Al改性MgB_(2)材料与金属界面特性及其超导性能研究

针对MgB_(2)超导材料用于液氢液位传感器的临界转变温度与液氢液化温度差异大和原始粉末与金属护套界面反应导致测量控制难的问题,研究了降低MgB_(2)临界转变温度的改性技术,以及改性后粉末与金属护套Fe、Monel反应产物及退火温度对其超导转变宽度的影响。结果表明,当掺杂量x=0.15时,Mg_(1-x)Al_xB_(2)多晶样品的临界转变温度为30 K左右,满足液氢液位传感器使用环境。金属护套Fe、Monel与前驱体粉末Mg、Al之间都有不同程度的扩散界面发生,Fe金属护套样品扩散层厚度较小,大约为25μm,更适合于Al掺杂MgB2超导线材的制备护套材料。不同退火温度下的带金属护套的Fe、Monel改性MgB_(2)样品仍具有明显的超导转变,且超导转变温度满足液氢液位计使用环境。

MgB_2超导体块材的高压合成

利用高压烧结的方法成功地合成出块状MgB2 超导体。所获得的样品具有良好的单相性。低温磁性测量实验和电阻测量实验均表明样品具有高于 39K的超导转变温度。实验结果表明 ,高压合成是制备和研究MgB2

超导体MgB_2的高温电阻率及热重差热分析

利用Mg扩散法制备出单相多晶的MgB2 超导体 ,其超导转变的零电阻温度为 3 8 4K左右 ,转变宽度小于 1K。正常态电阻率温度关系为金属型 ,在 2 70K -4 5 0K的高温范围内电阻率与温度成很好的线性关系。差热和热重分析表明在空气气氛中MgB2 在 90 0℃左右开始急剧氧化。

C掺杂对MgB_2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。

MgB_2超导体输运特性的研究

文中对 Mg B2 超导体的制备过程 ,对其同位素效应、电阻率、I- V曲线、热电势、电导涨落效应、能隙、霍尔效应、热重 -差热分析实验等输运特性进行了较全面的综述 ,并讨论了在 Mg B2 超导体基础上的元素替代效应。

一种新发现的二元金属化合物超导体——MgB_2

本文简述了超导的发展历史、现状和超导材料在实际不同应用领域中的三种主要形式;重点介绍了最新发现的一种二元金属化合物超导体MgB2。

MgB_2超导体线带材的成材研究

介绍了MgB2超导线带材的制备及影响线带材临界电流密度的因素.MgB2超导线带材的主要制备方法是先位粉末套管法和原位粉末套管法.MgB2超导线带材的临界电流密度受多种因素影响,包括外包套金属材料、初始粉末粒度、掺杂元素、形变和热处理等.通过研究这些因素,能有效改善MgB2的临界电流密度.

激光辐照对MgB_2超导体电子结构的影响

研究了光辐照对MgB2超导体电子结构的影响。对MgB2超导体进行不同时间的激光照射后,利用正电子湮没技术对光照样品进行了研究,根据正电子寿命谱参数的变化情况,对光辐照后MgB2超导体样品中缺陷及电子结构的变化进行了讨论。实验表明:MgB2超导体中的平均电子浓度对激光的照射十分敏感,并随光照时间的增加而增加。

纳米SiC掺杂对微波合成MgB_2超导体显微结构与超导电性的影响

采用微波烧结工艺制备了纳米SiC粉末掺杂的MgB2-xSix/2Cx/2(x=0.00,0.03,0.05,0.10)超导块材。X粉末衍射分析表明,800℃时在流通高纯氩气条件下热处理20min,能形成MgB2主晶相。随着掺杂量的增加,MgB2的晶格参数a、c变小。超导电性的分析结果表明,随着纳米SiC掺杂量的增加,MgB2的临界温度由未掺杂时的38.5 K降低至掺杂量x=0.10时的34.5 K。T≤20 K时,MgB2的Jc(B)性能随纳米SiC掺杂量x的增加逐渐变好,高场时尤为明显。T≥25 K时,样品的Jc(B)性能随x的增大而逐步降低。这可能是由于纳米SiC掺杂引起的晶粒变小,作为磁通钉扎中心的晶界面积增加造成的。

MgB_2颗粒超导体临界电流的温度特性研究

通过制备MgB2/MgO超导复合材料,获得了典型的MgB2弱连接颗粒超导体,并测量了该样品在不同温度下的I-V特性曲线。在I-V曲线中,我们发现:当电流超过临界电流时,电压随着电流先是缓慢的增长,在电流升到一定值时,电压有一个很陡的突变。我们对这一变化进行了研究,认为这是由于MgO杂质使MgB2的晶界效应增强所引起的。该样品的临界电流和温度的关系满足:jc(T)∝(1-T/Tc)1.3,利用三维Josephson结网络系统的渗流模型进行计算发现,当颗粒超导系统处于非均匀状态时,临界电流和温度满足关系式jc(T)∝(1-T/Tc)4/3,这一结果和我们的实验符合的非常好。

原位法MgB_2-B_4C复相超导体合成及相含量调控研究

以B4C和Mg为原料合成的MgB2-B4C复相超导体具有高的临界电流密度(Jc)和高的超导转变温度(Tc),是一种有潜力的实用MgB2超导材料,其成相机理对复相MgB2超导体的相含量调控和磁通钉扎研究具有重要意义。结合经典烧结理论,研究了B4C-Mg真空固相烧结制备MgB2-B4C复相超导体的超导相形成和晶粒生长过程,给出了B4C-Mg的金斯特林格扩散模型和MgB2晶粒生长过程。通过选择B4C原料粒径,MgB2-B4C复相超导体超导相体积相含量在18%-88%范围可控。相含量88%的MgB2-B4C复相超导体临界转变温度达33.5K,转变宽度1.5K。10 K环境6T外场下电流密度可以达到1×104A/cm2,表明MgB2-B4C复相超导体具有良好的磁通钉扎行为。

新型超导体材料MgB_2的电子结构随压强的变化关系

根据密度泛函理论运用全势能线性muffin tin轨道 (FP LMTO :full potentiallinear muffin tin orbital)方法计算了不同压强下MgB2 晶格常数发生变化时的电子结构的变化情况 ,得出态密度的倒数与临界温度的自然对数成线性关系 ,符合BCS理论 ,从而进一步证实了MgB2

快速凝固法制备大尺寸MgB_2超导体

简单化合物 MgB_2超导性的发现引起了世界科学家对其组织结构、超导原理、制备方法及应用前景的广泛兴趣。针对 MgB_2单晶制备过程中存在镁的气化温度很低,MgB_2在镁的沸点以下溶解度很小等不利因素,在国际上率先提出了从过冷熔体中的相选择与控制入手,采用深过冷快速定向凝固技术来制备高品质、大尺寸 MgB_2单晶的新思路。

快速热压法制备掺杂纳米SiC的MgB_2超导体

采用快速热压烧结技术,在流动的高纯氩气保护氛围下,成功地制备出致密MgB2块材.系统地介绍了快速热压技术烧结MgB2块材的工艺,找出了烧结温度、保温时间、原料配比等最佳工艺参数;讨论了SiC纳米相的掺杂对MgB2块体的影响,包括微观显微组织、物相分析、临界电流密度(Jc)等.实验表明,在快速热压条件下,950℃保温30min,随后炉冷,可以制备出理想的MgB2块材,质量分数为5%SiC的掺杂可以极大地提高MgB2的超导性能.测试温度在20K以下,在自场下Jc可达到106A/cm2以上;在5K下,当外加磁场增加到7T时,Jc缓慢下降,但仍在105A/cm2以上,使其实用性得到更进一步改善.

MgB_2超导体的相图及其对薄膜制备的指导作用

MgB2适合于制备约瑟夫森结,在超导电子学领域有很好的应用前景。制备高质量的MgB2薄膜至关重要,应用Mg-B/Mg-B-O体系的相图指导MgB2薄膜生长意义重大。总结MgB2相体系及相关系,详细对比分析Mg-B/Mg-B-O体系的热力学相图,总结分析富氧区杂项MgO的生成机理及其对MgB2薄膜质量和性能的影响,研究分析有氧体系下Mg-B/Mg-B-O热力学相图对MgB2薄膜材料制备生长的指导意义,探讨HPCVD环境下采用原位生长技术制备MgB2超导薄膜时热力学相图的指导作用及相关制备工艺。

YBa_2Cu_3O_(7-y)超导体中氧的非化学计量和缺陷平衡

本文提出了一种直接合成热重法,在空气中测定了室温下YBa_2Cu_2O_(7-y)超导体分子式中的y值为0.234±0.005。研究了不同温度下氧空位浓度的变化,求得氧空位形成焓为:ΔH_(f(o))=0.43eV(正交晶系);ΔH_(f(t))=0.24eV(四方晶系)。从两种晶系的氧空位浓度与温度的关系推出了晶型转变温度约为670℃左右。

TiC和SiC掺杂MgB2超导体的对比研究

分别制备了8％（质量分数）的TiC和5％（质量分数）的SiC掺杂的MgB2超导块材，并对比分析了这两种掺杂物对MgB2超导块材的性能影响。所有样品均在流动的Ar气保护下在不同退火温度下退火，研究发现TiC掺杂和SiC掺杂的MgB2样品的最优化工艺参数分别是900℃保温1h和720℃保温1h。随后采用XRD和SEM分别对样品进行了相成份和微观结构的分析，并采用PPMS测试了样品的磁滞回线并由Bean模型计算出了样品的临界电流密度。在4．2K，0T下TiC掺杂的五值为1．0×10^5A／cm^2，而10K，0T下SiC掺杂样品的五值为4×100A／cm^2。而且随着外加磁场的增加，SiC掺杂MgB2样品的五值下降得比TiC掺杂的MgB2样品要缓慢很多，这表明了SiC掺杂比TiC掺杂更有利于改善MgB2在高场下的超导电性能。