究

人们之所以特别关注MgB2 超导体的研究开发 ,是因为这种超导体不仅具有近 40K的超导转变温度 ,而且具有低的制作成本和高的临界电流密度 ,是一种很有应用前途的超导材料。为使这种应用变为现实 ,必须确定最适合的制备工艺方法。粉末装管法是目前最合适的方法之一 ,主要包括原位法(in -situ)和先位法 (ex -situ)。为使这种方法最佳化 ,必须深入研究不同工艺阶段的影响。无论对基础研究还是应用研究来说 ,中子辐照都是研究材料结构特性的最有力的工具之一。由于中子对固态材料具有较大的穿透深度 ,所以可用来在不破坏样品的情况下研究复合材…     

单芯MgB2超导带的制备和特性

自发现具有39 K转变温度的MgB_2超导体之后,人们很快便开始研究将它制作成能实用化的超导材料。到目前为止,在所有报道的数据中,用先位法(ex situ)工艺制作的铁壳和镍壳单芯MgB_2超导体具有最高的临界电流密度。在4.2 K,零场下,外推的短试样临界电流密度为10~6 A·cm~(-2)。开发MgB_2超导体的主要关键点在于,首     

高质量的干净极限与脏极限MgB_2超导薄膜

利用混合物理化学气相沉积法(hybrid physical-chemical vapor deposition),在0001取向的SiC和Al2O3上原位制备了高质量的c轴外延MgB2薄膜,样品具有高于41K的零转变温度,超导剩余电阻率ρ(42K)<0.5μΩcm,很好地吻合第一原理计算的干净极限行为。X射线相分析图谱上没有MgO的衍射峰出现说明这种方法极大程度上避免了MgB2制备过程最易出现的氧污染。较高的磁电阻和低温低场条件下不存在磁通跳跃都说明了样品非常干净。借助一种改进的双加热丝装置,我们在干净MgB2样品基础上实现了可控的碳掺杂,掺碳后的样品超导临界温度下降,剩余电阻率升高,电子平均自由程由于杂质散射作用的增强而得到显著抑制,为符合脏极限的超导样品。     

利用电镀法制造成功MgB2超导薄膜

利用钛粉生产的多孔钛材已广泛用作人造骨等生体材料以及电极和过滤器等方面。当前工业钛粉的制造方法 ,有氢化脱氢法、等离子回转电极法和气体雾化法三种。氢化脱氢法可制得不规则形状粉末、等离子回转电极法和气体雾化法则可生产球状粉末 ,并都已应用于能有效利用其形状特征的各种用途上。但是 ,为了制取大气孔率的多孔质材料利用传统的粉末冲压成型很难制得高质量的无缺陷制品 ,并且为了制取大面积多孔制品还必须设置大型压机 ,还有孔隙率难以调整等问题。为了能获得优质大面积多孔质钛板 ,研究了利用刮刀法由球形钛粉制取的多孔质钛材的…     

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。     

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。     

MgB2超导线材的开发和超导磁体的应用

MgB2超导线材的开发 MgB2超导材料是2001年1月由日本科学家发现的，它是一种比较简单的Mg与B的化合物，其超导转变温度Tc非常高。自从发现以来世界各国都十分重视其实用化研究，现已试制成功长度超过1km的MgB2超导线材。MgB2线材制造方法当前最实用的认为是金属管内原料粉充填加工法（Powder-In-Tube（PIT））。     

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。     

MgB_2带材超导接头焊接工艺的实验研究

对MgB2/Fe带材超导接头的焊接工艺进行了实验研究。首先去除带材末端的部分包裹层,再用Mg、B混合粉连接,并加压处理,最后在Ar保护气氛中热处理制成接头。样品电阻、临界电流和应力、应变性能的实验结果表明已实现坚固的具有超导电流通道的连接,其最大临界电流达本体的70%以上。     

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。     

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。     

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。     

发展大口径的超导磁体系统(英文)

作者已经发展了基于NbTi大口径的用于紧凑结构的超导储能超导磁体系统用于材料冲击特性的研究,超导磁体的运行电流为350A,磁体总体储能为1.2MJ,超导磁体有480mm的内直径,500mm高。整个超导磁体采用两台GM制冷机冷却。通过GM制冷机的制冷实现减压降温,正常运行温度为3.8K。超导磁体使用Bi2223高温超导电流引线供电。详细报导了系统的设计和建造以及运行特性。     

Cu衬底MgB_2超导晶须的制备及性质

通过混合物理化学气相沉积法,在Cu衬底上制备出长有MgB2超导晶须的厚膜。MgB2晶须顶端直径在1μm左右,根部直径约200nm,长约4μm,整体呈现出六角锥状。通过实验条件的分析,知道衬底表面上方MgB2饱和度不一致,中间较周边低,可能导致了MgB2晶须生长在衬底周边区域。     

MgB_2掺杂SiC的相变过程

用自蔓延法(SHS)在锥形模具内成功淬熄(CFQ)MgB2掺杂8%SiC的反应.对不同温度区域试样的XRD、SEM、EDS进行分析.结果表明:在527～650℃时Mg和B颗粒接触以扩散方式在表面发生了固—固反应,Mg的表层初次形成MgB2,在650～700℃时,包裹在初次生成的MgB2内部未反应的Mg将熔化,液态Mg的活性大大提高,以扩散、渗透的方式通过初次生成的MgB2层与B原子发生液-固反应,MgB2相界面不断地向B原子方向推进,直到完全形成MgB2;700～750℃时掺杂的SiC大部分与MgB2反应生成Mg2Si,同时有一部分C原子进入到MgB2取代了B原子,并有少量MgB2分解形成MgB4和Mg。在形核结晶过程中由于反应时间短,温度梯度大,部分Mg来不及扩散就重新结晶。     

采用一种新的扩散法制备实用化的MgB_2超导体

利用一种新的Mg扩散方法,在常压下成功制备出致密的MgB2超导块材,样品密度最高达1.95g/cm3。结果表明:加热到900℃保温24h后炉冷,所得到的样品性能最佳。该样品在50Oe的外场下,超导转变温度(Tc)为38.1K,转变宽度仅0.9K;10K,20K,自场下临界电流密度(Jc)值分别达0.53,0.37MA/cm2。此外,通过添加少量纳米Pr6O11或者石墨,都能使MgB2的实用化性能得到显著改进。