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不锈钢衬底MgB2厚膜韧性的研究

陈莉萍 , 丁莉莉 , 庄承钢 , 张开诚 , 陈晋平 , 徐军 , 安玲 , 闫昌硕 , 熊光成 , 冯庆荣

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2006.01.007

我们用混和物理化学气相沉积法(HPCVD)在不锈钢衬底上原位制备了以MgB2厚膜(约10微米厚)为过渡层的MgB2超导厚膜(约20微米厚)样品,两层膜总厚约30微米.X光衍射实验表明过渡层为(101)取向的织构膜,表层MgB2超导厚膜接近多晶膜,但有较强(101)取向,两者均含有少量的Mg和MgO杂相.此超导厚膜样品的Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.6K,ΔT=1.2K.对此样品的弯曲实验表明,以曲率半径500微米弯曲到180°后,样品仍具有Tc(onset)=37.8K,Tc(zero)=36.4K的超导电性.样品剖面SEM观测表明该膜结构致密,表面厚膜层和过渡层之间连接紧密.样品表面的SEM观测表明虽然样品弯曲导致表面MgB2超导厚膜面出现了裂缝,甚至有小部分膜面的脱落,但过渡层始终紧紧附着在不锈钢衬底上.这表明过渡层MgB2厚膜的存在大大地提高样品整体的柔韧性,展现了不锈钢衬底上的MgB2厚膜超导带(线)巨大的开发潜力和诱人的广阔应用前景.

关键词: 混合物理化学气相沉积(HPCVD) , MgB2超导厚膜 , 过渡层 , 不锈钢衬底 , 韧度

混合物理化学气相沉积法制备Al2O3衬底MgB2薄膜性质的研究

丁莉莉 , 姚丹 , 陈莉萍 , 庄承钢 , 张开诚 , 陈晋平 , 熊光成 , 冯庆荣

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.z1.101

我们用混合物理化学气相沉积(Hybrid Physical-Chemical Vapor Deposition简称为HPCVD)法在Al2O3(00l)衬底上原位制备了MgB2超导薄膜样品.样品厚度约为1μm左右,最高的超导起始转变温度Tc(onset)=40.3K,转变宽度ΔT为0.3K.ρ50K=2.3μΩcm,剩余电阻比率RRR=R300K/R50K=10.样品的X射线衍射分析表明,MgB2薄膜具有较好的c轴取向,晶粒大小约200nm.由毕恩模型计算求得在5K和零场条件下,样品的临界电流密度Jc=7.6×106A/cm2,不同磁场下测得R~T曲线可以外推得到Hc2(0K)约10T.这些结果表明HPCVD技术在MgB2薄膜原位制备方面有着很大的优势,从而有利于实现MgB2薄膜在电子器件方面的应用.

关键词: MgB2薄膜 , X-光衍射图 , SEM图 , R~T曲线 , M~H曲线

混合物理化学气相沉积法制备不锈钢衬底MgB2超导厚膜样品的韧度研究

庄承钢 , 安玲 , 陈莉萍 , 丁莉莉 , 张开诚 , 陈晋平 , 徐军 , 冯庆荣 , 甘子钊

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2005.02.002

我们用混合物理化学气相沉积法(HPCVD)制备了一批不锈钢衬底的MgB2超导厚膜样品,厚度在10~30μm间,Tc(onset)是37.8~37.2K,超导转变宽度ΔT在1.2K左右,是(101)方向织构的致密厚膜,并有少许MgO杂相.对样品进行弯折研究,随着弯曲角度的增加,膜面出现不同程度的条状裂纹,但仍能保持膜面的基本完整;虽然样品的超导起始转变温度降低、转变温区变宽,性能有所下降,但超导特性仍能保持在一个很好的水平上.这个结果表明了采用HPCVD方法制备不锈钢衬底带材将会很好地克服MgB2超导膜由于硬脆的性质而无法绕制磁体的问题,有着十分重要的应用意义.

关键词: 混合物理化学气相沉积(HPCVD),MgB2超导厚膜,不锈钢衬底,韧度

Al2O3衬底上生长的40.2K转变温度的MgB2厚膜

张开成 , 丁莉莉 , 庄承钢 , 陈莉萍 , 陈晋平 , 冯庆荣

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2006.02.023

我们采用混合物理化学气象沉积方法(简称HPCVD)方法在(0001)晶向的Al 2O 3衬底上成功的沉积了1.3微米厚的MgB 2超导厚膜.电性测量表明这种厚膜具有40.2 K的超导转变温度,转变宽度为0.15 K,绝对零度时 H c 2(0)为13.7 T,同时剩余电阻率达到RRR = 11.磁性测量表明这种厚膜在5 K和零场的条件下具有5×10 6A/cm 3的高临界电流密度.

关键词: MgB2超导厚膜 , R~T曲线 , SEM图 , M~T曲线

硅粉表面化学镀铜工艺研究

丁莉莉 , 刘英才 , 张玉明 , 胡校苹 , 刘志刚 , 荣鼎慧

材料开发与应用 doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2009.03.005

研究了化学镀法对硅粉进行化学镀铜过程,探讨了甲醛含量、pH值、温度对化学镀铜反应时间及复合粉体颜色的影响和镀层的微观形貌及结构.结果表明:在镀液中,pH值增大、温度升高、甲醛含量增加,可以缩短反应时间,提高镀速.得出最佳工艺条件:甲醛为60~72 ml/L,pH值为12~12.5,60℃.所得复合粉体镀覆均匀,晶形良好,没有Cu2O的存在.

关键词: 化学镀 , 硅-铜复合粉体 , 微观形貌

Al2O3掺杂对Ce-ZrO2陶瓷微观结构和性能的影响

刘志刚 , 刘英才 , 初蕾 , 张宁 , 丁莉莉 , 荣鼎慧

材料开发与应用 doi:10.3969/j.issn.1003-1545.2008.06.005

在m-ZrO2中添加不同摩尔质量分数的亚微米A12O3,真空热压烧结成复合陶瓷.通过X-射线衍射和扫描电镜以及能谱对复合陶瓷进行表征,并对材料的密度及力学性能进行了检测和分析.实验结果表明:Al2O3的加入提高了烧结密度,强化了材料的晶界,部分Al2O3颗粒嵌入到ZrO2基体晶粒内,形成"晶内型"结构;复合材料中存在多种增韧机制.相对于无掺杂的ZrO2,添加Al2O3后的材料硬度,抗弯强度和断裂韧性都有所提高.

关键词: Ce-ZrO2 , Al2O3掺杂 , 微观形貌 , 晶内结构 , 增韧机制

Al2O3含量对Ce—TZP陶瓷强韧性的影响

刘志刚 , 刘英才 , 丁莉莉 , 荣鼎慧 , 张玉明 , 胡校苹

机械工程材料

用真空热压烧结法,向含有SiC颗粒的Ce—TZP陶瓷中添加不同含量的Al2O3颗粒;通过XRD、SEM、EDS和力学试验设备等研究了Al2O3含量对复合陶瓷力学性能的影响及其强韧化机理。结果表明:随着Al2O3含量的增加,复合陶瓷的抗弯强度和断裂韧度呈先升高后降低的趋势,Al2O3物质的量分数为9%时其综合性能最佳;Al2O3颗粒细化了陶瓷晶粒,对复合陶瓷材料中的裂纹有偏转和桥联的作用;部分Al2O3颗粒嵌入到ZrO2基体晶粒内,形成“晶内型”结构,使材料发生穿晶断裂,提高了材料的强韧性。

关键词: ZrO2陶瓷 , Al2O3 , 力学性能 , 强韧化

感应重熔Fe-Al金属间化合物涂层的制备及性能研究

荣鼎慧 , 刘英才 , 周拥军 , 张玉明 , 丁莉莉

兵器材料科学与工程 doi:10.3969/j.issn.1004-244X.2009.02.024

采用Fe粉和Al粉的混合粉料,利用火焰喷涂加感应重熔制备出Fe-Al金属间化合物涂层,并在750℃退火2 h.用扫描电子显微镜(SEM)观察涂层的微观形貌,用X射线衍射仪(XRD)测定涂层的物相组成.并用维氏硬度计测得退火前后涂层显微硬度,发现涂层显微硬度退火前后变化很大,特别是手工混料涂层,退火后涂层显微硬度增幅高达150%.

关键词: Fe-Al金属间化合物涂层 , 感应重熔 , 退火 , 显微硬度

混合物理化学气相沉积法制备蓝宝石衬底外延MgB2薄膜性质的研究

丁莉莉 , 陈莉萍 , 李芬 , 冯庆荣 , 熊光成

低温物理学报 doi:10.3969/j.issn.1000-3258.2006.02.003

我们用混合物理化学气相沉积(Hybrid physical-chemical vapor deposition简称为HPCVD)法在α-Al 2O 3(00l)衬底上原位制备了一批超导性能良好的外延MgB 2超导薄膜样品.用10%浓度的乙硼烷(B 2H 6)氢气混合气作为原料,研究了不同条件对MgB 2薄膜沉积速率的影响.在一定条件下制备了一批MgB 2薄膜,厚度为200nm左右,样品的零电阻转变温度( T c 0)最高达到39K.X射线衍射分析的θ~2 θ扫描表明, MgB 2薄膜的晶粒都具有较好的 C 轴取向,对样品的(101)面Φ扫描结果显示MgB 2薄膜晶格与衬底有很好的外延取向,取向关系为[1010] MgB 2∥[1120] Al 2O 3.由毕恩模型计算求得在5K和零场条件下,样品的临界电流密度 J c =9.8×10 6A/cm 2.这些结果表明HPCVD技术在MgB 2外延薄膜原位制备方面有着很大的优势,从而有利于实现MgB 2薄膜在电子器件方面的应用.

关键词: MgB2薄膜 , X射线衍射图 , SEM图 , R~T曲线 , M~H曲线

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