C掺杂对MgB2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。     

热丝化学气相沉积法原位制备的MgB2超导薄膜

用热丝化学气相沉积法(HFCVD)在蓝宝石基片上原位制备了MgB2超导薄膜,并用XRD、SEM和dc SQUIDs研究了基片温度和时间对薄膜相组成、表面形貌和超导临界转变温度Tc的影响.结果表明,HFCVD原位生长MgB2薄膜可以抑制MgO杂质的生成.基片温度在500℃以下,MgB4杂相容易出现;在500℃以上时,可以消除MgB4杂相;在600℃时,获得了纯单相的MgB2薄膜,其超导临界转变温度达到36 K.随基片温度升高,薄膜结晶性、致密度和超导临界转变温度提高.     

石墨烯掺杂MgB2块材超导性能和微观结构的研究

因为原材料相对低廉,综合制冷成本和材料成本,MgB2在20-25 K,1-3 T的中低磁场范围内应用具有明显的技术优势,有希望在这一工作温区替代传统的低温超导材料和氧化物高温超导材料,应用前景十分广泛。随着超导材料实用化的到来,对MgB2性能的要求也在逐渐提高,而影响它性能的主要因素磁通钉扎强度和晶粒连接性成为了人们的研究重点。本文通过直接掺杂石墨烯、石墨烯包覆硼掺杂、石墨烯丙酮溶液掺杂三种方法,系统研究了石墨烯采用不同方法掺杂时MgB2块材的晶体结构、临界电流密度(Jc)、磁通钉扎性能(Fp)。通过直接掺杂,MgB2在低场下临界电流密度值得到了明显提高,而包覆法和溶液法掺杂石墨烯由于在空气中氧化严重并没有改善MgB2超导性能。     

扩散法制备CNTs掺杂的MgB2超导块材

采用扩散法制备高Jc的MgB2超导块材,将制备样品的超导性能与传统固相反应法制备CTNs掺杂的MgB2超导块材的性能做详细对比。研究发现,所采用的新型扩散方法可以有效地提高MgB2块材的密度,减少原料Mg粉中氧的不利影响,该法制备的MgB2块材更为均匀,MgO杂相较少,从而可以在自场下得到较高的临界电流密度,但在高场下性能提高并不明显,而CNTs掺杂可以有效改善扩散法制备的样品在高场下性能较差的弱点。CNTs掺杂量为0.5%（质量分数）的样品,在10 K,4 T条件下,Jc仍有1.0×104 A/cm2,在零场下更达到了0.46 MA/cm2,比在相同条件下用固相反应法制备的样品要高2~3倍。     

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。     

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））。     

预热温度和真空度对自蔓延法制备MgB2超导块材的影响

用自蔓延(SHS)法成功制备了MgB2超导块材.B,Mg合成MgB2是放热反应,预热温度和真空度是影响MgB2性能的主要因素,当预热温度太低时不能用电弧引导反应,理论计算和实验结果表明预热温度应该大于484 K,但预热温度太高会使部分MgB2分解为MgB4和MgB7,当预热温度为520K,真空度为2.4×10-3Pa时,试样的临界温度Tc=38.45K,温度转变宽度小于0.4 K,临界电流密度Jc=1.60×106A/cm2(10 K,0.5 T),1.65×106A/cm2(20 K,0 T).试样的致密度较低时,结构为层状,层与层之间有空洞,每层由颗粒状晶粒组成,颗粒尺寸为2 μm～5 μm.SHS法制备MgB2超导块材工艺简单、反应时间短(3 s～5 s).     

MgB2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     

MgB2／Cu线圈的研究进展

从发现具有39K超导转变温度的MgB2超导体至今,在制做各种类型MgB2实用导体方面已取得很大进展,特别是在提高各种金属外壳MgB2线材的临界电流密度方面的研究更引人注目。过去已报道过的实验表明,MgB2超导线在4K～30K具有105A/cm2～106A/cm2数量级的相当高的临界电流密度,在磁场中也有尚佳表现。但是,所报道的实验结果几乎都是在几厘米长的短样品上获得的。回顾Bi系高Tc超导体,发现它之后没几个月就报道了高临界电流密度长线的实验结果。对比之下,可以看出制做长MgB2超导线的困难。要想使MgB2超导线有大尺寸的实际应用,必须制做出长线…     

非原位MgB2/Fe单芯超导带相成分及其不均匀性

采用非原位粉末套管法制备MgB2/Fe单芯超导带,并通过X射线衍射拟合分析、差热分析对退火前后的MgB2/Fe带超导芯进行了相成分及不均匀性研究。结果表明:所有的超导芯中均含有一定量的MgO,在高温退火样品中靠近铁套管处MgO含量最多;在MgB2超导芯内部检测到少量的MgB4,这是由MgB2分解所得;在MgB2/Fe之间的界面处存在反应层Fe2B,该相是由Fe23B6分解所得到的。MgB2超导芯与铁套管之间的反应以及超导芯中氧的存在限制了这种非原位法制备的MgB2/Fe带中超导相的含量、纯度和均匀性。     

原位法低温合成MgB2的孔隙形成机制

采用XRD、SEM、DSC等分析测试方法,研究原位法低温合成MgB<,2>的孔隙形成机制.结果表明,高能球磨后B小颗粒镶嵌在Mg大颗粒上,热处理时MgB2相首先在Mg、B的镶嵌区域生成.MgB<,2>相生成过程中,闭孔隙主要是由Kirkendall效应造成的,开孔隙形成的主要原因是Mg气化后与B反应形成了与环境保持连通的孔隙.     

改进型镁扩散法制备高临界电流密度MgB2超导体性能研究

本文采用一种改进型镁扩散法成功制备出密度达到1.95g/cm₃的MgB₂超导块材。论文研究了不同的热处理条件对MgB₂块材的超导转变温度(T_c)和临界电流密度(J_c)性能的影响。采用最佳热处理条件制备的MgB₂超导体T_c和J_c分别达到了38.1K和0.53MA/cm₂(10K,自场)。为了改进镁扩散法MgB₂超导体中弱的高场磁通钉扎性能,本文还研究了nano-Pr₆O₁₁和C掺杂对MgB₂超导体的临界电流密度和不可逆场(H_irr)的影响。结果表明C掺杂的MgB₂超导体临界电流密度在10K,6T下达到了10₄A/cm₂,该结果比未掺杂MgB₂超导体在同样条件下性能提高了两个量级,甚至比固态反应法制备的nano-C掺杂MgB₂超导体性能更好。利用该方法制备的nano-Pr₆O₁₁掺杂的MgB₂超导体在10K,2T下也比未掺杂样品J_c提高达9.4倍。根据大量的实验结果和理论分析我们提出基于改进型镁扩散法和化学掺杂,包括纳米粒子和C掺杂,很有可能是一种制备高性能MgB₂超导体非常有效的途径。     

Mg/B化学计量比对MgB2超导电性和磁通钉扎性能的影响

采用固相反应法制备一系列的MgxB2（x=0.90,0.95,1.0,1.05,1.10）超导块材,并详细研究不同Mg/B化学计量比对MgB₂超导性能的影响。采用X射线衍射（XRD）仪,扫描电镜（SEM）和超导量子干涉（MPMS）仪分别对样品的物相、微观结构和超导性能进行表征。结果表明:名义组分为Mg_0.95B₂的样品临界电流密度Jc性能最好。由于Mg的不足,抑制了晶粒生长,同时也使得MgB₂内部Mg缺位、△Tc、FWHM、H_c2和H_irr明显增加,显著改善MgB₂的磁通钉扎性能。     

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。     

First-principles Study on Structure and Hardness of the RuB2

采用原位法粉末装管工艺( in-situ PIT)制备了无定形碳掺杂MgB2/Nb/Cu超导线材并研究了该掺杂对MgB2微观结构及超导电性的影响.复合线材中以Nb作为阻隔层、Cu作为稳定体并采用冷拉拔工艺进行加工.研究了无定形碳掺杂对MgB2相形成、微观结构及超导电性的影响,其中掺杂量分别为MgB2-xCx(x=0.0,0.05,0.08,0.10,0.15).分别采用XRD、SQUID、SEM/EDS及传输电流测试等方法对MgB2/Nb/Cu线材进行分析测试.XRD分析结果显示,700℃热处理后的线材可以获得纯度较高的MgB2超导相;微观结果照片显示无定形碳掺杂后可以获得良好的晶粒连接性;能谱分析表明掺杂物C元素均匀的分布在MgB2基体中;通过四引线法测试了传输临界电流密度Jc,在4.2 K、5T,其Jc值高达1.4×105 A/cm2;在4.2K、10T,其Jc值为3.3×104A/cm2.     

Texture and Anisotropy of Jc of ex situ MgB2/Fe Mono—Filamentary Tapes

采用不同粒度的初始MgB2粉末，通过粉末套管法技术制备出非原位单芯MgB2／Fe超导带；测量了不同磁场和温度下MgB2／Fe带的以值．结果表明；Jc具有各向异性，其各向异性的大小受初始粉末尺寸的影响．对剥离铁包套后MgB2芯的XRD图拟合分析表明，MgB2均显示轻微的织构，MgB2／Fe界面处的织构稍强．MgB2的再结晶晶粒尺寸随初始粉末尺寸的增大而增大．讨论了粉末粒度和织构度与Jc各向异性的关联性．     

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。     

Effects of C10H8 Doping on Microstructure and Superconductivity of MgB2 Wires

采用原位粉末装管技术(in-situ PIT)制备了萘(C10H8)掺杂MgB2/Nb/Cu线材。前驱粉末按照MgB2+xwt% (x=0,2,5,8)的比例将Mg粉、B粉和C10H8粉末混合研磨,装入Cu/Nb复合管中,分别拉拔加工至Φ2.0 mm和Φ1.0 mm,然后Ar气氛中分别在650,700,750 ℃热处理,保温2.5 h。通过X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和能谱仪(EDS)等测试手段分析了样品的相结构和微观结构等。结果发现,样品超导转变温度Tc不随萘掺杂量的变化而变化,但正常态电阻有所降低。在20和25 K无外磁场时,x=8样品的临界电流密度分别达到1.1×105和3.8×104 A/cm2,而x=5样品也达到3.1×104 和 1.2×104 A/cm2。     

高压与常压下合成Mg_(1.05-x)(HgO)_xB_2的性能研究

分别在常压和高压下利用固相反应法制备了Mg1.05-x(HgO)xB2多晶样品,并研究了HgO掺杂对MgB2样品性能的影响。在两种不同的反应条件下制备的样品,超导转变温度随掺杂量的增大都有一定幅度的下降,但晶体结构和临界电流密度(Jc)则有显著的不同。常压下HgO掺杂可使Jc降低,而高压下一定量的掺杂则使Jc增大。由扫描电镜结果分析可得,高压下制备的样品晶粒间联系紧密,尺寸较小,从而使其临界电流密度、不可逆场和钉扎力等性能都优于常压下制备的样品。