不同包套石墨烯掺杂MgB₂超导线材的性能

熊晓梅¹，杨芳¹，王庆阳¹，闫果²，冯建情¹，金利华¹，刘浩然³，潘熙锋²，郗丹²，张平祥^1,2

1. 西北有色金属研究院2. 西部超导材料科技股份有限公司3. 西北工业大学

摘 要：分别采用Fe和Nb作为阻隔层包套材料,通过原位粉末装管法（in-situ PIT）制备出石墨烯掺杂的MgB₂/Fe（Nb）/Cu线材和Nb包套未掺杂的MgB₂单芯线材。线材在高纯氩气保护下、670～800℃保温2 h热处理。XRD结果显示,670℃热处理的线材其主相均为MgB₂超导相,其中Fe包套线材中含有Fe₂B杂相。3种线材的微观结构显示,未掺杂线材基体中的孔洞相对较大,而石墨烯掺杂的Fe、Nb包套线材基体中的孔洞相对较小。线材样品的拉伸结果显示,热处理前由于加工硬化,3种线材的拉伸应变值远远低于热处理后的拉伸应变值,其中铁包套线材的硬化最为严重,但无论是否热处理,Fe包套样品的强度都是最大的。样品的四引线法传输性能测试显示,670℃热处理Nb包套掺杂线材的临界电流密度（J_c）在4.2 K,2 T、4 T、6 T范围内均高于Fe包套掺杂线材的J_c,石墨烯掺杂线材（Nb、Fe包套）在2 T具有更好的传输性能,Nb包套掺杂线材的J_c最高可达到4.59×10⁵ A/cm²。当外加磁场大于4 T后,2种包套的掺杂线材的J_c均低于未掺杂的线材,Fe包套样品的超导性能降低更大,显示其掺杂未全部进入晶格,导致其在高场下磁通钉扎作用下降。

关键词：MgB₂线材;阻隔层;石墨烯掺杂;临界电流密度;