混合粉末对先位法MgB_2超导带材性能的影响.pdfVIP

第 37 卷 增刊 4 稀有金属材料与工程 Vol.37, Suppl.4 2008 年 10 月 RARE METAL MATERIALS AND ENGINEERING October 2008 混合粉末对先位法 MgB2 超导带材性能的影响 1 1 1 1 1 1 王王樑 ，高召顺 ，张现平 ，王 雷 ，马衍伟 ，马北海 (1. 中国科学院电工研究所，北京 100190) (2. 美国阿贡国家实验室，美国) 摘 要：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 1.5 K 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 4.2 K ，8 T 下，掺杂纳米 C 样品的 Jc 最高， 4 2 约为 10 A/cm ，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。 关键词：二硼化镁超导带材；混合粉末；预烧结；先位法；临界电流密度 中图法分类号：TG 146.2 文献标识码：A 文章编号：1002-185X(2008)S4-150-04 先将掺杂有纳米 C 或 SiC 粉的镁粉和硼粉预烧结 1 引 言 成 MgB2 块材，再将其研磨成的粉与镁粉和硼粉进行 [1] 2001 年二硼化镁(MgB ) 的发现 引起了各国科学 混合作为制备先位 MgB /Fe 超导带材的先驱粉，并从 2 2 家大量深入的研究，由于其具有临界转变温度（39 K ） 微观结构、形貌和电磁性能等多个方面研究了混合粉 较高、超导相干长度较长、价格低廉等优点，在超导 末对 MgB2/Fe 超导带材临界电流密度的影响。 电力、电子器件以及医疗仪器（特别是核磁成像磁体） 等 方 面 具 有 广 泛 的 应 用 前 景 [2] 。 粉 末 套 管 2 实验方法 (Powder-In-Tube)技术是目前制备高质量 MgB2 线带材 实验原料采用镁粉（44 µm ，99.8% ），无定形硼 最为广泛使用的方法，且很容易实现工业化生产，其 粉（1~2 μm ，99.9% ），纳米碳粉（20~30 nm ，98% ） 制备工艺有先位法（ex-situ ）和原位法（in-situ ）2 种。 以及纳米碳化硅粉（10~30 nm，98% ）。按照原子比 其中先位法制备工艺简单、成本较低，且可适用多种 Mg:B:X （X 为 C 或 SiC ）＝1:2:Y （Y 为 0 或 0.05 ）配 金属包套材料如 Fe 、Cu 、Ni 等[3~7] ；但是目前采用先 比，将称量好的粉末混合均匀并压成片，用钽箔包裹 位法制备的线带材性能仍然较低[8~11] 。研究发现，先