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。

SiC掺杂对MgB_2/Fe超导线材临界电流密度和显微结构的影响

利用原位粉末套管法制备出SiC微粉掺杂的MgB2-x(SiC)x/2/Fe(x=0.00、0.05、0.10、0.20)超导线材。在750℃,流通高纯氩气的条件下热处理1h后,大部分SiC没有参与取代B位的反应。随着x的增大,线材中非超导相SiC和Mg的含量增加,MgB2的平均晶粒尺寸变小,从而使可作为磁通钉扎中心的晶界的面积相应增加。在外加磁场中,MgB2超导线材的临界电流密度(Jc)随x增大逐步升高,至x=0.10时Jc性能最好,其在6K,5T时的Jc达到了8480A/cm2,比未掺杂线材的Jc高出约70%。但是,当x=0.20时,Jc却有所下降。Jc的这种变化规律与SiC掺杂引起的MgB2晶粒变小,以及非超导相物质含量之间的相互平衡有关,其中MgB2晶粒变小是Jc提高的主要原因。

粉末套管法制备碳掺杂MgB2线材及其超导电性

采用原位粉末套管法制备了无定形碳掺杂MgB2/Nb/Cu超导线材。利用扫描电镜、输运法测试和磁测法等手段分析了无定形碳掺杂对超导线材的微观结构和超导电性的影响。结果表明,无定形碳掺杂降低了线材的临界转变温度,但可以显著提高超导线材的临界磁场和临界电流密度,750℃处理线材在20K下的不可逆场达到5.2T。实验结果表明,采用无定形掺杂原位粉末套管法可以制备出具有高临界电流密度的MgB2线材。

起始粉末对MgB_2超导线材成相及微结构的影响

采用原位法粉末装管工艺制备了不同起始粉末MgB2/Nb/Cu单芯线材。通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(EMS)研究了不同起始粉末对线材微观结构及相成分的影响。结果显示,从线材的微观结构和相成分角度来看,B粉影响不大,起主要作用的是Mg粉。

分步反应法制备SiC掺杂MgB_2超导线材的研究

以干燥的B粉和Mg粉为原料,采用分步反应法制备了SiC(40～45μm)掺杂的MgB2/Nb/Cu超导线材。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)研究了在650℃热处理温度下不同掺杂量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,当该工艺第二步热处理温度为650℃时,反应不完全,应适当升高温度;同时高SiC掺杂量有利于在MgB2线材中引入更多B位C掺杂,表现为Tc略有降低,从而提高了其磁通钉扎特性。

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。

TiB_2掺杂MgB_2超导线材临界电流密度和显微结构研究

以低碳钢管为包套材料,采用原位粉末套管法制备出5mol%TiB2掺杂的MgB2超导线材。利用X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析和标准的直流四电极电阻法分别测试了线材的物相组成、显微结构、化学组成和临界电流密度(Jc)。结果显示,TiB2掺杂能够提高MgB2线材的Jc,使其达到了9960A/cm2(6K,4.5T)和1110A/cm2(6K,7T),比未掺杂线材分别提高了14%和26%。TiB2掺杂引起的MgB2晶粒减小,晶界面积增加和晶粒连结性改善,是Jc提高的主要原因。在未掺杂MgB2线材中还发现了微裂纹、MgO晶须等不利于超导性能的特殊显微结构。

钛酸四丁酯掺杂对6芯MgB_2线材微观结构以及超导电性的影响

选用原位法粉末装管工艺(in-situ PIT),以钛酸四丁酯(TNBT)为掺杂物,制备了不同掺杂量的6芯MgB2线材,通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)等分析手段,对不同掺杂量线材的粉末相成份、微观结构以及元素分布进行了详细分析,最后采用标准的四引线法测试了多芯掺杂线材的R-T和U-I曲线,其最终结果显示,以钛酸四丁酯为掺杂物并没有有效提高线材在外加磁场下的临界电流密度,主要原因可能是其分解过程产生的TiO2阻碍了C取代B,同时TiO2的存在并不能作为有效的钉扎中心。

YBa_2Cu_3O_(7-x)超导带材与线材——提高其质量的包晶烧结工艺

1 前言 YBa_2Cu_3O_(7-x)导体合成中的一个主要问题毫无疑问是热处理。由于固态物质反应中扩散率低,因而必须将材料在高温下烧结成晶间连结很好的致密陶瓷材料,才能得到高质量的超导体。在临界温度(T℃)约为90 K时制成YBa_2Cu_3O_(7-x)超导体相对容易些。然而,临界电流密度(J_c)却在很大程度上依赖于材料的形态和微结构,进而依赖于烧结参数。要得到高临界电流密度J_c值,有必要改善超电流时连结性差的晶间连续性能。

能产生强大磁场的MgB2超导线材

日本JR东海公司与物质材料研究所利用MgB2超导线材制造成功一种新型超导电磁线圈，该线圈所产生的磁场达到2．1T，这显然比当前的MgB2超导线圈最高磁场1．6T大为提高。MgB2超导材料显示超导的温度为-234℃，这比传统超导材料NbTi(-263℃)约高30℃。

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））。

超导线圈用MgB_2/Cu导线的临界电流密度与磁场的关系

美国HyperTech公司使用纯Mg粉和B粉按照化学计量比混合，采用连续粉末装管成形工艺（cTFF）制备了单芯Cu／MgB2导线。导线的直径分别为0．80，1．03和1．25mm，通过SEM观察得到超导芯丝的横截面积分别为1．8×10^-3，2．9×10^-3和4．2×10^-3cm2。将100m的长线截成100mm的短样品，并将每个短样品的两端进行机械密封。采用优化后的退火制度（单步法和两步法），

MgB_2超导线材的机械性能

尽管MgB2超导线材的临界转变温度相对较低，但MgB2没有晶界弱连接，因而具有低的加工成本，相对于BSCCO和YBCO表现出明显的应用优势。目前，粉末装管技术（PIT）广泛用于制备MgB2带材和线材。利用高能球磨工艺的超细粉末制备的MgB2线材临界电流密度达到3．0×10^5A／cm^2（20K，自场）。为了了解MgB2线材的实际使用条件和提高使用条件下的性能，很有必要对其进行机械性能方面的研究。

高性能的MgB2超导线材

日本东海旅客铁道股份有限公司采用二硼化镁（MgB，）材料制造导线并与采用铁和铜的复合材料护套结合，成功地试制了长度130m左右的超导线材。利用该线材的一部分，制作外径48mm的线圈。该线圈在-269℃下通过电流时，可通过最大电流214A，成功地产生约2．1T的磁场。这一磁场超过以往美国洛斯阿莫斯国立实验室采用外径45mm的线圈产生的1．6T的磁场。

MgB_2超导电性研究进展

20 0 1年 1月所发现的MgB2 超导体具有 39K的临界转变温度 ,是迄今为止转变温度最高的非铜氧化物超导体。它可能做为一种新型低成本高性能超导材料而受到广泛关注。本文简述了近期对MgB2 超导体的研究工作 ,介绍了近期主要有关MgB2 超导体电子结构研究和应用开发的工作 ,着重叙述了关于MgB2 超导机制的研究。

无定形C掺杂对MgB_2微结构和超导电性的影响

采用原位法粉末装管工艺制备了MgB2-xCx/Nb/Cu单芯线材.通过X射线衍射(XRD)、扫描电镜(EMS)和物性测试仪(PPMS)等手段研究了无定形C掺杂对线材微观结构及超导电性的影响.结果显示,随着C掺杂量的增加,进入MgB2晶格的C含量增加,MgB2层间结构不变.样品性能达到实用化超导磁体要求,在温度30 K外场0.2 T条件下,C掺杂量x=0,0.05,0.10,0.15的样品临界电流密度分别达8.1×104,1.7×105,1.6×105和1.0×105A/cm2.实验表明最佳C掺杂量x在0.05与0.10之间.