MgB2超導(dǎo)線材的制備及界面導(dǎo)熱性能研究.pdf

1、2001年1月，日本科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了二硼化鎂的超導(dǎo)電性，轟動(dòng)了整個(gè)凝聚態(tài)物理界，創(chuàng)造了金屬間化合物超導(dǎo)體轉(zhuǎn)變溫度(轉(zhuǎn)變溫度高達(dá)39K)的新紀(jì)錄，在全世界范圍內(nèi)引起了研究的熱潮。二硼化鎂雖然具有臨界轉(zhuǎn)變溫度高、相干長度較大、無弱連接等一系列優(yōu)異特性，但要進(jìn)入實(shí)際應(yīng)用階段必須解決一些關(guān)鍵技術(shù)。
　　本文采用原位粉末套管(In-situ PIT)工藝制備MgB2超導(dǎo)線材，包括MgB2/Cu和MgB2/Monel單線超導(dǎo)線材的制備以及7芯、1

2、9芯的MgB2/Fe/Fe、MgB2Fe/Monel、MgB2/Fe/Cu多芯超導(dǎo)線材的制備工藝。同時(shí)對(duì)MgB2/Fe、MgB2/Monel線材的導(dǎo)熱性能進(jìn)行了研究，探索了擴(kuò)散層對(duì)線材導(dǎo)熱性能的影響。
　　單芯研究結(jié)果表明，PIT法制備MgB2/Cu單芯線材，當(dāng)形變量達(dá)到82％時(shí)，采用450℃保溫10min作為線材的退火工藝，可以使包套材料的形變組織發(fā)生完全再結(jié)晶，消除加工硬化;采用此工藝退火時(shí)，只有較少的Mg元素?cái)U(kuò)散進(jìn)入外包套中

3、，僅在線材界面處的產(chǎn)生5μm厚的擴(kuò)散層，生成的雜質(zhì)相及Mg元素的損失都很少。在制備MgB2/Monel線材時(shí)，在Φ1.75mm道次添加一次退火過程可使得線材粉芯達(dá)到較高的致密度，與原工藝相比，粉芯晶粒更加細(xì)小均勻，線材抗拉強(qiáng)度提高，拉拔過程中不易發(fā)生斷裂，擴(kuò)散反應(yīng)層較薄，厚度約25μm，Mg元素?fù)p失減小，且低場下的臨界電流密度均達(dá)到3.5×105A/cm2。
　　導(dǎo)熱結(jié)果表明，在制備單芯線材時(shí)加入Nb箔，能有效地阻止Mg元素?cái)U(kuò)散進(jìn)

4、入外包套中，減少粉芯元素與外包套元素之間的反應(yīng)，從而控制擴(kuò)散層的厚度，提高M(jìn)g的有效利用率。在制備MgB2/Monel單芯線材時(shí)，由于Mg和Cu在高溫下容易反應(yīng)生成Cu2Mg硬脆相，使得線材界面處的擴(kuò)散層較厚;較厚的擴(kuò)散層會(huì)導(dǎo)致線材界面結(jié)合較差，從而造成熱擴(kuò)散系數(shù)下降。而MgB2/Fe單芯線材由于Mg不易與外包套發(fā)生反應(yīng)，且擴(kuò)散速度較慢，線材界面處的擴(kuò)散層較薄，使得擴(kuò)散層對(duì)線材導(dǎo)熱性能的影響較小。
　　多芯研究結(jié)果表明，MgBJF