[發明專利]金屬Sn摻雜MgB2超導體及高溫快速制備方法

無效

• 申請號: 200910069439.9
• 申請日: 2009-06-26
• 公開（公告）號: CN101591172A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 劉永長;姜海;馬宗青;董治中;余黎明
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C04B35/58
• 分類號: C04B35/58;C04B35/622;C04B35/64
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所
• 代理人: 王 麗

技術領域

本發明屬于超導技術領域，特別是涉及一種金屬Sn摻雜MgB₂超導體及高溫快速制備 方法。

背景技術

最初的超導體要追溯到1911年汞的超導性的發現^[1]，經過了近百年的努力，人類對超 導的認識取得了很大的進展，許多超導體也進入實際應用領域，然而迄今為止仍不斷有新 的超導體被發現。由于超導體在電能輸送、電動機和發電機制造以及軍事技術等領域應用 廣泛^[2]，使得超導技術有著廣泛應用前景和巨大發展潛力。

自從2001年日本科學家J.Nagamatsu等人發現了臨界轉變溫度為39K的MgB₂超導體以 來^[3]，人們對這種新型超導體產生了濃厚的興趣，研究領域也遍布塊體材料、線帶材、單 晶、薄膜及實際應用等^[4-8]。與高溫超導材料相比，MgB₂的超導特性不受晶界弱連接的影響， 即大角度晶界也可以使電流通過^[9-12]，因此，能夠承受較高的臨界電流密度(J_c)。然而， MgB₂超導體在高場下的臨界密度較小的不可逆磁場較低^[13]，使得其在磁體方面的實際應用 受到嚴重影響。因此如何提高MgB₂超導體在高磁場下的臨界電流密度值是決定MgB₂應用的 關鍵。

由于MgB₂相干長度大，通過對MgB₂中加入摻雜物引入釘扎中心，可以阻止磁通線的運 動，提高不可逆磁場，使超導材料在一定的外加磁場下仍然具有較高的臨界電流密度。因 此，摻雜是迄今為止提高MgB₂超導性能最為行之有效的方法。在MgB₂的制備技術中，科學 家多采用塊體制備技術即粉末壓片燒結法制備MgB₂塊體材料，因此在其中加入合適的摻雜 物成為研究的關鍵。根據摻雜物的類型可以分為非金屬摻雜和金屬摻雜，S.X.Dou^[14]等通 過摻入SiC等獲得了高性能的MgB₂超導體。Shekhar^[15]等通過加入金屬Ag也獲得了高性能 的MgB₂超導體。然而，我們發現很少有報道運用高溫燒結法通過摻入金屬Sn獲得高性能 的MgB₂超導體，此外以往的高溫燒結法在高溫燒結的時間較長^[14，15]，且一般來說MgB₂晶體 在高溫下容易長大，結晶度高，從而導致臨界電流密度降低^[16]。因此，本專利在高溫下較 短時間內獲得高性能的金屬Sn摻雜制備MgB₂超導體的研究具有重要意義。

發明內容

本發明的目的是在提高或者不降低MgB₂超導性能的前提下，獲得高性能的MgB₂超導體， 同時通過控制原材料成本以及合成時間來降低最終的合成成本。

本發明的技術方案如下：

本發明的一種金屬Sn摻雜MgB₂超導體，結構式為(Mg_1.02B₂)_1-xSn_x，其中x＝0.01～0.05。

本發明的金屬Sn摻雜MgB₂超導體的高溫快速制備方法，是將Mg粉、B粉和Sn粉按原 子比充分混合，在2～10Mpa的壓力下壓制成圓柱體薄片，然后放入高溫差示掃描量熱儀 或管式燒結爐中進行燒結；以5～20℃/min升溫速率的連續加熱到在850～900℃燒結并保 溫0.2～0.4小時，然后以30～40℃/min的冷卻速度降至室溫。

具體說明如下：