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Bi系多芯丝超导带材的超导性能与微观组织分析

郑会玲 , 徐晓燕 , 熊晓梅 , 庆阳 , 郝清滨 , 梁明 , 马荣超 , 郑俊涛 , 刘奉生 , 于泽铭 , 李成山 , 纪平 , 卢亚锋 , 张平祥 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.066

本文采用XRD和SEM技术分析了具有不同临界电流密度(Jc)的Bi系多芯超导带材.结果表明,样品中Bi-2223晶粒高度取向排列,其取向因子F值在0.947~0.977范围内.SEM分析结果发现,高Jc样品中在平行于带材平面的片状的Bi-2223晶粒的晶界处残留的杂质主要为CuO晶粒,它与Bi-2223晶体结合紧密.在低Jc 的样品中,Bi-2223晶片边界存在的杂质颗粒尺寸较大,其成分为(Sr,Ca)CuO和CuO的混合体.样品的横断面和纵断面的SEM观察发现,在高性能的样品中,芯丝烧结体的致密度较高.枝条状Bi-2223晶体穿过银层,在芯丝之间形成了很强的连接体.本文讨论了临界电流密度与微观组织的关系.

关键词: Bi-2223带材 , 微观结构 , 临界电流密度

热处理条件对双粉工艺中Bi-2212粉末的相组成影响

李成山 , 张平祥 , 于泽铭 , 郑会玲 , 刘奉生 , 熊晓梅 , 庆阳 , 梁明 , 郝清滨 , 徐晓燕 , 姜冰 , 纪平 , 冯勇 , 周廉

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2003.z1.020

实验研究了Bi-2212粉末在空气,8%O2和纯O2种处理的相组成特征,指出通过改变热处理温度和气氛可控制前驱粉中对2223成相影响较大的(Bi,Pb)-2212相,Ca2PbO4相,2201相和14∶24AEC等相.

关键词:

先驱粉对(Bi,Pb)-2223/银超导带材的显微结构及临界电流密度的影响

郑会玲 , 熊晓梅 , 于泽铭 , 李成山 , 张平祥 , 冯勇 , 纪平 , 庆阳 , 吴怡芳 , 刘奉生 , 姜冰 , 刘育松 , 梁明 , 徐晓燕

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2003.z2.024

本文通过控制粉末的烧结温度,得到三种由不同相含量组成的前驱粉末,并采用这些前驱粉末制备出超导带材.通过对带材的显微结构的观察和临界电流密度的测量表明,前驱粉末的相组成对(Bi,Pb)-2223/银超导带材的显微结构和临界电流密度有很大影响.采用不同的前驱粉末所制备的带材具有不同的临界电流密度,带材的临界电流密度取决于所形成的微观组织.通过SEM观察三种带材的微观组织发现,样品中的杂相(第二相)主要是残留的2212相,(Sr,Ca)2CuO3相和CuO相,这些残留相的生成与前驱粉末中各相比例的失衡有关.杂相的尺寸,含量及其形状是影响带材临界电流密度的主要因素.因此,获得合理的前驱粉末相组成是改善带材超导性能的关键之一.

关键词: 前驱粉末,微结构,临界点流密度,(Bi,Pb)-2223/银超导带材

部分熔化热处理工艺对Bi-2212/Ag带材Jc性能的影响

刘育松 , 张平祥 , 李成山 , 于泽铭 , 郑会玲 , 熊晓梅 , 刘奉生 , 庆阳 , 姜冰 , 冯勇 , 周廉 ,

稀有金属材料与工程

为了提高Bi-2212/Ag带的性能(主要指临界电流密度Jc),进行了部分熔化热处理工艺对带材Jc的实验.采用标准的4点法测量Jc,使用PW1700 XRD、SL20 SEM和EDX检验和研究带材的相组成和微观组织.实验表明:在流氧气氛下,烧结温度为860℃~880℃时,前驱粉末以Bi-2212为主相,同时含有少量的Bi-2201相、(Sr,Ca)Cu2O3相和富(Bi,Sr)相.在流氧气氛下,带材Jc性能对热处理工艺参数非常敏感.在实验条件范围内,优化后的热处理工艺参数为:熔化温度Tmax=890℃,熔化时间tmax=10 min,冷却速率Rc=2℃h-1;在保温温度为835℃时,保温时间ta=20 h,通过优化的部分熔化热处理工艺,在77 K、0 T下最后所制得带材的最大Ic=6 A,Jc=890 Acm-2.

关键词: 前驱粉末 , Bi-2212/Ag带材 , 部分熔化

C掺杂MgB2超导线材的失超特性研究

冯建情 , 庆阳 , 熊晓梅 , 陈思华 , 白质明 , 杨芳 , 刘国庆 , 焦高峰 , 闫果 , 李成山

低温物理学报

研究了不同芯数(单芯、6芯和12芯)的C掺杂MgB2超导线材的失超特性.在制冷机环境(20K)下测量了C掺杂MgB2超导线材样品在自场下的最小触发能及失超传播速度.实验结果表明,失超传播速度随着工作电流的增大而线性增加.失超传播速度的大小跟测量位置有关,离触发区越近的传播速度越大.单芯样品的最小触发能最小,6芯和12芯线的最小触发能相差不大.最小触发能随工作电流的增加成指数形式衰减.

关键词: C掺杂 , MgB2超导线材 , 最小触发能 , 失超传播速度

无定形碳掺杂对MgB2超导块材微结构及超导电性的影响

庆阳 , 闫果 , 刘国庆 , 李金山 , 张平祥 , 卢亚峰 , 杨烨 , 蒲明华 , 赵勇

稀有金属材料与工程

以无定形碳粉末作为掺杂物质,通过固相烧结的方法,在750℃,高纯氩气保护下,热处理2 h制备了MgB2-xCx(x=0,0.05,0.10,0.20,0.30)超导块材.用X射线衍射(XRD)仪,扫描电子显微镜(SEM)和物性测试仪(PPMS)对样品的微观结构和超导电性进行了系统分析.结果显示,在750℃热处理条件下,有部分碳进入MgB2的晶格中,其余碳处于MgB2的晶界处.少量碳掺杂可以有效细化MgB2晶粒,并改善MgB2的超导电性.MgB1.9C0.1块材的临界电流密度(Jc)在20 K,3 T条件下达到8×104A/cm2,表明无定形碳掺杂可有效提高MgB2的磁通钉扎.

关键词: MgB2超导块材 , 无定形碳粉 , 掺杂 , 显微结构

Al-B体系相之间相互转化关系的研究

熊晓梅 , 杨芳 , 利军 , 闫果 , 庆阳 , 刘国庆 , 冯建情 , 李成山 , 刘向宏

稀有金属材料与工程

采用DSC和传统的粉末烧结法研究了Al-B体系的相转化,并采用XRD分析了样品物相组成,采用SEM分析了样品微观形貌,分析结果表明:烧结温度对AlB2相的分解有决定性影响,同时,保温时间对AlB2相的分解也有影响.在真空烧结条件下,要使AlB2相完全分解,1050℃下烧结3h是最佳热处理工艺.采用两种单质直接化合生成AlB12相的反应是完全反应;即使是改变Al粉与AlB12粉的比例,在900~1150℃范围内烧结样品3h,都不能使Al与AlB12发生反应.

关键词: 烧结工艺 , AlB2 , AlB12 , 合成 , 相转化

C掺杂对MgB2超导体水解行为的影响

刘国庆 , 熊晓梅 , 庆阳 , 闫果 , 刘春芳 , 卢亚锋 , 杨烨 , 蒲明华 , 赵勇

稀有金属材料与工程

采用固态反应法制备了纯MgB2和C掺杂MgB2超导体.采用X射线衍射(XRD)、扫描电镜(SEM)、能谱分析(EDS)和物性测试仪(PPMS)研究了纯MgB2超导块材和C掺杂的MgB2超导块材的水解行为对微观结构和超导电性的影响.结果表明,纯MgB2和C掺杂的MgB2超导体与水之间存在明显的化学反应.C掺杂部分进入MgB2的晶格中,其余部分以第二相粒子形式存在于晶界处,使得首先发生于晶界的水解反应受到抑制,从而提高了MgB2超导体的水解稳定性,减缓了水解反应速度.

关键词: MgB2超导体 , C掺杂 , 水解

AlB2成相过程中的反应扩散

熊晓梅 , 杨芳 , 利军 , 闫果 , 庆阳 , 刘国庆 , 冯建情 , 李成山 , 刘向宏

稀有金属材料与工程

采用扩散偶法研究了原位烧结过程中AlB2的形成过程及成相控制环节.扩散实验表明:铝的扩散能力远大于硼的扩散能力,Al-B体系成相主要是通过Al向B扩散实现的;Al-B可以在固-固态和液-固态下发生反应生成AlB2相;固-固态下,相互接触的Al和B通过原子间相互扩散在接触处形成固溶活化区,AlB2相便在该活化区内形成.固-固态下控制Al-B反应发生的因素是Al原子穿越反应产物的扩散能力;液-固态下控制Al-B发生反应的因素是熔融态Al对固相产物的润湿性.

关键词: 微观结构 , AlB2 , 扩散 , 烧结

不同纯度硼粉搭配对MgB2多芯线材性能的影响

刘国庆 , 冯建情 , 孙昱艳 , 庞玉春 , 贾佳林 , 庆阳 , 杨芳 , 闫果 , 李成山

低温物理学报

采用in-situ PIT工艺,以不同纯度硼粉相互搭配做为前驱粉末中的硼源,选用中心铜铌复合棒增强的导体结构制备了MgB2六芯线材,研究了不同纯度硼粉搭配对线材粉末相组成、微观结构以及超导电性的影响,其结果表明当高纯硼粉含量不低于50%时,自场下的临界电流不存在明显的衰减,因此以适当低纯硼粉(95~97%)和高纯硼粉(99.999%)相互搭配不但不会降低线材的临界电流,而且可以很大程度上降低线材的制造成本,为线材的实用化提供了很好的经济基础.

关键词: 微观结构 , 超导电性 , MgB2多芯线材

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