二硼化鎂超導(dǎo)體的組織結(jié)構(gòu)與性能研究.pdf

1、二硼化鎂(MgB2)超導(dǎo)電性的發(fā)現(xiàn)，轟動(dòng)了整個(gè)凝聚態(tài)物理界，因?yàn)樗鼊?chuàng)造了金屬間化合物超導(dǎo)材料轉(zhuǎn)變溫度的新紀(jì)錄，超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)39K。與合金類低溫超導(dǎo)材料不同，它可以工作在制冷機(jī)工作溫區(qū)(20-30K)，從而降低昂貴的液氦溫區(qū)制冷成本。氧化物高溫超導(dǎo)體雖然具有超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度高的優(yōu)勢(shì)，但由于相干長度小導(dǎo)致凝聚能和磁通釘扎能低；層狀結(jié)構(gòu)導(dǎo)致各向異性；陶瓷特性使得材料容易脆裂及原材料價(jià)格比較昂貴等等，在應(yīng)用上受到很大限制。而MgB2與陶瓷類的高

2、溫超導(dǎo)材料比較，成型容易、各向異性較弱而相干長度大，這些都使得MgB2有著很好的應(yīng)用前景。 本論文中采用高能球磨方法制備了Mg/B先驅(qū)粉末，通過SEM和EDX分析對(duì)比了不同球磨時(shí)間粉末的形貌、粒度和均勻性，通過簡單、可行的方法實(shí)現(xiàn)了粉末的大變形，獲得了晶粒尺寸小、均勻性好的Mg/B先驅(qū)粉末。研究了球磨時(shí)間、燒結(jié)溫度和時(shí)間等合成參數(shù)對(duì)MgB2超導(dǎo)塊材的致密度和晶粒連結(jié)性的影響，討論了高能球磨Mg/B先驅(qū)粉末的反應(yīng)燒結(jié)致密行為，并提

3、出在選擇MgB2超導(dǎo)塊材的合成參數(shù)時(shí)，在高的致密度和良好的晶粒間連結(jié)之間平衡是非常重要的。研究表明，高能球磨是獲得高致密度、細(xì)晶組織的高性能MgB2塊材的有效途徑。采用優(yōu)化工藝制備的MgB2塊材中獲得了非常高的性能。在15K,0.59T的磁場(chǎng)下，臨界電流密度Jc高達(dá)2.0×106A/cm2；在2T下，臨界電流密度Jc高達(dá)5.7×105A/cm2；在5T下，仍高達(dá)3.0×104A/cm2。 在MgB2超導(dǎo)塊材優(yōu)化工藝的基礎(chǔ)上，利用

4、粉末裝管法成功制備了高臨界電流密度的MgB2超導(dǎo)線材。通過包套材料和加工工藝及參數(shù)的合理選擇，進(jìn)一步提高了MgB2致密度，并解決了MgB2線材在大形變量下易斷裂的問題，保證了加工過程的穩(wěn)定性。微觀組織分析顯示MgB2線材的晶粒已達(dá)到納米尺度級(jí)，呈韌窩狀，且為穿晶斷裂，晶界形成網(wǎng)絡(luò)，表明加工后MgB2線材的致密度和晶粒連結(jié)性都得到很大提高，磁通釘扎能力得到改善。研究了熱處理溫度對(duì)于線材的臨界電流密度的影響。過低(650℃)和過高的熱處理溫