中心鎂擴(kuò)散（IMD）技術(shù)是目前MgB2線材制備的主要研究方向之一,在研究領(lǐng)域備受關(guān)注。與粉末裝管（PIT）技術(shù)相比,IMD技術(shù)制備的線材擁有更高的載流性能,因此研究IMD線材對MgB2超導(dǎo)材料的實(shí)用化具有重要意義。但I(xiàn)MD線材目前有幾方面問題需要解決,一是線材內(nèi)有效磁通釘扎中心的引入方法;二是燒結(jié)過程中,線材中心鎂棒擴(kuò)散后殘留孔洞問題,以及不充分?jǐn)U散反應(yīng)導(dǎo)致大量未反應(yīng)完全的富硼相;三是IMD長線材的開發(fā)等。本文將針對IMD線材制備過程中存在的上述問題,分別從碳摻雜方法優(yōu)化、IMD制備工藝優(yōu)化等角度對IMD工藝進(jìn)行改進(jìn),從而獲得IMD線材性能的整體提高。主要研究內(nèi)容如下:采用原位法制備MgB2塊材,并以碳包覆硼粉、無定型碳粉、石墨烯粉三種方式進(jìn)行摻雜。對比三種摻雜方式對MgB2塊材的相組成、微觀組織和超導(dǎo)性能的影響,發(fā)現(xiàn)碳包覆硼粉摻雜引起的晶格畸變最大,樣品的微觀組織更加致密,C原子團(tuán)聚現(xiàn)象最少。對摻雜后的樣品進(jìn)行零場下超導(dǎo)轉(zhuǎn)變測試,發(fā)現(xiàn)碳包覆硼粉摻雜樣品的Tc降低最明顯,抗磁性最強(qiáng),是制備IMD線材的最佳前驅(qū)粉末。使用碳包覆硼粉作為前驅(qū)粉末制備IMD線材,通過調(diào)節(jié)燒結(jié)溫度,對IMD線材... 

【文章來源】：西安理工大學(xué)陜西省

【文章頁數(shù)】：70 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

MgB2的費(fèi)米面模型[5]

西安理工大學(xué)碩士學(xué)位論文2的晶格中，三角形的Mg原子層與六邊形蜂窩狀的B原子層交替排列，如圖1-1所示[8]。在室溫下，實(shí)驗(yàn)得出其晶格常數(shù)a=b=3.08，c/a=1.14。MgB2的理論密度2.62g/cm3，但在常壓下Mg-B混合制備的MgB2密度僅有1.0-1.4g/cm3。Nagamatsu等人系統(tǒng)研究MgB2的費(fèi)米面結(jié)構(gòu)并得到了其費(fèi)米面模型[5]，如圖1-2所示。MgB2的費(fèi)米面由二維狀的δ能帶及三維狀的π能帶組成，其中δ能帶起主導(dǎo)作用。B同位素效應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明MgB2屬于傳統(tǒng)BCS超導(dǎo)體的一種[9,10]，其超導(dǎo)機(jī)制可以用電聲子耦合來解釋。但又與傳統(tǒng)BCS超導(dǎo)體不同的是MgB2中兩個(gè)能帶的費(fèi)米面處都產(chǎn)生能隙，兩個(gè)能帶之間相互作用決定了MgB2獨(dú)特的超導(dǎo)性能。圖1-1MgB2的晶體結(jié)構(gòu)[8]Fig.1-1LatticestructureofMgB2superconductor[8]圖1-2MgB2的費(fèi)米面模型[5]Fig.1-2FermisurfacemodelofMgB2superconductor[5]1.2.2二硼化鎂的成相過程及熱力學(xué)分析差熱分析結(jié)果表明MgB2的形成是一個(gè)相對復(fù)雜的過程，如圖1-3所示，Mg向B的擴(kuò)散反應(yīng)中伴隨著一系列的吸熱、放熱反應(yīng)[11]。由圖1-3可知MgB2的形成是個(gè)放熱過程，升溫至530℃，已經(jīng)有明顯的Mg-B固-固反應(yīng)發(fā)生。繼續(xù)升溫至650℃，Mg熔化吸熱形成液態(tài)，并伴隨著Mg-B液-固反應(yīng)及Mg-B氣固反應(yīng)。相比于Mg-B固-固反應(yīng)，Mg-B液-固反應(yīng)及Mg-B氣固反應(yīng)更加劇烈。在MgB2的形成過程中，反應(yīng)溫度、化學(xué)計(jì)量比

1緒論3等因素都會影響第二相的出現(xiàn)，如圖1-4所示[12]，溫度過高會使MgB2分解成MgB4、MgB7或與氧原子反應(yīng)生成MgO等第二相，而B過量也同樣會導(dǎo)致MgB4、MgB7等第二相的出現(xiàn)，因此在制備MgB2的過程中應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格控制Mg-B化學(xué)計(jì)量比、反應(yīng)溫度以及氧含量等制備條件。圖1-3Mg:B=1:2反應(yīng)的差熱分析圖[11]Fig.1-3DTAcurveforthemixedpowderofMg:B=1:2[11]圖1-4MgB2成相體系圖[12]Fig.1-4PhasediagramofMg-B=1:2[12]1.2.3二硼化鎂的超導(dǎo)電性超導(dǎo)材料在一定的溫度和磁場條件下會發(fā)生電性能和磁性能的轉(zhuǎn)變，而發(fā)生轉(zhuǎn)變的特征溫度和磁場是判定超導(dǎo)材料性能的重要參數(shù)。一般來說，超導(dǎo)現(xiàn)象的發(fā)生是伴隨著庫伯電子對的形成，因此，在較低的溫度、磁場和電場條件下，庫伯對穩(wěn)定形成，體系具有超導(dǎo)電性。當(dāng)隨著溫度的升高，電子運(yùn)動趨勢越來越劇烈，庫伯電子對被拆散，超導(dǎo)體從超


本文編號：3029397