摻雜改善MgB2超導體晶間連接性和磁通釘扎性能研究.pdf

1、自2001年發(fā)現MgB2的超導電性以來，關于MgB2的界面組織和電學性能已經有了多重形式的研究。然而，作為一種在具有廣闊應用前景的材料，MgB2在高場下的臨界電流密度還遠遠不夠。所以目前研究的重點是如何提高MgB2的晶間連接性和增加更多的釘扎中心來提高在高場下的臨界電流密度。
　　本研究主要采用摻雜Cu和 Al來提高MgB2的晶間連接性和磁通釘扎性能。Cu摻雜的機制是Cu與Mg反應生成穩(wěn)定的化合物MgCu2,填充了MgB2的晶間空

2、隙來改善MgB2的組織形態(tài)，同時可作為一種有效的釘扎中心。相比于Cu摻雜，Al摻雜則是直接進入MgB2的晶體結構，替代Mg的位置，引起晶格畸變，從而產生有效的釘扎中心。
　　由于MgB2的晶間連接性與制備工藝有很大的關系，在不同參數下進行了MgB2粉末和塊材的制備。在Cu摻雜下的MgB2粉末制備中，通過Cu摻雜比例，燒結溫度，保溫時間的改變，以及在不同表面積的不銹鋼網上燒結進行分析，得到了兩個具有良好的晶間連接性的燒結參數：Mg：

3、B：Cu=1.1:2:0.1,600°C+5h保溫和750°C+2h保溫,額外的10％Mg增加了熔融 Mg的流動以及彌補了燒結中 Mg的揮發(fā)。Al含量的增多會造成更劇烈的晶格畸變， Mg的含量會影響組織中的相成分。Mg：B：Al=1:2:0.1，750°C+2h保溫是一個良好的試驗參數。
　　在 MgB2塊材的制備中，對質量和密度等宏觀物理性質進行了分析。質量和密度都有不同比例的減小，而體積卻相對增加。原因在于燒結過程中 Mg的揮

4、發(fā)和應力釋放。Cu摻雜的塊材在高溫下晶界模糊，在750°C可以獲得良好的相純度和晶粒間連接性。Al摻雜的塊材在高溫下會有雜質相生成，晶粒長大明顯，晶格畸變加劇，在低溫下能夠表現出良好的六方棱柱形態(tài)。
　　由于Cu與Mg的兩種不同摻雜機制，本實驗還嘗試了將Cu與Al共摻雜到MgB2中，然而在Cu，Al，Mg共同存在的區(qū)域，出現了雜質相，初步判定為Al2Mg和Al4Cu6，這些雜質相的存在勢必會影響MgB2的電學性能。如果能夠使它們的