一种纳米B4C掺杂的致密二硼化镁超导体，掺杂有纳米B4C，其组成是镁粉和硼粉且其原子比为0.9∶2至1.1∶2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%至6%的制备方法，将干燥的镁粉、硼粉和纳米B4C三种组元，按照镁粉和硼粉的原子比为0.9∶2至1.1∶2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%至6%的比例在混粉机中充分混合，将粉料装入低碳钢管中压实，然后焊合钢管两端，在二辊轧机中轧到原尺寸的30-50%形成带状试样；在常压的氩气氛炉内烧结，烧结炉预先设定温度为900-1100℃，将带状试样置于炉内烧结15-30分钟，制备得到低碳钢管内的纳米B4C掺杂的二硼化镁超导体。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及超导材料及其制备方法，特别是一种纳米氏(掺杂的致密二硼化镁超导体及其制备方法。
技术介绍
二硼化镁(MgB2)的超导转变温度为39K，介于低温超导和高温超导之间，它是BCS 超导体，其相干长度为5nm ；与高温超导材料(HTS)相比，MgB2没有弱连接影响，即大部分的晶界都可以使电流通过，这说明可以采用已经成熟的技术(如粉末套管法PIT技术)制备具有高电流的MgB2超导线带材。MgB2超导材料将为电子器件、医学图像和电源系统配件等低场应用开拓广阔前景，在某些领域可代替已成熟使用的传统低温超导材料Nb3Sru特别是 MgB2粉末易于制备，性能稳定可靠，已选择使用的i^、Ni，Cu及不锈钢等等包套材料与MgB2 均具有极其低廉的成本，同时加工工艺极易实现产业化，这将大大降低生产成本；而相对于低温超导材料，39K的临界转变温度可以用制冷技术达到，而不必使用昂贵的液氦，这一切将使18氏在实际应用中具有更大的可靠性和可行性。目前世界范围内已有美国、日本、意大利、澳大利亚和英国等国家正在研制开发该材料的实际生产应用，并且已经能够制备长达千米的多芯二硼化镁超导线材(临界电流达320A、14K)，其短样品测量表明上临界磁场 (Hc2)达四！"。因此Mg 极具潜力成为新一代广泛应用的超导材料。虽然1%4没有弱连接，即晶界不限制电流的通过，但是差的磁通钉扎将会限制大电流的通过。磁场在介于不可逆磁场(PtlHirr)和上临界磁场(μ(1Η。2)之间，仍然是超导的，但由于移动的磁通线而引起的消耗可使临界电流密度为零。MgB2的不可逆磁场一般等于一半的上临界磁场，因此差的磁通钉扎大大限制了这种材料应用的潜力。同时，制备二硼化镁通常是在氩气氛中烧结硼和镁的混合粉体，经扩散反应形成二硼化镁，但所形成的二硼化镁材料比较疏松，造成品粒间连接性能下降，导致二硼化镁的临界电流密度下降。
技术实现思路
本专利技术针对二硼化镁的上述技术问题，提供了一种纳米B4C掺杂的致密二硼化镁超导体及其制备方法，本专利技术通过纳米B4C的掺杂，原位法制备致密二硼化镁超导体的方法，以提高二硼化镁超导体的不可逆磁场和临界电流密度。本专利技术的目的通过如下技术方案实现一种纳米B4C掺杂的致密二硼化镁超导体，其特征在于二硼化镁超导体掺杂有纳米B4C,其组成是镁粉和硼粉且其原子比为0.9 2至1.1 2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%至6%。其中镁粉的纯度为98%至99%，粒度300至400目；硼粉的纯度为98% 至99 %，粒度300至400目；纳米B4C的尺寸控制在20nm到80nm范围。本专利技术的纳米B4C掺杂的致密二硼化镁超导体的制备方法，其特征是将干燥的镁粉、硼粉和纳米B4C三种组元，按照镁粉和硼粉的原子比为0.9 2至1.1 2，加入纳米B4C 的质量占总质量的3%至6%的比例在混粉机中充分混合，将粉料装入低碳钢管中压实，然后焊合并封闭钢管两端，在二辊轧机中轧到原尺寸的30-50%形成带状试样；在常压的氩气氛炉内烧结，烧结炉预先设定温度为900-1100°C，将带状试样置于炉内烧结15-30分钟， 制备得到低碳钢管内的纳米B4C掺杂的二硼化镁超导体。由于纳米B4C掺杂，其中部分碳原子进入二硼化镁品格中，导致品格扭曲，产生晶体缺陷，增加能带间杂质散射，提高上临界场，达到提高二硼化镁的临界电流密度；掺杂的 B4C纳米粒子，部分还能起到磁通钉扎作用，提高二硼化镁的超导性能。附图说明图1本专利技术实施例一方法制备的二硼化镁超导体的扫描电子显微镜照片。图2现有方法制备的二硼化镁超导体的扫描电子显微镜照片。具体实施例方式实施例1将纯度为99%，粒度为400目的镁粉，纯度为99%，粒度350目的硼粉，和尺寸控制在50nm左右的纳米B4C粉，按照镁粉和硼粉的原子比为1.1 2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%的比例在混粉机中充分混合，将粉料装入低碳钢管中压实，然后焊合钢管两端， 在二辊轧机中轧到原尺寸的30%形成带状试样；在常压的氩气氛炉内烧结，烧结炉预先设定温度为1100°C，将带状试样置于炉内烧结15分钟，制备得到低碳钢管内的纳米B4C掺杂的二硼化镁超导体。该二硼化镁样品的致密度达90% (图1)，比未掺杂B4C的二硼化镁致密度提高了 18% (图2)。实施例2将纯度为99%，粒度为300目的镁粉，纯度为99%，粒度300目的硼粉，和尺寸控制在70nm左右的纳米B4C粉，按照镁粉和硼粉的原子比为1 2，加入纳米B4C的质量占总质量的4%的比例在混粉机中充分混合，将粉料装入低碳钢管中压实，然后焊合钢管两端， 在二辊轧机中轧到原尺寸的40%形成带状试样；在常压的氩气氛炉内烧结，烧结炉预先设定温度为900°C，将带状试样置于炉内烧结30分钟，制备得到低碳钢管内的纳米B4C掺杂的二硼化镁超导体。该样品自场临界电流密度达2. OX 105A/cm2，不可逆场大于4. 2特斯拉。实施例3将纯度为99%，粒度为350目的镁粉，纯度为99%，粒度400目的硼粉，和尺寸控制在40nm左右的纳米B4C粉，按照镁粉和硼粉的原子比为0.95 2，加入纳米B4C的质量占总质量的6%的比例在混粉机中充分混合，将粉料装入低碳钢管中压实，然后焊合钢管两端，在二辊轧机中轧到原尺寸的50%形成带状试样；在常压的氩气氛炉内烧结，烧结炉预先设定温度为1000°C，将带状试样置于炉内烧结20分钟，制备得到低碳钢管内的纳米B4C 掺杂的二硼化镁超导体。该样品自场临界电流密度达2. 6X 105A/cm2，不可逆场大于4. 7特斯拉。权利要求1.一种纳米B4C掺杂的致密二硼化镁超导体，其特征在于a.二硼化镁超导体掺杂有纳米B4C,其组成是镁粉和硼粉且其原子比为0.9 2至 1. 1 2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%至6%，b.其中镁粉的纯度为98%至99%，粒度300至400目；硼粉的纯度为98%至99%，粒度 300至400目；纳米B4C的尺寸控制在20nm到80nm范围。2.—种权利要求1所述纳米B4C掺杂的致密二硼化镁超导体的制备方法，其特征a.将干燥的镁粉、硼粉和纳米B4C三种组元，按照镁粉和硼粉的原子比为0.9 2至 1. 1 2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%至6%的比例在混粉机中充分混合，b.将粉料装入低碳钢管中压实，然后焊合并封闭钢管两端，在二辊轧机中轧到原尺寸的30-50%形成带状试样，c.在常压的氩气氛炉内烧结，烧结炉预先设定温度为900-1100°C，将带状试样置于炉内烧结15-30分钟，制备得到低碳钢管内的纳米B4C掺杂的二硼化镁超导体。全文摘要一种纳米B4C掺杂的致密二硼化镁超导体，掺杂有纳米B4C，其组成是镁粉和硼粉且其原子比为0.9∶2至1.1∶2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%至6%的制备方法，将干燥的镁粉、硼粉和纳米B4C三种组元，按照镁粉和硼粉的原子比为0.9∶2至1.1∶2，加入纳米B4C的质量占总质量的3%至6%的比例在混粉机中充分混合，将粉料装入低碳钢管中压实，然后焊合钢管两端，在二辊轧机中轧到原尺寸的30-50%形成带状试样；在常压的氩气氛炉内烧结，烧结炉预先设定温度为900-1100℃，将带状试样置于炉内烧结15-30分钟本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种纳米Ｂ４Ｃ掺杂的致密二硼化镁超导体，其特征在于：ａ． 二硼化镁超导体掺杂有纳米Ｂ４Ｃ，其组成是镁粉和硼粉且其原子比为０．９∶２至１．１∶２，加入纳米Ｂ４Ｃ的质量占总质量的３％至６％，ｂ． 其中镁粉的纯度为９８％至９９％，粒度３００至４００目；硼粉的纯度为９８％至９９％，粒度３００至４００目；纳米Ｂ４Ｃ的尺寸控制在２０ｎｍ到８０ｎｍ范围。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：余新泉，施智祥，余海涛，张友法，胡敏强，陈锋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：84
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