《高載流二硼化鎂超導體組織控制及其低溫快速成形》是依託天津大學，由劉永長擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：高載流二硼化鎂超導體組織控制及其低溫快速成形
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：劉永長
- 依託單位：天津大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高載流二硼化鎂超導體的製備一直以來都是國內外的研究熱點，其載流能力的大小取決於塊體晶間連線性的好壞和塊體內部磁通釘扎中心的多少。目前大部分研究僅集中在如何增加磁通釘扎中心方面，往往忽略甚至犧牲晶間連線性的改善，這從一定程度上限制了臨界電流密度的進一步提高。針對上述問題，本項目提出了首先通過金屬活化燒結來調控二硼化鎂的生長形態並獲得最佳晶間連線性；在此基礎上，加入合適的含碳化合物形成有效碳摻雜，從而形成更多的磁通釘扎中心，從改善晶間連線性和提高磁通釘扎能力兩方面來發展高載流二硼化鎂超導體的低溫快速成形技術。擬採用差熱分析技術跟蹤和分析低溫燒結成相過程，結合顯微組織觀察澄清金屬活化劑對二硼化鎂生長形態的調控機理以及碳摻雜的引入機制；同時結合超導電性測試和晶體成核/長大動力學分析確定不同形態二硼化鎂的成相機理，探究二硼化鎂組織形態與載流能力之間的一般規律。
結題摘要
二硼化鎂（MgB2）是2001年發現的第二類超導體，雖然它的超導轉變溫度（39K）與高溫超導體相比並不算很高，但它以其自身的優點引起了科學家對其套用可能性的廣泛關注，其較弱的臨界電流密度（Jc）限制了其在超導軸承、儲能、發電機以及磁懸浮等領域的廣泛套用。如何提高MgB2超導體的載流能力逐漸成為研究熱點。第二類超導體的臨界電流密度受兩個關鍵因素的影響：晶間連線性的好壞和磁通釘扎中心的多少。不論磁通釘扎中心還是晶間連線性，都和超導體本身的顯微組織和形態密切相關。本項目通過設計和控制MgB2超導體的生長形態和微觀組織，在改善晶間連線性的同時增加磁通釘扎中心數目，製備出了具有更高Jc、可實用的MgB2超導材料。研究了Mg-B體系低溫燒結動力學機制以及不同金屬添加對MgB2低溫燒結效率的影響，據此澄清了金屬活化低溫燒結MgB2的機理，並發展了金屬組元添加MgB2低溫燒結（575℃）快速合成技術。分析了不同碳單質以及碳基化合物在MgB2燒結製備過程中引入碳摻雜的機制，探究了碳摻雜提高臨界電流密度的機理，提出了碳摻雜在Cu活化低溫燒結過程中有效引入的判據，通過碳基化合物和Cu共添加在低溫下製備出高載流的MgB2超導體。進一步發展了低成本的球磨自氧化合成高載流MgB2技術，將這一低廉有效的技術套用到Cu活化低溫燒結MgB2中。發表標註高水平論文24篇，其中SCI收錄23篇；已授權中國科學技術發明專利4項；已培養博士後1名、博士研究生4名，碩士研究生4名。出席國內外學術會議4次，其中國際學術會議特邀報告2次。
