CN102074309B - 一种硼化镁复合超导材料的制备方法 - Google Patents

一种硼化镁复合超导材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种硼化镁复合超导材料的制备方法，属超导材料制备工艺技术领域。本发明制备方法为：将B4C和Mg粉末充分研磨混合后，压成块状，放入陶瓷坩埚中，用陶瓷内盖盖好，并沿内盖边缘撤入适量B2O3粉，或者用金属管包套，以达到密封；然后将上述试样放入真空烧结炉进行烧结；烧结温度为700～900℃，保温60～120分钟，然后在真空下自然冷却至室温，即得到MgB2复合超导材料。该材料超导温度高达34K，临界电流密度在10K零场下高于0.5×106A/cm2，能满足超导强电应用要求。本发明制备工艺简单，对反应装置要求较低，并能极大地节约MgB2超导材料的制造成本。

Description

一种硼化镁复合超导材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种硼化镁复合超导材料的制备方法，属超导材料制备工艺技术领域。
背景技术
2001年1月首次发现临界转变温度为39K的MgB2超导体以来，引起广泛关注，掀起了研究MgB2超导体的热潮，各国科学家对MgB2超导的合成方法进行了大量的研究。到目前为止不管是块材还是薄膜的制备技术都比较复杂，而且还不完全成熟。块材是超导强电领域应用及其物性研究的基础，MgB2超导体材料的制备方法主要还是化学固相反应，以高纯的Mg粉和B粉为原料，在高压下进行烧结。
但是，由于Mg的极易挥发和易氧化性，制备工艺较为复杂，需要包裹、高压，这样对烧结条件要求较高，烧结炉必须密封高压，烧结过程中通氩、氢高压混合气体，尤其是高纯B的获得比较困难且价格昂贵。另由于纯二硼化镁超导材料的临界电流密度随外磁场衰减很快，限制了二硼化镁超导材料在高场环境下的应用。为了改善高场下的载流性能，人们只好利用掺杂，引入磁通钉扎，提高二硼化镁超导材料的上临界场。
针对现有技术存在的问题，积极研究改良方法，探索实用的硼化镁复合材料制备方法及新制备技术有重要意义。
发明内容
针对目前传统的MgB2超导体材料制备方法的缺陷，如设备装置要求高、制备工艺复杂、制造成本高等等；本发明的目的是提供一种价廉、实用、工艺简单的MgB2超导复合材料的制备方法。
本发明一种硼化镁复合超导材料的制备方法，其特征在干具有以下的制备过程和步骤：
a.基材的制备：将B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比，他Mg∶B＝(0.5～1.5)∶2.0进行称量，然后进行充分研磨，并将研磨好的混合原料粉压制成块；
b.基材的密封：将上述混合原料块，放入陶瓷坩埚中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撤入适量的B2O3粉；或者将上述的混合原料粉放入金属包套管中，两端密封；以实施对原料的密封；
c.基材的烧结：将上述混合原料放入真空烧结炉，或放入通有保护气体的加热炉进行烧结；真空度保持在3Pa以下；升温的温度制度为：400～450℃保温1～2小时，600～650℃保温1～2小时，700～900℃保温60～120分钟；最后在真空气氛下自然冷却至室温；最终得到MgB2复合超导材料。
本发明方法制得的MgB2复合超导材料，其中主相为MgB2超导相，次相为B4C及MgB2C2，即由所述三种物相组成。
本发明方法所得的产物，其超导临界转变温度高达34K，临界电流密度在10K零场下高于0.5×106A/cm2，故为一种能满足超导强电应用的复合超导材料。
同现有的技术相比，本发明方法具有明显的特点；本方法利用廉价的B4C粉末代替高价的B粉与Mg粉进行反应，并利用坩埚自密封技术，在真空条件下，通过固相置换反应获得MgB2复合超导材料，而反应生成的C直接掺杂在样品中，这样既简化了MgB2超导体的制备工艺，降低了对反应装置的要求，同时也提高了样品的临界电流密度，又极大的节约了MgB2超导体的生产成本。
附图说明
图1为本发明B4C与Mg在800℃保温1小时的XRD图谱；
图2为本发明B4C与Mg在800℃保温1小时的T-R/R300K特性曲线图；
图3为本发明B4C与Mg在750℃保温1小时10K条件下的Jc-B曲线图。
具体实施方式
现将本发明的具体实施例叙述于后。
实施例1：具体步骤如下：
(1)、基材的制备：按摩尔比为1∶2取一定量的B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比称量、进行充分研磨、由压片机压制成块状；
(2)、基材的密封：将上述研磨好的原料压制成块，放入陶瓷坩埚中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撒入适量的B2O3粉末；
(3)、基材的烧结：将上述样品放入真空烧结炉烧结。烧结温度制度为：首先升温至400℃保温(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至600℃保温1小时，然后再升温至900℃进行保温90分钟。最后在真空气氛下自然冷却至室温。
通过标准四引线电阻测量、磁化率测量和X-Ray分析，本实施例制备的二硼化镁超导材料具备良好的超导性能，其临界转变温度高于32K，超导相为MgB2。
实施例2：本实施例的制备过程如下：
(1)、基材的制备：按摩尔比为1∶2取一定量的B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比称量、进行充分研磨、由压片机压制成块状；
(2)、基材的密封：将上述研磨好的原料压制成块，放入陶瓷坩埚中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撒入适量的B2O3粉末；
(3)、基材的烧结：将上述样品放入真空烧结炉烧结。烧结温度制度为：首先升温至400℃保温(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至600℃保温1小时，然后再升温至800℃进行保温90分钟。最后在真空气氛下自然冷却至室温。
通过标准四引线电阻测量、磁化率测量和X-Ray分析，本实施例制备的二硼化镁超导材料具备良好的超导性能，其临界转变温度高于33K，超导相为MgB2。
实施例3：本实施例的制备过程如下：
(1)、基材的制备：按摩尔比为1.5∶2取一定量的B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比称量、进行充分研磨、由压片机压制成块状；
(2)、基材的密封：将上述研磨好的原料压制成块，放入陶瓷坩埚中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撒入适量的B2O3粉末；
(3)、基材的烧结：将上述样品放入真空烧结炉烧结。烧结温度制度为：首先升温至400℃保温(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至600℃保温1小时，然后再升温至800℃进行保温90分钟。最后在真空气氛下自然冷却至室温。
通过标准四引线电阻测量、磁化率测量和X-Ray分析，本实施制备的二硼化镁超导材料具备良好的超导性能，其临界转变温度高于34K，超导相为MgB2。
实施例4：本实施例的制备过程如下：
(1)、基材的制备：按摩尔比为0.5∶2取一定量的B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比称量、进行充分研磨、由压片机压制成块状；
(2)、基材的密封：将上述研磨好的原料压制成块，放入陶瓷坩埚中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撒入适量的B2O3粉末；
(3)、基材的烧结：将上述样品放入真空烧结炉烧结。烧结温度制度为：首先升温至400℃保温(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至600℃保温1小时，然后再升温至800℃以上进行保温90分钟。最后在真空气氛下自然冷却至室温。
通过标准四引线电阻测量、磁化率测量和X-Ray分析，本实施制备的二硼化镁超导材料具备良好的超导性能，其临界转变温度高于29K，超导相为MgB2。
实施例5：本实施例的制备过程如下：
(1)、基材的制备：按摩尔比为1∶2取一定量的B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比称量、进行充分研磨；
(2)、基材的密封：将上述研磨好的原料装入不锈钢金属铁管，两端密封；
(3)、基材的烧结：将上述样品放入真空烧结炉烧结。烧结温度制度为：升温至600℃保温1小时，然后再升温至800℃进行保温90分钟。最后在真空气氛下自然冷却至室温。
通过标准四引线电阻测量、磁化率测量和X-Ray分析，本实施制备的二硼化镁超导材料具备良好的超导性能，其临界转变温度高于34K，超导相为MgB2。
仪器检测
本发明方法中的相关仪器检测结果示于附图的图1、图2和图3中。
图1为本发明B4C与Mg在800℃保温1小时的XRD图谱。
所采用的B4C的型号为W3.5。图中可见，最强的特征峰为MgB2，其次为B4C和MgB2C2，说明在复合超导体中，MgB2为主相，含量最高。
图2为本发明B4C与Mg在800℃保温1小时的R-R/R300K特性曲线图。
所采用的B4C的型号为W3.5。该图表示温度T(K)与R/R300K的关系。R/R300K表示样品的电阻与该样品在300℃的电阻比。从图中可见，材料超导开始转变的温度为34K，超导完全转变的温度为32K。K为开尔文温标。
图3为本发明B4C与Mg在750℃保温1小时10K条件下的Jc-B曲线图。
所采用的B4C的型号为W3.5。图中的Jc是指电流密度，B是指磁场强度。Jc-B是表示不同磁场强度下与电流密度的关系。图中：Jc/Acm-2表示电流密度，其单位为安培/cm2；B/T表示磁场强度，其单位为特斯拉(T)。

Claims (1)

1.一种硼化镁复合超导材料的制备方法，其特征在于具有以下的制备过程和步骤：
a.基材的制备：将B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比，Mg：B=(0.5～1.5)：2.0进行称量，然后进行充分研磨，并将研磨好的混合原料粉压制成块；
b.基材的密封：将上述混合原料块，放入陶瓷坩埚中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撒入适量的B2O3粉；或者将上述的混合原料块放入金属包套管中，两端密封；以实施对原料的密封；
c.基材的烧结：将上述混合原料放入真空烧结炉，或放入通有保护气体的加热炉进行烧结；真空度保持在3Pa以下；升温的温度制度为：400～450℃保温1～2小时，600～650℃保温1～2小时，700～900℃保温60～120分钟；最后在真空气氛下自然冷却至室温；最终得到MgB2复合超导材料。
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CN104129799B (zh) * 2014-07-18 2016-06-08 中国兵器工业第五二研究所烟台分所 一种二硼化镁粉体超导材料的制备方法
CN105016736A (zh) * 2015-07-08 2015-11-04 成都易胜科生物科技有限公司 一种实用性高的复合超导材料的制备方法
CN110183473B (zh) * 2019-05-23 2021-09-14 深圳先进技术研究院 一种新型超导材料及其制备方法
CN114937537B (zh) * 2022-06-21 2023-12-19 西安西电高压电瓷有限责任公司 一种碳陶瓷合闸电阻及制备工艺

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4009713B2 (ja) * 2001-09-19 2007-11-21 独立行政法人産業技術総合研究所 硼化マグネシウムの製造方法
CN1264749C (zh) * 2004-04-27 2006-07-19 上海大学 MgB2超导体材料的制备方法
EP1894906A1 (en) * 2006-08-28 2008-03-05 Bruker BioSpin AG Superconducting element containing MgB2
CN101168442B (zh) * 2007-09-25 2010-08-11 中国科学院电工研究所 一种高性能MgB2超导材料及其制备方法
JP5158633B2 (ja) * 2008-01-25 2013-03-06 国立大学法人神戸大学 液体水素用液面センサ及び液体水素用液面計

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