球磨對(duì)石墨摻雜MgB2燒結(jié)過程和超導(dǎo)性能的影響.pdf

1、自從2001年新型超導(dǎo)體MgB2發(fā)現(xiàn)以來,由于其合成工藝簡(jiǎn)單,成本低倍受超導(dǎo)界的青睞。但是其載流能力差,不能滿足應(yīng)用的需要。如何提高其臨界電流密度成為超導(dǎo)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。前期研究證實(shí),碳摻雜能夠有效提高M(jìn)gB2的載流能力,但是傳統(tǒng)混合粉末固相燒結(jié)摻雜工藝使碳的有效摻雜量有限。由于球磨技術(shù)具有細(xì)化顆粒,提高原始粉末活性的作用,所以本文嘗試采用此技術(shù)對(duì)原始粉末進(jìn)行處理,以期提高碳的有效摻雜量。另一方面,石墨具有獨(dú)特的電子結(jié)構(gòu),并且可以細(xì)化晶

2、粒有助于燒結(jié),所以本文選擇石墨作為碳源進(jìn)行摻雜。首先研究了B和石墨混合粉末一起球磨的情況,在此基礎(chǔ)上,本文進(jìn)一步把Mg粉加入到球磨體系,通過對(duì)球磨和燒結(jié)過程中氧化鎂含量以及其尺寸的控制,最終達(dá)到了提高M(jìn)gB2臨界電流密度的目的。上述研究包含的主要內(nèi)容和結(jié)論如下:
　　無論對(duì)B+3％C球磨處理還是對(duì)Mg+B+3%C球磨處理,均可以細(xì)化燒結(jié)樣品中MgB2晶粒,提高燒結(jié)致密度。同時(shí)球磨處理還可以有效促進(jìn)碳摻雜,使更多的活性碳進(jìn)入燒結(jié)Mg

3、B2晶格中,取代B原子,產(chǎn)生晶格畸變,為MgB2提供更多的有效磁通釘扎中心。
　　球磨處理原始粉末對(duì)后續(xù)樣品的燒結(jié)過程產(chǎn)生明顯的影響。對(duì)B+3%C球磨體系來說,球磨過程中在B的表面生成了一層B2O3雜質(zhì),這些B2O3雜質(zhì)抑制了Mg和B的固相反應(yīng),增強(qiáng)液相反應(yīng);對(duì)Mg+B+3%C球磨體系,Mg在球磨過程中不斷細(xì)化,活性逐漸增強(qiáng),這促進(jìn)了后續(xù)燒結(jié)過程中Mg和B的固相反應(yīng),并降低了反應(yīng)起始溫度。B+3%球磨體系的燒結(jié)樣品中氧化鎂顆粒較大

4、,且分布于MgB2的晶界處,惡化MgB2晶間的連接性。而在Mg+B+3%C球磨體系燒結(jié)樣品中,引入的氧化鎂顆粒比較細(xì)小,且主要內(nèi)嵌在MgB2晶粒內(nèi),因此可以在不會(huì)對(duì)晶間連接性產(chǎn)生明顯惡化的前提下作為有效磁通釘扎中心。
　　結(jié)合超導(dǎo)性能測(cè)量,Mg+B+3%C球磨體系燒結(jié)試樣的臨界電流密度在低場(chǎng)下略有降低,但是在高場(chǎng)下則有顯著提高。根據(jù)以上物相組成和微觀形貌分析,碳的有效摻雜量的提高、MgB2晶粒的細(xì)化、氧化鎂尺寸以及分布位置的控制都