CN102515189B

CN102515189B - 一种二硼化镁超导材料的制备方法

Info

Publication number: CN102515189B
Application number: CN 201110366943
Authority: CN
Inventors: 马衍伟; 王成铎; 王栋樑; 高召顺; 张现平; 姚超; 王春雷
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2011-11-18
Filing date: 2011-11-18
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2031-11-18
Also published as: CN102515189A

Abstract

一种二硼化镁超导材料的制备方法，将B粉(纯度为90～99.99wt％)和Mg粉加入密度大于5g/cm³的磨球和球磨罐，在氩气气氛下进行球磨处理。或在B粉、Mg粉中加入如纳米C、纳米SiC、碳氢化合物、碳水化合物掺杂体。还可以将B粉加入密度大于5g/cm³的磨球和球磨罐在氩气气氛下进行预球磨处理，然后将预处理的B粉和Mg粉一起加入密度大于5g/cm³的磨球和球磨罐在氩气气氛下进行球磨处理。球磨时间为1～150h，转速为100～1000r/min，球料比为1∶1～100∶1。将经球磨的粉末压片，得到块材，或将粉末装入金属管中，经过塑性加工得到线材或带材，然后将得到的块材、线材或带材在流动氩气气氛中烧结，最终制得MgB₂超导材料。

Description

一种二硼化镁超导材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种制备二硼化镁超导材料的方法。

背景技术

自从2001年日本Akimitsu等人发现临界转变温度为39K的二硼化镁(MgB₂)超导体以来，各国科学家对二硼化镁超导材料进行了大量深入的研究。与低温超导材料相比，MgB₂可以摆脱昂贵的液氦而工作在液氢或制冷机制冷温区(15～25K)，降低使用及维护费用；与高温超导体相比，MgB₂结构简单、相干长度比较大，不会由于晶界弱连接而使临界电流密度大幅降低，易于制备具有高电流密度的超导线带材，在超导磁体尤其是磁共振成像(MRI)磁体领域具有重大的发展潜力和应用前景。

本发明能有效活化MgB2粉末原料，对原料要求低，并能显著提高MgB2的超导性能，所制备的MgB₂超导材料具有低成本、高性能等特点。应用本发明方法制备的MgB2超导带材在4.2K，9T下，其临界电流密度比未采用本发明方法时高出两个数量级以上，所制备的MgB2块材在5K，6.5T下，其临界电流密度比未采用本发明方法时同样高出两个数量级以上。采用该发明方法制备的MgB2超导体不但具有优良的超导性，而且其原料成本可以降低90％，这将极大的推广MRI的使用范围，具有广阔的市场应用前景。

目前，性能最好的MgB₂超导体是由高纯、无定形B粉(纯度大于99.99wt％的非晶态B粉)制备得到。然而，高纯B粉(纯度大于99.99wt％的B粉)的价格比低纯B粉高10倍以上，不利于MgB₂超导体的商业推广。更为重要的是，高纯、无定形B粉的制备条件非常苛刻，其产量远不能满足实际需求，近年来已没有存货(Kim J H，Heo Yoon-Uk，Matsumoto A，Kumakura H，Rindfleisch M，Tomsic M and Dou S X 2010 Supercond.Sci.Technol.23 075014)，国外厂商已经对我国禁售高纯、无定形B粉。因此，用低纯B粉(B粉的纯度为90～99.99wt％)来制备MgB₂超导体越来越受到人们的关注。但是低纯B粉不但含有较多的杂质，而且大部分是稳定的高温结晶相，很难和Mg粉发生完全的化学反应，因此，用低纯B粉制备MgB₂超导体时，其性能比较低([Chen S K，Yates K A，Blamire M G and MacManus-Driscoll J L 2005Supercond.Sci.Technol.181473]，[Kim J H，Heo Yoon-Uk，Matsumoto A，Kumakura H，Rindfleisch M，Tomsic M and Dou S X 2010 Supercond.Sci.Technol.23075014])。

原位法制备MgB₂超导体，通常用玛瑙球和罐进行短时间球磨(球磨时间≤1h)来实现Mg粉、B粉和掺杂物的混合，然后将混合粉末压片或者装入金属管加工成线带材(Wang C D，Ma Y W，Zhang X P，Wang D L，Gao Z S，Yao C，Awaji S and Watanabe K 2011 Supercond.Sci.Technol.24 105005)。玛瑙的密度低，球磨过程中磨球的瞬时冲击力比较小，加之球磨时间非常短，因此，玛瑙短时球磨仅起到混合原料的作用，无法活化甚至合金化粉末原料。

发明内容

本发明的目的是针对MgB₂高性能高成本、低成本低性能的制备现状，提供一种低成本、高性能二硼化镁超导材料的制备方法。本发明利用高密度磨球和球磨罐增加球磨的瞬时冲击力，结合较长球磨时间，能有效细化甚至合金化含低纯B的粉末原料，为反应提供活化能，显著地提高了MgB₂超导材料的超导性能，而且使MgB₂的原料成本降低90％。

本发明采用的技术方案是：将B粉和Mg粉加入磨球和球磨罐中，所述B粉的纯度为90～99.99wt％，所述的磨球和球磨罐的密度大于5g/cm³，磨球和球磨罐可以是碳化钨、不锈钢或氧化锆的磨球和球磨罐。将所述的B粉和Mg粉置于氩气气氛下进行球磨处理，球磨处理时间为1～150h。或者将所述的B粉、Mg粉和掺杂体加入密度大于5g/cm³的磨球和球磨罐在氩气气氛下进行1～150h球磨处理，所述的掺杂体可以是纳米C、纳米SiC、碳氢化合物或碳水化合物；还可以将所述的B粉加入密度大于5g/cm³的磨球和球磨罐中，在氩气气氛下进行1～150h球磨处理。将上述经过球磨的粉末压片，得到MgB₂块材，或将上述经过球磨的粉末装入金属管中，经过塑性加工得到MgB₂超导线材或带材，然后将所述的MgB₂块材、线材或带材在氩气气氛中进行烧结，最终制得MgB₂超导材料。

本发明制备方法的步骤如下：

(1)按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，所述的B粉纯度范围为90～99.99wt％，将上述原料放入球磨罐中并密封，磨球直径为3～10mm，所述的磨球和球磨罐密度大于5g/cm³，球料比为1∶1～100∶1，以上操作在通有氩气的手套箱中完成。然后，在100～1000r/min的转速下球磨1～150h，得到MgB₂的先驱粉。

也可以在通有氩气的手套箱中先将所述的B粉放入球磨罐中并密封进行预球磨，磨球直径为3～10mm，球料比为1∶1～100∶1，在100～1000r/min的转速下进行预球磨1～150h。然后按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和经过预球磨的B粉，将上述Mg粉和经过预球磨的B粉放入球磨罐中并密封，球磨处理1～150h后得到MgB₂的先驱粉。

(2)将步骤(1)制得的粉末压片，得到块材；或将步骤(1)制得的粉末装入金属管中，密封后经旋锻、拉拔或轧制加工成线材或带材。

(3)将步骤(2)得到的块材、线材或带材在氩气气氛中烧结，烧结温度为600～1000℃，保温0.5-5h，便得到具有高临界电流密度的二硼化镁超导材料。

本发明还可以在步骤(1)所称量的Mg粉和B粉中添加纳米C、纳米SiC、碳氢化合物、碳水化合物等掺杂物，掺杂物的质量是所述的Mg粉和B粉总质量的0.02～10％，加入掺杂物可进一步提高MgB₂的高场性能。

本发明利用高密度磨球和球磨罐增加球磨的瞬时冲击力，结合较长球磨时间，能有效细化甚至合金化含低纯B的粉末原料，为反应提供活化能，使MgB₂更容易合成而且晶粒细小，从而其晶粒连接性和晶界钉扎得到有效提高。同时剧烈的碰撞会剥落、细化低纯B粉表面的B₂O₃、MgO等杂质，这些被细化的第二相弥散在整个MgB₂超导体中可以很好的充当钉扎中心，提高本发明制备MgB₂的临界电流密度。本发明能有效活化制备MgB₂超导体的粉末原料，对原料要求低，并能细化MgB₂的晶粒尺寸，从而显著提高其超导性能，所制备的MgB₂超导材料具有低成本、高性能等特点。

附图说明

图1为比较例1制备MgB₂样品的TEM照片；

图2为实施例1制备MgB₂样品的TEM照片。

具体实施方式

比较例1

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉纯度为96wt％，将这些原料放入玛瑙球磨罐中，玛瑙磨球直径为6mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨30min，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导带材。在4.2K下用标准四引线法测量样品的临界电流Ic随磁场的变化情况，失超判据为1μV/cm，并根据临界电流I_c和MgB₂超导芯的横截面积计算得到带材的临界电流密度仅为72.7A/cm²(4.2K，9T)。

实施例1

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉纯度为96wt％，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为5mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨80h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导带材。如图1、图2所示，碳化钨球磨80h制备得到MgB₂样品的晶粒尺寸小于50nm，而玛瑙球磨30min制备得到MgB₂样品的晶粒尺寸超过200nm。可见，碳化钨长时球磨制备得到MgB₂样品的晶粒尺寸比玛瑙短时球磨制备的MgB₂样品明显减小。在4.2K下用标准四引线法测量样品的临界电流I_c随磁场的变化情况，失超判据为1μV/cm，并根据临界电流I_c和MgB₂超导芯的横截面积计算得到带材的临界电流密度为2320A/cm²(4.2K，9T)，是比较例1的31.9倍。

实施例2

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉纯度为96wt％，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为5mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨80h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为650℃，保温3h，制得MgB₂超导带材。在4.2K下用标准四引线法测量样品的临界电流I_c随磁场的变化情况，失超判据为1μV/cm，并根据临界电流I_c和MgB₂超导芯的横截面积计算得到带材的临界电流密度为2800A/cm²(4.2K，9T)，是比较例1的38.5倍。

实施例3

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉的纯度为96wt％，量取Mg粉和B粉总质量5％的丙酮，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为5mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨40h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导带材。在4.2K下用标准四引线法测量样品的临界电流I_c随磁场的变化情况，失超判据为1μV/cm，并根据临界电流I_c和MgB₂超导芯的横截面积计算得到带材的临界电流密度高达8059.7A/cm²(4.2K，9T)，是比较例1的110.9倍。

比较例2

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉纯度为96wt％，将这些原料放入玛瑙球磨罐中，玛瑙磨球直径为6mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨30min，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导块材。所得块材的临界电流密度仅为202.5A/cm²(5K，6.5T)。

实施例4

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉纯度为96wt％，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球直径为5mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨80h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导块材。所得块材的临界电流密度高达17995.9A/cm²(5K，6.5T)，是比较例2的88.9倍。

实施例5

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B∶C＝1∶1.92∶0.08称量Mg粉、B粉和纳米C粉，B粉的纯度为96wt％，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为5mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨40h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为850℃，保温1h，制得MgB₂超导块材。所得块材的临界电流密度高达42919.6A/cm²(5K，6.5T)，是比较例2的211.9倍。

比较例3

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B∶C＝1∶1.92∶0.08称量Mg粉、B粉和纳米C粉，B粉的纯度为96wt％，将这些原料放入玛瑙球磨罐中，玛瑙磨球直径为6mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨30min，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导带材。在4.2K下用标准四引线法测量样品的临界电流I_c随磁场的变化情况，失超判据为1μV/cm，并根据临界电流I_c和MgB₂超导芯的横截面积计算得到带材的临界电流密度仅为676.5A/cm²(4.2K，10T)。

实施例6

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B∶C＝1∶1.92∶0.08称量Mg粉、B粉和纳米C粉，B粉的纯度为96wt％，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为5mm和10mm，球料比为64∶1。然后，在250r/min的转速下球磨40h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为850℃，保温1h，制得MgB₂超导带材。在4.2K下用标准四引线法测量样品的临界电流I_c随磁场的变化情况，失超判据为1μV/cm，并根据临界电流I_c和MgB₂超导芯的横截面积计算得到带材的临界电流密度为4098.4A/cm²(4.2K，9T)，是比较例3的6.1倍。

通过实施例1～6和比较例1～3，可以发现应用本发明方法所制备的二硼化镁带材在4.2K，9T下，其临界电流密度比未采用本发明方法时高出两个数量级以上，应用本发明方法所制备的二硼化镁块材在5K，6.5T下，其临界电流密度比未采用本发明方法时同样高出两个数量级以上，效果非常明显。因此，采用本发明可以用低纯硼粉制备高性能的MgB₂块材和线带材是可行的。

实施例7

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉纯度为99.99wt％，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为3mm，球料比为1∶1。然后，在500r/min的转速下球磨50h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为600℃，保温3h，制得MgB₂超导块材。

实施例8

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉纯度为99wt％，量取Mg粉和B粉总质量0.1％的SiC粉，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为10mm，球料比为100∶1。然后，在100r/min的转速下球磨120h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为650℃，保温2h，制得MgB₂超导带材。

实施例9

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉的纯度为90wt％，量取Mg粉和B粉总质量0.02％的C粉，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为3mm，球料比为1∶1。然后，在1000r/min的转速下球磨1h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为1000℃，保温0.5h，制得MgB₂超导带材。

实施例10

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉的纯度为92wt％，量取Mg粉和B粉总质量5％的异丙醚，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为6mm，球料比为80∶1。然后，在150r/min的转速下球磨150h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为850℃，保温1h，制得MgB₂超导块材。

实施例11

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉的纯度为92wt％，量取Mg粉和B粉总质量5％的异丙醚，将这些原料放入氧化锆球磨罐中并密封，氧化锆磨球的直径为5mm和10mm，球料比为2∶1。然后，在1000r/min的转速下球磨140h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为800℃，保温1h，制得MgB₂超导块材。

实施例12

在通有氩气的手套箱中按照摩尔比Mg∶B＝1∶2称量Mg粉和B粉，B粉的纯度为99wt％，量取Mg粉和B粉总质量10％的甲苯，将这些原料放入不锈钢球磨罐中并密封，不锈钢磨球直径为6mm，球料比为80∶1。然后，在600r/min的转速下球磨3h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为650℃，保温1h，制得MgB₂超导带材。

实施例13

在通有氩气的手套箱中将一定量的纯度为92wt％的B粉放入不锈钢球磨罐中并密封，不锈钢磨球的直径为6mm，球料比为3∶1，在400r/min的转速下球磨20h。然后，在手套箱中将该B粉与Mg粉按摩尔比2∶1称量，将这些原料放入氧化锆球磨罐中并密封，氧化锆磨球的直径为5mm，球料比为1∶1，在100r/min的转速下球磨120h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导块材。

实施例14

在通有氩气的手套箱中将纯度为96wt％的B粉和C粉按摩尔比为24∶1放入不锈钢球磨罐中并密封，不锈钢磨球的直径为6mm和10mm，球料比为20∶1，在300r/min的转速下球磨10h。然后，在手套箱中将该混合粉与Mg粉按质量比0.9∶1称量，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为10mm，球料比为50∶1，在150r/min的转速下球磨100h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为1000℃，保温0.5h，制得MgB₂超导块材。

实施例15

在通有氩气的手套箱中将纯度为90wt％的B粉，量取B粉总质量5％的异丙醚，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为3mm和5mm，球料比为10∶1，在1000r/min的转速下球磨1h。然后，在手套箱中将该混合粉与Mg粉按质量比1∶1称量，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为10mm，球料比为100∶1，在100r/min的转速下球磨150h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为750℃，保温0.5h，制得MgB₂超导块材。

实施例16

在通有氩气的手套箱中将纯度为99.99wt％的B粉，量取B粉总质量5％的二甲苯，将这些原料放入氧化锆球磨罐中并密封，氧化锆磨球的直径为10mm，球料比为100∶1，在100r/min的转速下球磨150h。然后，在手套箱中将该混合粉与Mg粉按质量比1∶1称量，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，氧化锆磨球的直径为10mm，球料比为50∶1，在500r/min的转速下球磨150h，将上述粉末压片，并封在纯铁管中，在氩气气氛下烧结，烧结温度为600℃，保温5h，制得MgB₂超导块材。

实施例17

在通有氩气的手套箱中将纯度为96wt％的B粉，量取B粉总质量10％的异丙醚，将这些原料放入不锈钢球磨罐中并密封，不锈钢磨球的直径为6mm和10mm，球料比为60∶1，在600r/min的转速下球磨10h，并在室温下将该球磨后的B粉在真空烘箱中真空烘干5h。然后，在手套箱中将烘干后的B粉与Mg粉按摩尔比2∶1称量，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为5mm和10mm，球料比为60∶1，在250r/min的转速下球磨60h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为700℃，保温1h，制得MgB₂超导带材。

实施例18

在通有氩气的手套箱中将纯度为99wt％的B粉，量取B粉总质量5％的SiC纳米粉，将这些原料放入不锈钢球磨罐中并密封，不锈钢磨球的直径为6mm和10mm，球料比为20∶1，在200r/min的转速下球磨100h。然后，在手套箱中将该混合粉与Mg粉按质量比1∶1称量，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为10mm，球料比为100∶1，在150r/min的转速下球磨150h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻和拉拔，得到直径为1.0mm的线材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为750℃，保温1h，制得MgB₂超导线材。

实施例19

在通有氩气的手套箱中将纯度为99.9wt％的B粉，量取B粉总质量5％的乙基苯，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为3mm和5mm，球料比为1∶1，在1000r/min的转速下球磨1h。然后，在手套箱中将该混合粉与Mg粉按质量比1∶1称量，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，碳化钨磨球的直径为10mm，球料比为100∶1，在100r/min的转速下球磨150h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻和拉拔，得到直径为1.5mm的线材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为750℃，保温0.5h，制得MgB₂超导线材。

实施例20

在通有氩气的手套箱中将纯度为92wt％的B粉，量取B粉总质量5％的丙酮，将这些原料放入氧化锆球磨罐中并密封，氧化锆磨球的直径为3mm和8mm，球料比为120∶1，在800r/min的转速下球磨5h。然后，在手套箱中将该混合粉与Mg粉按质量比1∶1称量，将这些原料放入碳化钨球磨罐中并密封，氧化锆磨球的直径为10mm，球料比为50∶1，在200r/min的转速下球磨150h，将上述粉末装入纯铁管中，密封后以8％的变形率依次进行旋锻、拉拔和轧制，得到0.5mm×4.0mm的带材，在氩气气氛下烧结，烧结温度为600℃，保温5h，制得MgB₂超导带材。

Claims

1.一种二硼化镁超导材料的制备方法，其特征在于所述的制备方法包括下述步骤：

（1）按照摩尔比Mg:B＝1:2称量Mg粉和B粉，所述的B粉纯度范围为90～99.99wt%，将上述Mg粉和B粉放入球磨罐中并密封，磨球直径为3～10mm，球料比为1:1～100:1，所述的磨球和球磨罐的密度大于5g/cm³，为碳化钨或不锈钢或氧化锆的磨球和球磨罐；以上操作在通有氩气的手套箱中完成；然后在100～1000r/min的转速下球磨1～150h，得到MgB₂的先驱粉；

（2）将步骤（1）制得的粉末压片，得到块材；或将步骤（1）制得的粉末装入金属管中，密封后经旋锻、拉拔或轧制加工成线材或带材；

（3）将步骤（2）得到块材、线材或带材在氩气气氛中烧结，烧结温度为600～1000℃，保温0.5-5h，便得到具有高临界电流密度的二硼化镁超导材料。

2.按照权利要求1所述的二硼化镁超导材料的制备方法，其特征在于：

A.在通有氩气的手套箱中将所述的B粉放入球磨罐中并密封进行预球磨，磨球直径为3～10mm，球料比为1:1～100:1，在100～1000r/min的转速下进行预球磨1～150h，该步骤的磨球和球磨罐的密度大于5g/cm³，为碳化钨或不锈钢或氧化锆的磨球和球磨罐；

B.按照摩尔比Mg:B＝1:2称量Mg粉和经过预球磨的B粉，将上述Mg粉和经过预球磨的B粉放入球磨罐中并密封，磨球直径为3～10mm，该步骤的磨球和球磨罐密度大于5g/cm³，为碳化钨或不锈钢或氧化锆的磨球和球磨罐；球料比为1:1～100:1，以上操作在通有氩气的手套箱中完成；最后在100～1000r/min的转速下球磨处理1～150h后得到MgB₂的先驱粉。

3.按照权利要求1所述的二硼化镁超导材料的制备方法，其特征在于：在所述的Mg粉和B粉中添加掺杂物，掺杂物的质量是所述的Mg粉和B粉总质量的0.02～10%。

4.按照权利要求3所述的二硼化镁超导材料的制备方法，其特征在于：所述的掺杂物为纳米C或纳米SiC或碳氢化合物或碳水化合物。