脉冲磁场处理对MgB<,2>超导性能影响的研究

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MgB<,2>超导体(T<,c>=39K)的发现引起了国际超导界的广泛关注。由于MgB<,2>中不存在晶界弱连接的问题,因此有着广阔的应用前景。为了进一步提高MgB<,2>的超导性能,我们尝试了一种制作MgB<,2>的新工艺,即借鉴磁场对组织结构、相的转变等作用,以及磁场处理成功使高温超导(HTS)形成织构而提高J<,c>的方法,采用脉冲磁场对MgB<,2>系超导材料进行处理,从而使材料性能得到提高。 磁场处理为各种对磁场作用有响应的掺杂剂的取向提供了动力,基于纳米SiC和CNT掺杂MgB<,2>超导体在前人的研究中获得的超导性能较为理想,以及CNT表现出的独特的物理化学性能,本文分别选用纳米SiC和CNT掺杂MgB<,2>超导体研究磁场对MgB<,2>超导体及其不同掺杂剂的影响,分析磁场烧结对不同掺杂剂的作用机理,以期获得性能优越的超导材料。 研究结果表明脉冲磁场可以加快烧结过程中原料反应的速率,细化晶粒,得到的超导材料临界转变温度(T<,c>)一般会有0.5K的提高;在SiC掺杂MgB<,2>超导体中发现超导电流沿着不同的磁场处理方向产生了明显的各向异性:在垂直于处理磁场的方向有明显提高,而在平行于处理磁场方向有所降低;通过对碳纳米管(CNT)掺杂MgB<,2>超导体磁场处理后的行为进行研究发现,经5T脉冲磁场处理后CNT沿着处理磁场方向规则排列并且成为MgB<,2>基体的形核中心和高效的磁通钉扎中心,临界电流密度J<,c>(H)在低磁场下提高了2-3倍,高场下提高一个数量级以上;通过计算说明MgB<,2>磁化率过小,且磁场作用下晶粒细化,导致磁场下不易取向,而5T磁场下CNT的磁各向异性能△E约为10<'3>kT,说明磁场会使CNT产生取向,J<,c>(H)的各向异性的提高可以归结为沿着处理磁场方向CNT的取向,提高了电流通路的有效横截面积,有取向的CNT也将比无序的CNT提供更有效的磁通钉扎。
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