金屬Sn和Ag摻雜MgB-,2-超導體成相機理及低溫快速制備.pdf

1、從2001年發(fā)現(xiàn)MgB2具有超導性以來，人們對其組織結(jié)構(gòu)、超導原理、制備方法和應(yīng)用前景進行了廣泛的研究，而本文側(cè)重于粉末壓塊燒結(jié)法制備高性能MgB2超導塊體材料。在MgB2超導體塊體材料制備中，傳統(tǒng)的高溫燒結(jié)法制備MgB2超導體時由于鎂易揮發(fā)而導致燒結(jié)體空隙率高，且高溫制備MgB2晶體容易長大和結(jié)晶度高，種種這些因素導致了超導性能的降低。如今快速發(fā)展的低溫燒結(jié)制備方法克服了上述缺點，因此對于金屬摻雜物能夠促進低溫燒結(jié)反應(yīng)的機理研究便具有

2、重要意義。本文首先通過選擇金屬Ag和Sn，研究連續(xù)加熱至高溫的反應(yīng)過程以確定合適的低溫燒結(jié)溫度，最終提出了相關(guān)的燒結(jié)模型。另一方面，通過研究金屬Ag和Sn摻雜在低溫下的情況，驗證液相活化燒結(jié)理論在能夠促進低溫制備金屬摻雜MgB2超導體中的正確性，并提出了金屬活化燒結(jié)組元的選取判據(jù)，最終結(jié)合金屬Sn摻雜MgB2超導體相關(guān)研究對比得出了在高、低溫下燒結(jié)得到的超導體的超導機制。上述研究包含的主要內(nèi)容和獲得的結(jié)論有：
　　 利用高精度差

3、熱分析儀對Mg粉、Ag和Sn粉、B粉混合試樣進行燒結(jié)處理并同步監(jiān)控反應(yīng)過程。在差熱分析的基礎(chǔ)上，結(jié)合X-射線衍射儀、掃描電鏡分析摻雜金屬Ag和Sn后MgB2超導體的燒結(jié)反應(yīng)過程。反應(yīng)過程研究表明：金屬Ag摻雜引入了共晶液相，而金屬Sn摻雜引入了Sn液相和Mg-Sn共晶液相。在反應(yīng)過程中，對于金屬Ag摻雜，Mg-B間固-固反應(yīng)和Mg-Ag反應(yīng)重疊，Mg-B液固反應(yīng)和Mg-Ag化合反應(yīng)重疊；對于金屬Sn摻雜，Mg-B間固-固反應(yīng)、Mg-Sn

4、反應(yīng)、Mg-Sn共晶反應(yīng)重疊，隨后經(jīng)歷了Mg-B間液-固反應(yīng)和Mg2Sn-B反應(yīng)。低溫燒結(jié)研究表明：金屬Ag摻雜能夠促進低溫下MgB2的燒結(jié)，但所需時間較長，而金屬Sn摻能夠在低溫下較短時間內(nèi)獲得高性能的MgB2超導體。對比金屬Ag和Sn低溫燒結(jié)研究表明：金屬Ag和Sn促進MgB2低溫燒結(jié)符合液相活化燒結(jié)理論，根據(jù)該理論總結(jié)的促進低溫下燒結(jié)MgB2超導體的金屬元素選取判據(jù)是正確的，可以作為今后金屬元素選擇的參考。
　　 在反應(yīng)過

5、程研究的基礎(chǔ)之上，運用綜合物理性能測試儀對高溫下和低溫下燒結(jié)的金屬Sn摻雜的MgB2超導體的超導性能進行了測量。高溫下和低溫下燒結(jié)試樣在20K下的臨界電流密度隨外加磁場變化規(guī)律表明：在高溫下燒結(jié)的試樣的臨界電流密度值相比純MgB2在低場下有所提高而在高場下略有降低，而在低溫下燒結(jié)試樣的臨界電流密度值無論在低場還是在高場下比純MgB2來說都有很大提高。對比金屬Sn摻雜在高溫和低溫下燒結(jié)的MgB2超導體的超導性能可以看出：低溫燒結(jié)MgB2超