《不同超导相含量硼化镁氧化镁复相超导材料的原位制备方法.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《不同超导相含量硼化镁氧化镁复相超导材料的原位制备方法.pdf（6页珍藏版）》请在专利查询网上搜索。
1、(10)申请公布号 CN 103848626 A (43)申请公布日 2014.06.11 CN 103848626 A (21)申请号 201410062572.2 (22)申请日 2014.02.25 C04B 35/58(2006.01) C04B 35/04(2006.01) H01L 39/24(2006.01) (71)申请人 上海大学 地址 200444 上海市宝山区上大路 99 号 (72)发明人 张义邴 朱娇 牛晓龙 朱红妹 (74)专利代理机构 上海上大专利事务所 ( 普通 合伙 ) 31205 代理人 陆聪明 (54) 发明名称 不同超导相含量硼化镁 - 氧化镁复相超导材。
2、 料的原位制备方法 (57) 摘要 一种不同超导相含量硼化镁 - 氧化镁复相超 导材料的原位制备方法， 该方法是在真空条件下， 以硼 (B)、 镁 (Mg) 和三氧化二硼 (B2O3) 为原料制 备超导相含量原位可调控的 MgB2-MgO 复相超导 体， 涉及超导相含量原位可调控二硼化镁 （MgB2） 复相超导材料的制备方法。 本发明制备方法简单， 成功实现了MgB2复相超导体超导相含量的宽范围 原位调控， 为研究硼化镁超导弱连接特性、 磁通钉 扎行为及电阻型硼化镁超导故障限流器 (SCFCL) 等提供了关键技术和基础材料。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 4 页 (19)。
3、中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 (10)申请公布号 CN 103848626 A CN 103848626 A 1/1 页 2 1. 一种不同超导相含量硼化镁 - 氧化镁复相超导材料的原位制备方法， 利用 B、 Mg 和 B2O3为原料， 通过烘干、 混合、 压片、 在真空条件下退火处理， 获得不同超导相含量硼化 镁 - 氧化镁复相超导材料。 2. 按照权利要求 1 所述不同超导相含量硼化镁 - 氧化镁复相超导材料， 其特征在于该 方法的具体步骤为 ： a. 首先将 B、 Mg 和 B2O3按照 B: Mg : B2O3=2n : (n+4) :。
4、 1 摩尔比混合， n 为 0 300 的整数， 并充分研磨、 混合均匀 ； b.将步骤a所得混合均匀的粉末压制成型， 在真空条件下进行烧结， 真空度为20 Pa以 下， 400450保温12小时， 600650保温0.52小时， 后升至800900 保温 0.5 2 小时， 最后自然冷却至室温。 权 利 要 求 书 CN 103848626 A 2 1/4 页 3 不同超导相含量硼化镁 - 氧化镁复相超导材料的原位制备 方法 技术领域 0001 本发明涉及一种硼化镁 - 氧化镁复相超导体的方法， 特别涉及一种不同超导相含 量硼化镁 - 氧化镁复相超导材料的原位制备方法。 背景技术 0002 。
5、临界转变温度高达 39K 的 MgB2超导体相比传统合金超导体和高温氧化物超导体， 具备二者共有或独特的优势， 如结构简单、 临界温度高、 载流能力强、 相干长度较长、 正常态 电阻率低等， 使得这一典型的第类超导体具有超导理论基础研究和潜在的超导强电 / 弱 电应用价值。因此自 2001 年发现其超导电性到如今， 一直成为全球科学家关注的一个热 点， 各国对其超导电性理论和超导应用进行了广泛的研究。但是， 到目前为止， 硼化镁晶界 弱连接特性及磁通钉扎行为人们并未完全清楚。 0003 复相材料能够展现丰富的物理现象， 也是获得新功能材料的一条重要途径， 而复 相超导材料是研究多晶超导体的电输。
6、运、 超导晶粒间弱连接特性、 磁通钉扎行为和超导改 性的一个重要方法。超导材料特性对晶界、 晶粒尺度、 杂质非常敏感， 所以复相超导材料的 关键技术是原位合成超导非超导复合材料， 而不是简单地将超导材料和非超导材料人工 复合。简单地将超导相 MgB2和绝缘相 MgO 按比例混合、 烧结是无法获得具有超导电性的复 合材料的。而原位合成的 MgB2-MgO 复相超导体 （国家发明专利 NO.ZL200410017952.0） 被 认为最具潜力的电阻型超导故障限流器材料和硼化镁弱连接研究基础材料， 但至今这种复 相超导材料未解决超导相含量原位调控的技术。如果该技术得以突破， MgB2-MgO 复相超。
7、导 体将成为研究硼化镁超导弱连接、 磁通钉扎、 调节载流 V-I 曲线回滞宽度及超导故障限流 器应用的一种关键材料。 0004 鉴于此， 寻求原位法合成不同超导相含量的 MgB2-MgO 复相超导材料的方法和新技 术具有重要意义。 发明内容 0005 本发明的目的在于针对现有技术的 MgB2-MgO 复相超导材料制备方法中存在的问 题， 提供一种不同超导相含量硼化镁 - 氧化镁复相超导材料的原位制备方法， 该方法以硼 (B)、 镁 (Mg) 和三氧化二硼 (B2O3) 为原料， 利用真空固相反应技术， 原位合成具有不同超导 相含量的 MgB2-MgO 超导绝缘复相超导体， 为研究硼化镁超导弱连。
8、接特性、 磁通钉扎行为 及调节电阻型硼化镁超导故障限流器 (SCFCL) 载流回滞宽度提供关键技术和材料。 0006 为达到上述目的， 本发明采用如下技术方案 ： 一种不同超导相含量硼化镁 - 氧化镁复相超导材料的原位制备方法， 利用 B、 Mg 和 B2O3 为原料， 通过烘干、 混合、 压片、 在真空条件下退火处理， 获得不同超导相含量硼化镁 - 氧化 镁复相超导材料。 0007 上述方法的具体步骤为 ： 说 明 书 CN 103848626 A 3 2/4 页 4 a. 首先将 B、 Mg 和 B2O3按照 B: Mg : B2O3=2n : (n+4) : 1 摩尔比混合， n 为 0。
9、 300 的整数， 并充分研磨、 混合均匀 ； b.将步骤a所得混合均匀的粉末压制成型， 在真空条件下进行烧结， 真空度为20 Pa以 下， 400450保温12小时， 600650保温0.52小时， 后升至800900 保温 0.5 2 小时， 最后自然冷却至室温。即可得到所需超导相含量的 MgB2-MgO 复相超导 材料。 0008 同现有的技术相比， 本发明方法具有显而易见的特点和显著的进步 ； 本方法以 硼、 镁和三氧化二硼为原料利用真空固相反应法成功实现了超导相含量原位可调控的 MgB2-MgO 复相超导材料的制备， 解决了硼化镁超导材料非原位复合制备技术中的失超问 题， 为研究硼化。
10、镁超导弱连接特性、 磁通钉扎行为及调节电阻型硼化镁超导故障限流器载 流回滞宽度提供了基础材料。 具体实施方式 0009 为详细说明本发明的技术内容所达成目的及成效， 下面将结合实例予以详细说 明。 0010 实施例一 ： 1、 基材的制备。按摩尔比为 2: 5: 1 取一定量的 B、 Mg 和 B2O3粉末烘干后按预定的摩 尔比称量、 进行充分研磨、 由压片机压制成块状 ； 2、 基材的密封。具体步骤为， 将上述研磨好的原料压制成块， 放入陶瓷坩埚中， 用陶瓷 内盖盖好， 然后在内盖边缘撒入适量的 B2O3粉末 ； 3、 基材的烧结。 将上述样品放入真空烧结炉烧结。 烧结时依次按照 ： 首先升。
11、温至420 保温半个小时 （使原料与外界形成保护屏障） ， 接着升温至 620保温 1 个小时， 然后再升温 至 820进行保温 2 个小时。最后在真空气氛下自然冷却至室温 ； 通过标准四引线电阻测量、 磁化率测量和 X-Ray 分析， 本实施制备的超导相含量为 43% 的 MgB2-MgO 复相超导体的具备良好的超导性能， 其临界转变温度高于 37.5K, 超导相为 MgB2。 0011 实施例二 ： 1、 基材的制备。按摩尔比为 6 : 7: 1 取一定量的粉末 B、 Mg 和 B2O3烘干后按预定的摩 尔比称量、 进行充分研磨、 由压片机压制成块状 ； 2、 基材的密封。具体步骤为， 将。
12、上述研磨好的原料压制成块， 放入陶瓷坩埚中， 用陶瓷 内盖盖好， 然后在内盖边缘撒入适量的 B2O3粉末 ； 3、 基材的烧结。 将上述样品放入真空烧结炉烧结。 烧结时依次按照 ： 首先升温至450 保温半个小时 （使原料与外界形成保护屏障） ， 接着升温至 650保温 1 个小时， 然后再升温 至 850进行保温 2 个小时。最后在真空气氛下自然冷却至室温 ； 通过标准四引线电阻测量、 磁化率测量和 X-Ray 分析， 本实施制备的超导相含量为 60% 的 MgB2-MgO 复相超导体的具备良好的超导性能， 其临界转变温度高于 37.8K, 超导相为 MgB2。 0012 实施例三 ： 1、。
13、 基材的制备。按摩尔比为 10 : 9 : 1 取一定量的 B、 Mg 和 B2O3粉末烘干后按预定的 说 明 书 CN 103848626 A 4 3/4 页 5 摩尔比称量、 进行充分研磨、 由压片机压制成块状 ； 2、 基材的密封。具体步骤为， 将上述研磨好的原料压制成块， 放入陶瓷坩埚中， 用陶瓷 内盖盖好， 然后在内盖边缘撒入适量的 B2O3粉末 ； 3、 基材的烧结。 将上述样品放入真空烧结炉烧结。 烧结时依次按照 ： 首先升温至420 保温半个小时 （使原料与外界形成保护屏障） ， 接着升温至 620保温 1 个小时， 然后再升温 至 820进行保温 2 个小时。最后在真空气氛下。
14、自然冷却至室温 ； 通过标准四引线电阻测量、 磁化率测量和 X-Ray 分析， 本实施制备的超导相含量为 69% 的 MgB2-MgO 复相超导体的具备良好的超导性能， 其临界转变温度高于 38.1K, 超导相为 MgB2。 0013 实施例四 ： 1、 基材的制备。按摩尔比为 20 : 14: 1 取一定量的 B、 Mg 和 B2O3粉末烘干后按预定的 摩尔比称量、 进行充分研磨、 由压片机压制成块状 ； 2、 基材的密封。具体步骤为， 将上述研磨好的原料压制成块， 放入陶瓷坩埚中， 用陶瓷 内盖盖好， 然后在内盖边缘撒入适量的 B2O3粉末 ； 3、 基材的烧结。 将上述样品放入真空烧结炉。
15、烧结。 烧结时依次按照 ： 首先升温至450 保温半个小时 （使原料与外界形成保护屏障） ， 接着升温至 620保温 1 个小时， 然后再升温 至 820进行保温 2 个小时。最后在真空气氛下自然冷却至室温 ； 通过标准四引线电阻测量、 磁化率测量和 X-Ray 分析， 本实施制备的超导相含量为 80% 的 MgB2-MgO 复相超导体的具备良好的超导性能， 其临界转变温度高于 38.3K, 超导相为 MgB2。 0014 综上所述， 本发明方法具有显而易见的特点和显著的进步 ： 以硼 (B)、 镁 (Mg) 和 三氧化二硼 (B2O3) 为原料， 利用真空固相反应技术直接原位合成具有不同超导。
16、相含量的 MgB2-MgO 超导绝缘复相超导体， 实现了 MgB2复相超导体超导相含量的宽范围原位调控， 解决了超导材料后期复合的失超问题， 为研究硼化镁超导弱连接特性、 磁通钉扎行为及调 节电阻型硼化镁超导故障限流器 (SCFCL) 载流回滞宽度等提供了关键技术和基础材料。 0015 本领域技术人员均应了解， 在不脱离本发明的精神或范围的情况下， 可以对本发 明进行各种修改和变型。因而， 如果任何修改或变型落入所附权利要求书及等同物的保护 范围内时， 认为被本发明涵盖。 0016 经超导零电阻、 交流磁化率和 X-Ray 测量， 证实该系列材料超导相含量质量百分 比可控范围为 27%99%， 该范围内复相材料均显示超导电性， 超导零电阻转变温度变化范 围为 36.0 K39.0 K。几种典型的超导相含量与超导起始转变温度 （Tc,on） 、 零电阻转变温 度 （Tco） 、 超导转变宽度 Tc（起始转变温度处电阻值的 90% 对应的温度到 10% 对应温度的 差） 结果如下表所示。 0017 表 1 几种典型的超导相含量与超导起始转变温度、 零电阻温度、 转变宽度 说 明 书 CN 103848626 A 5 4/4 页 6 说 明 书 CN 103848626 A 6 。