一种实用性高的复合超导材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及涉及新材料技术领域，具体地说，是一种实用性高的复合超导材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]MgB2是具有最高超导转变温度的低温超导体，转变温度高达39.4K，有效载流子为空穴型。MgB2属于第二类超导体(即界面能小于零的超导体)。它的下临界磁场在27?48mT，上临界磁场在14?39T之间，不可逆场在6?35T之间。零场条件下的临界电流密度JC=106A/cm2。与高温超导体相比，1882具有更长的相干长度。能带计算表明，1882是一种宽能带化合物，价带主要由Mg和B原子的s轨道和P轨道杂化形成的。其中，B-B保持共价键结构，Mg呈离子态，Mg最外层的2个电子都贡献给B使它获得导电性。另外，在目前的研究的压力范围内，随着压力的升高，MgBj^ TC遵循二次方关系或者线性关系而降低。MgBd^热膨胀系数和压缩系数类似，都具有各向异性的特点:c轴对热的反应程度高于a轴。在同样的升温条件下，点阵常数沿c轴的增加大约是沿a轴增加的2倍。
[0003]MgB2以声子为媒介的超导机制，同位素效应研究结果表明，MgB2属于传统的BCS超导体，比较高的德拜温度以及强烈的的电子一声子互相作用导致了较高的转变温度。MgB2中，B的同位素指数α (B)具有比较大的值，而Mg的同位素指数α (Mg)很小(0.02)。因此，与B振动有关联的声子对MgB2的超导电性起着主要作用。有关研究还进一步发现:一方面，MgB2的电阻温度一磁场依赖关系与金属间化合物相符，使其有较大的△ Ρ/Λ P。，磁阻遵循kohler规律；另一方面，MgB2在超导态时，Hu (T)曲线在高温和低温时都偏离了线性关系，从而使1882有了相对较高的Hc2 (T) =16.4T。
[0004]然而到目前为止不管是1%82块材还是MgB2薄膜的制备技术都比较复杂，而且还不完全成熟。MgB2块材是超导强电领域应用及其物性研究的基础，MgB 2超导体材料的制备方法主要还是化学固相反应，以高纯的Mg粉和B粉为原料，在高压下进行烧结。
[0005]但是，由于Mg的极易挥发和易氧化性，制备工艺较为复杂，需要包裹、高压，这样对烧结条件要求较高，烧结炉必须密封高压，烧结过程中通氩、氢高压混合气体，尤其是高纯B的获得比较困难且价格昂贵。另由于纯二硼化镁超导材料的临界电流密度随外磁场衰减很快，限制了二硼化镁超导材料在高场环境下的应用。为了改善高场下的载流性能，人们只好利用掺杂，引入磁通钉扎，提高二硼化镁超导材料的上临界场。
[0006]针对现有技术存在的问题，积极研究改良方法，探索实用的硼化镁复合材料制备方法及新制备技术有重要意义。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种实用性高的复合超导材料的制备方法，利用廉价的B4C粉末代替高价的B粉与Mg粉进行反应，并利用坩祸自密封技术，在真空条件下，通过固相置换反应获得MgB2复合超导材料，而反应生成的C直接掺杂在样品中，这样既简化了 MgB2超导体的制备工艺，降低了对反应装置的要求，同时也提高了样品的临界电流密度，又极大的节约了 MgB2超导体的生产成本。
[0008]本发明通过下述技术方案实现:一种实用性高的复合超导材料的制备方法，包括以下的制备过程和步骤:
a.基材的制备:将B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比，Mg:B= (0.8?1.2):2.2进行称量，然后进行充分研磨，并将研磨好的混合原料粉压制形成混合原料块；
b.基材的密封:将所述混合原料块，放入陶瓷坩祸中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撒入适量的B2O3粉，或者将所述的混合原料块放入金属包套管中，两端密封；以实施对原料的密封，形成密封原料；
c.基材的烧结:将密封原料放入真空烧结炉，或放入通有保护气体的加热炉进行烧结；真空度保持在3Pa以下；升温的温度制度为:400?450°C保温I?2小时，600?650°C保温I?2小时，700?900°C保温60?120分钟；最后在真空气氛下自然冷却至室温；最终得到MgB2复合超导材料。
[0009]与现有技术相比，本发明具有以下有益效果:
本发明利用廉价的B4C粉末代替高价的B粉与Mg粉进行反应，并利用坩祸自密封技术，在真空条件下，通过固相置换反应获得1882复合超导材料，而反应生成的C直接掺杂在样品中，这样既简化了 MgB2超导体的制备工艺，降低了对反应装置的要求，同时也提高了样品的临界电流密度，又极大的节约了 MgB2超导体的生产成本。
[0010]本发明针对目前传统的MgB2超导体材料制备方法的缺陷，如设备装置要求高、制备工艺复杂、制造成本高等等，而提供的一种价廉、实用、工艺简单的1882超导复合材料的制备方法。
【具体实施方式】
[0011]下面结合实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。
[0012]实施例1:
一种实用性高的复合超导材料的制备方法，包括以下的制备过程和步骤:
a.基材的制备:将B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比，Mg:B= (0.8?1.2):2.2进行称量，然后进行充分研磨，并将研磨好的混合原料粉压制形成混合原料块；
b.基材的密封:将所述混合原料块，放入陶瓷坩祸中，用陶瓷内盖盖好，然后在内盖边缘撒入适量的B2O3粉，或者将所述的混合原料块放入金属包套管中，两端密封；以实施对原料的密封，形成密封原料；
c.基材的烧结:将密封原料放入真空烧结炉，或放入通有保护气体的加热炉进行烧结；真空度保持在3Pa以下；升温的温度制度为:400?450°C保温I?2小时，600?650°C保温I?2小时，700?900°C保温60?120分钟；最后在真空气氛下自然冷却至室温；最终得到MgB2复合超导材料。
[0013]实施例2:
本实施例是在上述实施例的基础上进一步优化，一种实用性高的复合超导材料的制备方法，包括以下的制备过程和步骤: a.基材的制备:将B4C和Mg粉末烘干后按预定的摩尔比，Mg:B=0.8:2.2进行称量，然后进行充分研磨，并将研磨好的混合原料粉压制形成混合原料