CN101127261A - 掺杂的二硼化镁粉末及其制作方法 - Google Patents

掺杂的二硼化镁粉末及其制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制作掺杂的二硼化镁粉末(98)的方法。该方法包括在第一相的多个粒子的至少一个粒子上涂覆聚合物前驱物，其中该第一相包括二硼化镁粉末，该聚合物前驱物包括产生第二相的化学元素。该第二相包括硼化物、氮化物、碳化物、氧化物、硼氧化物、氮氧化物、碳氧化物、或其组合中的一种或多种。该方法还包括在该二硼化镁粉末的多个粒子的至少一个粒子上形成第二相涂层。

Description

掺杂的二硼化镁粉末及其制作方法
技术领域
本发明一般而言涉及二硼化镁粉末的制造方法。具体而言，本发明涉及掺杂的二硼化镁粉末的制造方法。
背景技术
二硼化镁通常被用作例如磁共振成像(MRI)、发电机、电机以及故障电流限制器应用中的超导体。有利地，二硼化镁粉末在薄膜中显示非常强关联的电流，所述电流具有107A/cm2量级的大临界电流密度(Jc)。此外，线(wire)、条(tape)或带(ribbon)状的二硼化镁粉末的Jc值为105A/cm2量级。另外，这些粉末在薄膜中的上临界场(Hc)和不可逆场(Hirr)大于约30特斯拉。
通常，二硼化镁粉末是由元素镁和硼的反应形成。该工艺的结果是产生在强磁场下呈现高电流承载能力的精细粉末，这些性能在需要大的强磁体的应用例如MRI中是期望的。然而，制作这些粉末的现有方法阻碍了二硼化镁获得非常高的工作场和临界电流值，特别是当加工成线时。这已经阻碍了将这种技术应用于例如MRI的应用。因此，这些粉末应定制以实现这种应用。例如对于MRI应用，期望获得这样的二硼化镁粉末，其可以采用常规牵引方法牵引成薄线而不断。在某些情形中，通过在粉末加工期间掺杂以及在二硼化镁粉末的组分中添加其他添加材料的组合，则可获得这些性能。然而，这种掺杂和添加工艺应该以防止二硼化镁粒子被非超导的杂质涂覆的方式实施。还期望将该添加材料在二硼化镁粉末中均匀分布。
因此，需要一种制造具有高Jc和Hc值且配置用于例如MRI应用的二硼化镁粉末的方法。
发明内容
依据本技术的一个方面，提供了一种制作掺杂二硼化镁粉末的方法。该方法包括在第一相的多个粒子的至少一个粒子上涂覆聚合物前驱物，其中该第一相包括二硼化镁粉末且其中该聚合物前驱物包括配置成产生第二相的化学元素。该第二相包括硼化物、氮化物、碳化物、氧化物、硼氧化物、氮氧化物、碳氧化物、或其组合中的一种或多种。该方法还包括在该多个粒子的至少一个粒子上形成第二相涂层。
依据本技术的另一个方面，提供了一种制作碳掺杂的二硼化镁粉末的方法。该方法包括在二硼化镁粉末的多个粒子的至少一个粒子上涂覆聚合物前驱物，该聚合物前驱物包括配置成产生碳化硅的化学元素。该方法还包括在预定温度下热处理该涂覆的二硼化镁粉末，从而在该多个粒子的至少一个粒子上形成碳化硅涂层。
依据本技术的又一个方面，提供了一种制作碳掺杂的二硼化镁粉末的方法。该方法包括将聚合物前驱物溶解在溶剂中以形成溶液，并将二硼化镁粉末混合到该溶液以形成混合物，其中该二硼化镁粉末包括多个粒子且其中该聚合物前驱物包括配置成产生碳化硅的化学元素。该方法还包括在预定温度下热处理该混合物，从而蒸发该溶剂以在该二硼化镁粉末上形成碳化硅粒子。
依据本技术的再一个方面，提供了一种超导粉末。该粉末包括具有化学式为MgB2-xSx的多个二硼化镁粒子的第一相，其中x代表原子百分比，且其中S代表碳、硼、氮、氧、或其组合。该粉末还包括包围该多个二硼化镁粒子中每个粒子的第二相，其中该第二相包括碳化物、氮化物、氧化物、硼化物、氮氧化物、硼氧化物、碳氧化物、或其组合。
依据本技术的另一个方面，提供了一种碳掺杂的二硼化镁粉末。该粉末包括化学式为MgB2-xCx的多个二硼化镁粒子，其中该x代表原子百分比。该粉末还包括包围多个二硼化镁粒子中每个粒子的多个碳化硅粒子。该粉末是通过采用本技术的方法来形成的。
附图说明
参考附图阅读下述详细说明书时，可以更好地理解本技术的这些和其他特征、方面和优点，附图中的相同符号始终表示相同的部件，其中：
图1为根据本技术特定实施例的用于医疗诊断成像的MRI系统的示意性图示；
图2至3为具有置于多个粒子上的碳化硅粒子的二硼化镁粉末的剖面视图；
图4至5为示出了根据本技术特定实施例的示例性二硼化镁粉末制造方法的流程图；
图6为示出了根据本技术特定实施例的制作线的示例性方法的流程图；
图7为使用图6的方法制作的线的剖面视图的示意性图示；
图8为图7所示的线的备选实施例的示意性图示；以及
图9为示出了根据本技术特定实施例的制作线的示例性方法的流程图。
具体实施方式
现在参考图1，磁共振成像(MRI)系统10示意性地示为包括扫描器12、扫描器控制电路系统14、以及系统控制电路系统16。尽管MRI系统10可包括任何合适的MRI扫描器或探测器，但是在所示实施例中，该系统包括全身扫描器，所述全身扫描器包含其中可安置工作台20以将病人22置于期望位置进行扫描的病人腔(patient bore)18。扫描器12可以是任何合适类型的额定值，包括从0.5特斯拉额定值到1.5特斯拉额定值及其他额定值的扫描器。
扫描器12包括用于产生受控磁场、用于产生射频激励脉冲、以及用于响应于这些脉冲探测来自病人体内旋磁材料的发射的一系列关联线圈。在图1的示意性图示中，提供初级电磁线圈24以用于产生通常与病人腔18对准的初级磁场。一系列梯度线圈26、28和30分组成为用于在检查序列期间产生受控的梯度磁场的线圈组件，如下文更全面所述。提供射频(RF)线圈32用于产生用于激励旋磁材料的RF脉冲。在图1所示的实施例中，线圈32还可以作为接收线圈。因此，RF线圈32可以在无源和有源模式下与驱动和接收电路系统耦合，分别用于接收来自该旋磁材料的辐射以及用于施加射频激励脉冲。备选地，可以提供与RF线圈32分离的各种配置的接收线圈。这种线圈可包括专门适用于目标解剖学的结构，例如头部线圈组件等。此外，可以提供任何合适物理配置的接收线圈，包括相阵列线圈等。
在目前考虑的配置中，梯度线圈26、28和30具有适于其在成像系统10内的功能的不同物理配置。本领域技术人员将会理解，线圈是由超导元件组成，例如缠绕或切割以形成线圈结构的线、缆(cable)、棒或板，该线圈结构在施加控制脉冲时产生梯度场，如下文所述。在特定实施例中，超导元件包括具有第一相和第二相的掺杂二硼化镁粉末。在特定实施例中，该第一相可以包括被第二相包围的多个二硼化镁粒子。如下文详细所描述，第二相可包括碳化物、硼化物、氮化物、氧化物、碳氧化物、硼氧化物、氮氧化物、或其组合的粒子或膜。线圈在梯度线圈组件内的布置可以通过多种不同顺序完成，但是在本实施例中，Z轴线圈置于最内位置，且通常形成为对RF磁场影响相对较小的螺线管状结构。因此，在所示实施例中，梯度线圈30为Z轴螺线管线圈，而线圈26和28分别为Y轴和X轴线圈。
扫描器12的线圈受到外部电路系统控制，从而以受控的方式产生期望的场和脉冲并读取来自旋磁材料的信号。本领域技术人员将会理解，当通常束缚在病人组织内的该材料经历初级场时，组织内顺磁核的各个磁矩与场对齐。尽管沿极化场的方向产生净磁矩，但是垂直平面内矩的随机取向分量通常相互抵消。
梯度线圈26、28和30用于产生精确受控的磁场，该磁场通常具有正和负极性，其强度在预定视场上变化。当各个线圈使用已知电流供电时，所得磁场梯度叠加在初级场上并产生磁场强度Z轴分量跨过视场的期望的线性变化。该场沿一个方向线性变化，但是沿其他两个方向是均匀的。
扫描器12的线圈受到扫描器控制电路系统14控制以产生期望的磁场和射频脉冲。在图1的示意性图示中，控制电路系统14包括用于命令检查期间使用的脉冲序列并用于处理接收信号的控制电路36。控制电路36可包括任何合适的可编程逻辑器件，例如通用或专用计算机的CPU或数字信号处理器。控制电路36还包括例如易失性和非易失性存储装置的存储器电路系统38，用于存储由扫描器实施的检查序列期间使用的物理和逻辑轴配置参数、检查脉冲序列描述、采集的图像数据、编程程序等。
控制电路36和扫描器12的线圈之间的接口受到放大和控制电路系统40以及传输和接收接口电路系统42的管理。电路系统40包括用于各个梯度场线圈的放大器，从而响应于来自控制电路36的控制信号而将驱动电流供给到场线圈。接口电路系统42包括用于驱动RF线圈32的附加放大电路系统。此外，当RF线圈既用于发射射频激励脉冲还用于接收MR信号时，电路系统42通常包括用于在有源或传输模式和无源或接收模式之间切换(toggle)RF线圈的开关装置。图1中一般使用参考数字34表示的电源被提供用于对初级磁体24通电。最后，电路系统14包括接口元件44，用于和系统控制电路系统16交换配置和图像数据。注意，尽管在本说明书中参考了采用超导初级场磁体组件的水平圆柱形腔体成像系统，但是本技术可以应用于各种其他配置，例如采用由超导磁体、永磁体、电磁体、或这些装置的组合产生的垂直场的扫描器。
系统控制电路系统16可包括各种类型的装置，以有助于操作员或放射科医生与扫描器12之间通过扫描器控制电路系统14的接口。在所示实施例中，例如，操作员控制器46提供为采用通用或专用计算机的计算机工作站的形式。该工作站通常还包括存储器电路系统，用于存储检查脉冲序列描述、检查协议、用户和病人数据、原始和处理的图像数据等。该工作站还进一步包括各种接口和外围驱动器，用于接收以及与本地和远程装置交换数据。在所示实施例中，这种装置包括传统计算机键盘50和例如鼠标52的备选输入装置。打印机54被提供用于产生由采集数据重构的文档和图像的硬拷贝输出。提供计算机监视器48以有助于操作员接口。此外，系统10可包括各种本地和远程图像存取及检查控制装置，通常如图1中参考数字56所表示。这种装置可包括图片存储和传输系统(PACS)、远距离放射系统等。
现在参考图2和3，示出了具有第一相和第二相的掺杂二硼化镁粉末。在所示实施例中，掺杂二硼化镁粉末包括第一相，该第一相包括被例如粒子或膜的第二相涂层包围的多个二硼化镁粒子。在特定实施例中，第二相可包括碳化物、硼化物、氮化物、氧化物、碳氧化物、硼氧化物、氮氧化物、或其组合。在示例性实施例中，第二相可包括碳化硅。在另一个实施例中，第二相可包括碳氧化硅。
在特定实施例中，掺杂二硼化镁粉末可包括化学式为MgB2-xSx的多个二硼化镁粒子，其中S代表掺杂剂，B代表化学元素硼。在特定实施例中，S可包括碳、硼、氧、氮、或其组合中的一种或多种。在一个实施例中，S包括碳，即，该二硼化镁粉末为碳掺杂。在其他实施例中，S包括硼、氮或氧。在这些实施例中，二硼化镁粉末是硼掺杂、氮掺杂或氧掺杂。此外，x代表取代二硼化镁晶格中硼的掺杂剂S的原子百分比。在一些实施例中，x值变化范围为约5％至约15％，从约6％到约12％，优选变化范围为约8％至约10％。优选地，二硼化镁晶格中的S掺杂是均匀的。将S掺杂到二硼化镁晶格中会导致更高的上临界场(Hc)。此外，将例如碳化硅粒子的第二相遍布在二硼化镁微结构中可增强临界电流密度(Jc)。将会理解，MRI应用需要高数值的Hc和Jc。
如图2所示，在掺杂二硼化镁粉末58的特定实施例中，具有二硼化镁粒子60的第一相可以被相对小的例如碳化硅粒子的第二相粒子62包围。在这些实施例中，二硼化镁粒子60的尺寸可以在约20纳米至约500微米的范围内变化，第二相粒子62的尺寸可以在约5纳米到约50纳米的范围内变化。因此，由于二硼化镁粉末58的相对小的粒子尺寸，可以由具有更高比例的超导材料的这些粉末形成线，即与其他二硼化镁粉末的常规缆相比具有更高比例的二硼化镁。这些线反过来可以用于形成缆。
将会理解，更高数量的超导材料可实现高的电流密度(Ic)、临界电流密度(Jc)和上临界场(Hc)。在示例性实施例中，在自场(self-field)和4K时Ic的范围为约80A至约1000A。在另一个实施例中，Jc的范围可以为约105A/cm2至约107A/cm2。在一个实施例中，Hc的范围为约10特斯拉至约100特斯拉。
图3示出了图2的掺杂的二硼化镁粉末58的备选实施例。在所示实施例中，二硼化镁粉末64包括具有二硼化镁粒子66的第一相，这些二硼化镁粒子被例如碳化硅的第二相的薄膜68包围。在本实施例中，二硼化镁粒子66和碳化硅薄膜68可形成核心-外壳结构，该二硼化镁粒子66形成核心，碳化硅薄膜68形成外壳。在特定实施例中，薄膜68的厚度70约为几纳米的量级。在示例性实施例中，薄膜68的厚度70小于约9纳米，以防止由于碳化硅的非导电性质引起的渗漏电流(percolation current)密度损耗。
图4和5为依据本技术的掺杂二硼化镁粉末制作方法的示例性实施例。在图4所示实施例中，掺杂二硼化镁粉末分两个步骤形成。在块72，具有多个二硼化镁粒子的二硼化镁粉末或第一相被聚合物前驱物涂覆，该聚合物前驱物包括配置成产生一个或多个第二相粒子的化学元素。例如，该聚合物前驱物可包括配置成受到热处理时产生碳化硅的化学元素。随后，在块74，涂覆的二硼化镁粉末经历热处理以形成掺杂二硼化镁粉末，该掺杂二硼化镁粉末包括具有置于其上的第二相粒子或涂层的二硼化镁粒子。这里使用的术语“第二相涂层”是指在该二硼化镁粒子的微结构中分散第二相粒子的实施例，也指在该二硼化镁粒子上具有第二相薄膜涂层的实施例。
图5示出依据本技术实施例的掺杂二硼化镁粉末的更详细形成方法。在块76，提供聚合物前驱物，其中该聚合物前驱物包括配置成产生一个或多个第二相的化学元素。该聚合物前驱物例如可包括配置成产生碳化硅的化学元素。在一个实施例中，可以使用碳化硅的有机金属前驱物。在一个示例性实施例中，碳化硅聚合物前驱物包括聚硅氮烷、改性硅氧烷、[R3SiCH2-]x[-SiR2CH2-]y-[-SiR(CH2-)1.5]z[-Si(CH2-)2]类型的超支化聚碳硅烷，其中R可以是H，-CH2CH＝CH2，或者部分烯丙基被取代的衍生物“AHPCS”，标称为[‘Si(烯丙基)0.1H0.9CH2’]n、聚丙烯酸硝酸酯(作为碳源)、聚环氧乙烷、氰环氧乙烷(cyanoxane)、碳酸盐、或其组合。
在块78，聚合物前驱物溶解在溶剂中形成溶液。在该聚合物前驱物为热塑性塑料的实施例中，该聚合物前驱物可在受控气氛下预熔化成液体，二硼化镁粉末随后可以使用例如研磨、高密度混合的技术掺合到该液体中，从而在二硼化镁粒子上形成该聚合物前驱物的均匀涂层。在某些实施例中，该溶剂可包括酮、醇、THF、或其组合中的一种或多种。在一个实施例中，该溶剂包括乙醇。
在块80，二硼化镁粉末添加到溶液中以形成混合物。该二硼化镁粉末是可购得的。随后，在步骤82，二硼化镁粉末和聚合物前驱物溶液例如通过研磨、高密度混合被混合以形成该粉末和前驱物的均匀混合物，并将聚合物前驱物溶液涂覆到该二硼化镁粒子上。
此外，通过添加相应的源，则可以通过受控方式增大碳、氧、氮、或硼的掺杂数量。例如，通过将诸如碳纤维、碳纳米粒子的合适数量碳源添加到该混合物中，可以增大碳掺杂的数量。此外，钛、锂、氧化钇、铝、硅、和/或锆也可以添加到该混合物中以进一步增强Jc。优选地，这些添加剂可以是纳米粒子的形式以有助于这些添加剂在该二硼化镁粉末体中均匀分散。
随后，在块84，可以从溶液中除去溶剂以在多个二硼化镁粒子上形成该聚合物前驱物的涂层。在一个实施例中，可以从溶液蒸发该溶剂。在特定实施例中，溶剂的蒸发可以在惰性气体或真空下实施，由此防止任何不期望的污染物例如氧进入该二硼化镁粉末体。可以通过在约15℃至约100℃的温度下加热该混合物以除去溶剂。此外，可以在惰性气氛或真空下加热该混合物。
在备选实施例中，二硼化镁粒子可通过采用下述沉积技术而涂覆该聚合物前驱物，例如金属有机化学气相沉积、反应等离子体辅助化学气相沉积、反应等离子体辅助物理气相沉积、化学气相渗透、或其组合。
在块86，涂敷有聚合物前驱物的二硼化镁粉末可经历筛分和/或造粒以获得均匀粒子尺寸。在块88，二硼化镁粉末经历热处理，从而在二硼化镁粒子上形成例如碳化硅涂层的第二相涂层，并将例如碳的掺杂剂扩散到二硼化镁晶格内。在示例性实施例中，在加热期间，前驱物的聚合物分解或高温分解形成碳化硅，由此在二硼化镁粒子上形成碳化硅涂层。在特定实施例中，该热处理可以在无氧环境中实施，以防止在粉末中形成可能导致Jc减小的任何非导电氧化物。在另一个实施例中，该热处理可以在惰性气氛或真空中实施。
此外，该热处理可以在低速率下实施，以有助于掺杂剂均匀地扩散到二硼化镁晶格内以及第二相粒子均匀地分散在二硼化镁粉末体中。在一个实施例中，涂敷有聚合物前驱物的二硼化镁粒子经历烧结，以有助于均匀分散第二相粒子和均匀掺杂。在特定实施例中，该热处理可以在约1400℃至约1900℃的温度范围内实施。在一些实施例中，该热处理实施了从约1小时到约24小时的时间长度范围。此外，该热处理可以在从约10-6atm到约1atm的压力范围下实施。
由上述各种技术制作的二硼化镁粉末可牵引成例如线、缆或片的各种形状。在一个实施例中，片可以嵌在金属内。在该实施例中，可以采用共挤压或模锻以生产二硼化镁片嵌在金属内的这些复合结构。由本技术的二硼化镁粉末形成的缆可以用于例如MRI的成像应用。如上所述，这些缆具有高的Ic、Jc和Hc，由此使得这些缆成为MRI应用的期望备选。另外，本技术的二硼化镁粉末可以容易地牵引成为直径范围为约1mm至5mm的单丝或多丝的缆。此外，这些缆的机械强度适于各种应用。在示例性实施例中，线/缆经受的应力范围为约50MPa至约500MPa，线/缆经受的应变范围为约-1％至约1％。在一个实施例中，线/缆的长度范围为约10cm至106cm。
图6为示出了掺杂二硼化镁粉末的线制作方法的示例性实施例。在块90，定义中空金属管的穿过金属管的孔被填充了该掺杂的二硼化镁粉末。掺杂的二硼化镁粉末粒子的形式为棒、丸、粉末、颗粒、薄片、或者其组合。在一个实施例中，该金属管包括铜、铜合金、不锈钢、钽、镁、镍合金、或者其组合。在一个实施例中，在变形之前(块94)，孔半径与管半径的比例为约0.1至约0.99。
在块92，金属管的端部被密封。随后在块94，金属管变形以增大长度并减小截面积。如果需要，该线可以被进一步展平成带或膜。在一个实施例中，金属管可以通过采用例如挤压、锻造、滚轧、模锻、牵引、或者其组合的工艺而变形。在变形工艺之后，该线、带或膜进行热处理以改善超导性能和/或机械性能。在一个实施例中，该线可以在大于或等于约600℃的温度下热处理大于或等于约1小时的时间长度。
该线可以优选地形成为其他类似的导电结构，例如展平的带或缠绕多线的缆。超导线可以应用于例如超导磁体、电机、变压器和发电机的电磁装置。这些电磁装置反过来可以结合成更大的系统例如磁共振成像系统。
图7为超导线98的一个示例性实施例的剖面视图的示意性图示。超导线98包括具有掺杂的二硼化镁粉末的至少一个丝100。丝100置于金属矩阵102内。例如，金属矩阵102可包括如上参考图6所述用于填充二硼化镁粉末的金属管的材料。尽管在图7中示出了7个这种丝100，但是超导线98内包含的丝100的数目没有限制，该数目取决于超导线98的尺寸、各个丝100的尺寸和超导线98的期望性能。在一个示例性实施例中，超导线98可具有范围为约0.5mm至约1.0mm的直径。此外，各个丝100的直径均为约0.02mm至约0.1mm的范围。
依据另一个示例性实施例，一旦如上所述形成超导线98，则线可以扭转(twist)以减小通过该线的AC损耗。将会理解，扭转该线通常减小通过该线的磁通匝连数(flux linkage)，这可以减小通过该线的AC损耗。在超导线98内形成的扭转的数目可视期望的效果而变化。这一点可以通过引用扭转超导线98的“节距”来定量。本公开中使用的扭转超导线98的“节距”是指完成线的一个完整旋转(扭转)所经过的线的长度。例如，如果超导线98被扭转，使得该线在线长度等于50mm时被旋转了一个完整的扭转，则该超导线98称为具有等于50mm的“节距”。在一个示例性实施例中，节距可以在约20mm至约200mm的范围内。例如在诸如低于200Hz的低频应用中，扭转是尤其有利的。
在制造掺杂的二硼化镁超导线例如线98之后，该线被焊接或扩散结合以产生连续长度的超导线，该超导线的长度至少等于被焊接在一起的各个超导线的长度的总和。扩散结合是一种通过原子迁移实现的固相工艺，待结合的超导线部分不发生宏观形变。
图8为超导线98的另一个示例性实施例的剖面视图的示意性图示。与图7所示实施例相同，图8所示超导线98包括至少一个具有掺杂的二硼化镁粉末的丝100。丝100置于金属矩阵102内。在一些实施例中，金属矩阵102可配置成作为阻挡层。在其他实施例中，额外阻挡层例如阻挡层101可置为至少部分围绕丝100。在这些实施例中，依据当前所示实施例，在丝100置于金属矩阵102内之前，各个丝100可涂覆有阻挡层101。阻挡层101可包括例如不锈钢、钢铁、镍的非超导材料，或者可包括例如铌的超导材料。此外，阻挡层101可具有约0.001mm至约0.05mm范围的厚度。优选地，可以采用阻挡层101以增大各个丝100之间的电阻，由此减小通过超导线98的AC损耗。此外，使用阻挡层101可以降低由于丝100和金属矩阵102之间化学反应引起的形成合金的可能性。在一个示例性实施例中，在引入其中布置有丝100的金属矩阵102之前，其中置有掺杂的二硼化镁粉末(例如，图6的块90)的金属管可以被包裹在阻挡层101内。
图9示出了依据本技术实施例的制作导电线的示例性方法。在块104，第一超导线置成接触第二超导线以形成接合点。在块104，第一超导线的第一端和第二超导线的第二端在该接合点被加热以形成单个线。在一个实施例中，所得的超导线可具有大于或等于第一超导线长度或第二超导线长度的长度。在一个实施例中，该超导线的长度可以大于或等于约10668000cm。该两个线被加热的点可以是单个点，或者可以是该两个线交叠的一部分。该接合点可以是点焊接或者对接焊接，或者是任意其他期望类型的焊接。
该结合通常是使用至少一个能量源来实施，例如由光束提供的能量，其中由该源提供的能量指向将被结合在一起的超导组分的那些部分。能量与超导组分的相互作用有助于对该组分的加热，且该温度增加可以有利地用于促进该超导组分的结合。优选的结合方法为电子束焊接、激光焊接、超声焊接、等离子体电孤焊接、电阻焊接等。
在又一个实施例中，包括超导丝暴露端部的交叠部分与包括掺杂二硼化镁粉末、二硼化镁粉末、或者镁粉末与硼粉末组合的填充材料一起被电阻加热。加热促进了镁和硼之间的化学反应以产生二硼化镁。该二硼化镁可有助于超导丝的结合。
在一个实施例中，该结合通常发生在约650℃至约1000℃的温度下。通常期望执行该结合，以在第一超导线的第一端和第二超导线的第二端之间获得“桥超导横截面”。当该桥超导横截面小于丝或带上的超导横截面时，该桥超导横截面限制了被连接的超导元件内的电流承载能力。因此，该桥超导横截面优选地至少与丝或带上的超导横截面一样大。
通过将电压探针焊接到焊接区(weld)两侧上的超导丝带，可以测试所形成的接合点的电流承载能力。该接合点冷却到超导体的临界温度之下，且增大数量的电流通过该焊接区，同时监测探针之间的电压变化。例如约0.02微伏特的充分电压变化被探测到时的电流即为临界电流。如果焊接区内的电流承载能力低于丝和/或带内的电流承载能力，则接合点内的桥数目或桥尺寸可以增大以形成更大的桥超导横截面。
如上所述，这些结合方法可以有效地用于形成超导线的扩展截面，该超导线可以有利地用于导电结构，包括但不限于展平的带、由多个线形成的层叠线、以及缠绕多线的缆。超导线可以应用于例如但不限于用于电机、变压器和发电机的超导磁体的电磁装置。这些电磁装置反过来可以结合成更大的系统例如磁共振成像系统。
尽管本技术的二硼化镁粉末参照MRI应用得到描述，但是将会理解，上文公开的二硼化镁粉末可以应用于多种其他技术，例如粉末发生、发电机、电机、故障电流限制器、或者任意其他超导应用。
尽管本文仅示出和描述了本发明的特定特征，但是本领域技术人员可以想到许多改进和变化。因此应该理解，所附权利要求书旨在覆盖落在本发明真实精神范围内的所有这些改进和变化。
元件清单
10  MRI系统
12  扫描器
14  扫描器控制电路系统
16  系统控制电路系统
18  病人腔
20  工作台
22  病人
24  初级电磁线圈
26  梯度线圈
28  梯度线圈
30  梯度线圈
32  RF线圈
34  电源
36  控制电路
38  存储器电路
40  控制电路系统
42  电路系统
44  接口元件
46  操作员控制器
48  计算机监视器
50  计算机键盘
52  计算机鼠标
54  打印机
56  检查控制装置
58  二硼化镁粉末
60  二硼化镁粒子
62  碳化硅涂层
64  二硼化镁粉末
66  二硼化镁粒子
68  碳化硅薄膜
70  薄膜厚度
72-74   涉及碳掺杂二硼化镁的制作方法的步骤
76-88   涉及碳掺杂二硼化镁的制作方法的步骤
90-94   涉及线的制作方法的步骤
98       超导线
100      丝
102      金属矩阵
104-106  涉及线的制作方法的步骤。

Claims (10)

1.一种制作掺杂二硼化镁粉末的方法，包括：
在第一相的多个粒子的至少一个粒子上涂覆聚合物前驱物，其中所述第一相包括二硼化镁粉末(64)，所述聚合物前驱物包括配置成产生第二相的化学元素，其中所述第二相包括硼化物、氮化物、碳化物、氧化物、硼氧化物、氮氧化物、碳氧化物、或其组合中的一种或多种；以及
在所述二硼化镁粉末的多个粒子的至少一个粒子上形成第二相涂层。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述涂覆包括：
提供所述聚合物前驱物的溶液；以及
通过将所述聚合物前驱物的溶液与所述二硼化镁粉末混合，在所述二硼化镁粉末的多个粒子的至少一个粒子上形成所述聚合物前驱物的溶液的涂层。
3.如权利要求3所述的方法，其中形成所述第二相涂层的步骤包括蒸发所述溶剂，或者冷却具有预熔化聚合物前驱物的混合物以凝固所述聚合物前驱物，或者这二者，从而在所述多个二硼化镁粒子的至少一个粒子上形成所述第二相涂层。
4.如权利要求1所述的方法，其中形成所述第二相涂层的步骤包括在预定温度下热处理涂覆的二硼化镁粉末。
5.如权利要求1所述的方法，其中所述聚合物前驱物包括聚硅氮烷、改性硅氧烷、[R3SiCH2-]x[-SiR2CH2-]y-[-SiR(CH2-)1.5]z[-Si(CH2-)2]类型的超支化聚碳硅烷，其中R包括H，-CH2CH＝CH2，或者部分烯丙基被取代的衍生物，标称为[‘Si(烯丙基)0.1H0.9CH2’]n、聚丙烯酸硝酸酯、聚环氧乙烷、氰环氧乙烷、碳酸盐、或其组合。
6.如权利要求1所述的方法，还包括使用包含碳、硼、氮、氧、或其组合的掺杂剂掺杂具有所述二硼化镁粉末的第一相。
7.如权利要求1所述的方法，还包括在热处理步骤之前，将碳纤维、碳纳米粒子、钛、锂、氧化钇、铝、硅、锆、或其组合添加到所述二硼化镁粉末。
8.如权利要求1所述的方法，其中形成所述第二相涂层的步骤包括金属有机化学气相沉积、反应等离子体辅助化学气相沉积、反应等离子体辅助物理气相沉积、化学气相渗透、或其组合。
9.一种制作碳掺杂二硼化镁粉末的方法，包括：
在二硼化镁粉末的多个粒子的至少一个粒子上涂覆聚合物前驱物，所述聚合物前驱物包括配置成产生碳化硅的化学元素；以及
在预定温度下热处理所述涂覆的二硼化镁粉末，从而在所述多个粒子的至少一个粒子上形成碳化硅涂层。
10.一种制作碳掺杂二硼化镁粉末的方法，包括：
将聚合物前驱物溶解在溶剂中以形成溶液，其中所述聚合物前驱物包括配置成产生碳化硅的化学元素；
将二硼化镁粉末混合到所述溶液以形成混合物，其中所述二硼化镁粉末包括多个粒子，且其中所述聚合物前驱物包括碳化硅；以及
在预定温度下热处理所述混合物以蒸发所述溶剂，同时高温分解所述聚合物前驱物以在所述二硼化镁粉末上形成碳化硅涂层。
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