粉末套管法制備MgB-,2-超導(dǎo)線帶材的研究.pdf

1、二硼化鎂是迄今為止所發(fā)現(xiàn)的超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度最高的非銅氧化物超導(dǎo)材料，它具有無弱連接、成本低廉、能夠在20K～30K應(yīng)用等優(yōu)勢，但是MgB2在外場下的臨界電流特性較差，目前在優(yōu)化粉末套管法制備MgB2線帶材工藝的研究中，通過改善晶間連接和利用化學(xué)摻雜提高樣品的超導(dǎo)臨界電流密度是MgB2成材研究的一個重要方向。 本文采用粉末套管法(PowderInTube)原位(in-situ)制備了非摻雜和納米SiC摻雜的MgB2/Fe超導(dǎo)線帶材

2、，分別采用常規(guī)真空燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)(SPS)兩種方式合成MgB2超導(dǎo)相，優(yōu)化了燒結(jié)工藝參數(shù)。通過X射線衍射、掃描電子顯微鏡以及超導(dǎo)量子干涉儀(SQUID)對燒結(jié)后的帶材進行檢測分析，重點討論了Mg，B原子配比，SiC摻雜量，燒結(jié)方式及燒結(jié)工藝參數(shù)對帶材超導(dǎo)電性的影響。 研究結(jié)果表明采用傳統(tǒng)真空燒結(jié)和放電等離子燒結(jié)均可合成良好的MgB2超導(dǎo)相，并且真空燒結(jié)環(huán)境能夠有效的防止燒結(jié)過程中鎂的氧化。相對于傳統(tǒng)真空燒結(jié)，SPS燒結(jié)方式

3、成相速度快、樣品晶粒細小均勻、MgB2超導(dǎo)芯致密性好、晶間連接優(yōu)良，因而SPS燒結(jié)樣品的臨界電流密度明顯高于傳統(tǒng)真空燒結(jié)樣品，其中未摻雜的帶材樣品經(jīng)過SPS800℃，15分鐘燒結(jié)后，自場下的臨界電流密度Jc值在i0K時達到8.64×105A/cm2，而且隨著測量溫度和外加磁場的增加，SPS燒結(jié)樣品的臨界電流密度下降率比傳統(tǒng)真空燒結(jié)樣品緩慢，在20K，自場時為5.97×105A/cm2，20K，3T時，臨界電流密度值仍大于104A/cm2

4、。但是當(dāng)外加磁場繼續(xù)增加時Jc值下降迅速，表明未摻雜樣品中缺少磁通釘扎中心。 研究發(fā)現(xiàn)，在采用傳統(tǒng)真空燒結(jié)時，摻納米SiC的MgB2/Fe線材樣品相對于未摻雜樣品需要更高的燒結(jié)溫度，燒結(jié)的線材MgB2晶粒細小，并且因氧硅間爭奪氧使得線材中氧化鎂含量略有下降，而Mg2Si含量和超導(dǎo)芯與鐵套之間的界面層(Fe2B)厚度均隨SiC摻雜量的提高而增加。從目前試驗結(jié)果看，摻雜量為5mol％時線材性能較好，樣品的臨界電流密度在自場下達到6×