冷却速度对高能球磨法制备MgB2块材的组织及性能影响

研究了不同的冷却速度下,采用高能球磨法制备的MgB2块材的组织结构及性能。研究表明,高能球磨法制备的MgB2块材的晶粒尺寸细小,晶粒呈近等轴状,晶粒连结性较好。冷却速度对MgB2超导体的临界电流密度和磁通钉扎有很大的影响,Jc-B特性曲线呈现鱼尾效应,表明晶界或非超导第二相(富B相)充当了磁通钉扎中心,提高了MgB2超导体在磁场下的临界电流密度。

第3 7卷 20 0 8年

增刊 4 1 0月

稀有金属材料与工程 RA RE ET L I M A ATERJ ALSAND G1 EERI EN N NG

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冷却速度对高能球磨法制备 Mg 2 B块材的组织及性能影响 吴怡芳，闫果，李成山，李金山 2 ,卢亚锋 f.西北有色金属研究院，陕西西安 7 o 1) 1 1o 6 r.西北工业大学，陕西西安 7 0 7 ) 2 1 0 2

摘

要：研究了不同的冷却速度下，采用高能球磨法制备的 Mg 材的组织结构及性能。研究表明，高能球磨法制备 B块

的 Mg 2材的晶粒尺寸细小，晶粒呈近等轴状，晶粒连结性较好。冷却速度对 Mg 2导体的临界电流密度和磁通钉 B块 B超

扎有很大的影响， . B特性曲线呈现鱼尾效应，明晶界或非超导第二相 ( B相 )当了磁通钉扎中心，高了 Mg 2表富充提 B超导体在磁场下的临界电流密度。 关键词：Mg 2 B;超导：冷却速度；磁通钉扎 中图法分类号：T 6 M2 文献标识码：A 文章编号： 1 0 .8 X 2 0 )4 3 1 3 0 2 1 5 ( 0 8￥ .3 - 0

自从 Mg 2 B的超导电性发现以来，全世界很多研

层和镁原子层构成，形成 A A A B B B型的简单六角结构， 但是简单的结构并不意味着其成相过程也是一个简单的物理化学反应。Mg: B超导体的成相反应虽然仅涉及简单的 MgB二元体系，但是其成相过程仍然较为复 .杂，这主要体现在以下几方面：()Mg的熔点很低， 1 只有 6 0℃,大大低于 B的熔点 2 0℃。由于 Mg 5 30、 B熔点差异很大，再加上 Mg的饱和蒸气压较高，Mg 容易气化，在高温下，B和 Mg反应生成 Mg 2 B的过程中，根据反应温度的不同存在固一固、固一、固一液气反应

究小组围绕着 Mg 2 B的超导电性、制备与成材等方面 展开了大规模的研究【。硼化镁超导体的临界电流】二】

密度较高，但其临界电流密度随外磁场的增加迅速减小。临界电流密度由晶内钉扎和晶粒间连结性共同决定。因此，一方面，需要提高 Mg 2晶粒连结性 B的来提高的场依赖性；另一方面，为

了提高晶内， 必须引入有效的磁通钉扎中心。位错缠结、堆垛层错、 晶界及非超导第二相等晶体缺陷都可作为有效的磁通

钉扎中心；化学掺杂，离子、中子、脉冲激光、电子 辐照也都是引入磁通钉扎中心的手段【。 6】原始粉末的质量是制备高性能 Mg 2块材的基 B础，因此要求其具有较高的纯度、良好的化学均匀性和较小的粒度等。对常规粉末冶金法而言，混合物的均匀性很大程度上取决于两种粉末粒度的差别【,这

的不同情况，最后生成的 Mg 2 B必然具有不同的结构特点；() 2 Mg具有密排六方的晶体结构，化学活性很高， Mg和 B反应可能生成 Mg 2 B、Mg 4 B、Mg 6 B、Mg 2 Bl

等金属间化合物。因此，研究冷却速度对 Mg 2导块 B超 材的显微组织结构和超导电性的影响有着重要意义。并且，冷却速度可能对非超导第二相有着至关重要的影响，从而影响 Mg 2 B超导体的磁通钉扎性能。

就意味着，当两种粉末粒径相差很大时( Mg粉和 B如 粉),粉末混合物的均匀性较差。而高能球磨法利用球 磨机的转动或振动使硬球对原料进行强烈的冲击、研磨和搅拌，使粉末颗粒经过压延、压和、又碾碎、再压和的反复过程 (焊一粉碎一冷焊的反复进行 )冷，最后获得组织及成分均匀的细小混合粉末。在实现粉末

1实验方法 将纯度为 9 . Mg粉和 9%的工业 B粉， 98% 0按摩尔比 1: 2混合，在 S E 0 0高能球磨机上球磨，球磨 P X80 M罐为玛瑙罐。球料比为 31:,转速为 8 0r n 0 mi,氩气保/护。将球磨 1h后的粉末分别用油压机压制成直径 2 0 mm的小块，压力为 2 a 0 MP。然后放入 A 2 舟内， l烧 0

的大变形方面，工艺上简单可行，有望制备出晶粒组织细小的 Mg 2 B块材，提高 Mg 2 B的晶粒连结性。 二硼化镁的晶体结构比较简单，由交替的硼原子是

装入不锈钢管中，抽真空至 l。P,充入高纯氩气后 O a

收稿日期：2 0 .81 0 8—0 0基金项目：国家自然科学基金资助项目 (07 07;国家“ 7” 562 7 ) 9 3资助项目 (0 6 B 0 04; 2 0C 6 10 )陕西省自然科学基金资助项目 (06 1 1 20E 0 )作者简介

:吴怡芳，,97年生，士，女 17硕西北有色金属研究院超导所，陕西西安 7 0 1, 106电话：2.630 9 Em i w f7 7 .i. m 098 2 17, - a: y77@c n o l n c