MgB,2超导块体材料的研究

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1、摘要摘要以Mg粉和B粉为原料，用传统无压烧结方法和放电等离子烧结方法成功地制备出MgB2块材，并研究了其显微结构和超导电性，比较了两种方法制备得到的样品的成分，密度和微观结构。本文系统的研究了传统无压烧结合成MgB2块材的工艺，重点讨论了制备过程中的各项参数对样品性能的影响，包括原料混合时间，烧结温度，保温时fBJ和原料配比。实验表明，把Mg粉和B粉按原予比在1：2≤Mg：B≤l2：2范围内混合，在流动的氩气中在750℃下保温3个小时得到的样品杂质最少，成分单一，纯度较高。在传统烧结中，用Mg粉和B粉合成

2、的MgB2块材在烧结后发生膨胀现象，膨胀率大约在4．O％左右，而且三维方向上的膨胀程度不等。与放电等离子烧结技术相比，采用传统方法合成的MgB2块材虽然成分单一，但其密度不高。进一步的实验表明，在压制过程中增大压力可以使样品的密度提高，可达理论密度的47％，但离理论密度还是相去甚远。本文还对放电等离子烧结技术合成MgB2块材进行了初步的探索，讨论了烧结过程中隔离介质材料，烧结温度和加热时间对样品纯度的影响。与传统无压烧结相比，SPS方法实现了MgB2块材的快速烧结，使样品密度有了很大的提高，可达理论密度的

3、81％。且扫描电镜分析表明，与传统方法相比，SPS方法合成的样品气孔细小，比较均匀致密，断面更加平整。最后，对传统无压烧结和放电等离子两种方法制备的样品的超导转变温度进行了测量，结果表明，两种方法合成的样品的超导转变温度均在39K左右。关键词超导体；MgB：；传统无压烧结；放电等离子烧结北幕工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTMgB2bulks，usingmagnesiumpowderandboronpowderasstartingmaterials，weresuccessfullysynthesiz

4、edbyconventionalpressurelesssintering(PLS)andsparkplasmasintering(SPS)methods，andtheirmicrostructureandsuperconductivitywerestudied．Thecomponent，densityandmicrostructureofthesamplespreparedbydifferentmethodswerealsocompared．Inthispaper,wepresentedasystema

5、ticstudyofthefabricationprocessesofMgB2andfocusedondiscussingthee彘ctsofthefabricationparametersonthepropertiesofthesamplesincludingthepowdermixingtime，thesinteringtemperature，thesinteringtimeaswellaStheratioofstartingmaterials．TheexperimentshowsthatMgB2bu

6、lkswithsinglecomponentwerefabricatedat750。Cfur3hoursintheflowingargonatmosphereattheambientpressurewhentheratioofMgpowderandBpowderis1：2≤Mg：B≤1．2：2．ItwasfoundthatMgB2bulksexpandedwithadifferentexpansioncoefficientinthree—dimensionaftersintering．Theexpansi

7、oncoefficientWasfoundtobeabout4．O％．ThepurityofMgB2bulkspreparedbyconventionalmethodishigherthanthatofMgB2bulkspreparedbySPSmethod，buttheirdensityislow．Afurtherexperimentshowsthatincreasingpressureinpressingprocesscanincreasethedensityofthesamplesandmakeit

8、reach47％ofthetheoreticaldensity，however,itisfarfromthetheoreticalvalue．ThispaperalsopresentedaprimarystudyonthesynthesisofMgB2bulksusingSPSmethod，andthesinteringparametersincludingtheisolatedmaterial，thetemperaturea