[论文解读] Transport Current in MgB2 based Superconducting Strand at 4.2 K and Self-Field
本研究在4.2 K和自场条件下，通过将MgB2粉末填充至Nb衬里Monel管中，再经线材拉拔和轧制成为带材，实现了7.5 × 10⁴ A/cm²的临界电流密度，该结果来自在900 °C下保温2小时的热处理，表明该加工路线在制备高性能MgB2线材方面具有潜力。
Transport current values of 7.5 x 104 A/cm2 at 4.2 K and self-field are reported for MbB2-based tapes. MgB2 strands were formed by directly filling commercially available MgB2 powder into Nb-lined, monel tubes and wire drawing. The wires were then rolled into tapes 2.56 x 0.32 mm2, with a total superconducting cross section of 0.2319 mm2. Transport measurements were performed using a standard four-point technique at T = 4.2 K (in liquid helium) and at self field. Three samples were prepared, with heat treatments of 900C for 1, 2, and 3 h under 1/3 at Ar. Measured values of transport current were 4.7, 7.5, and 1.1 x 104 A/cm2, respectively, at 4.2 K and self field. M-H loops taken on the sample HT for 1 h showed magnetic Jcs of 4.2 x 104 A/cm2 at 4.2 K and 1 T, indicating that the material had reasonably well connected grains.
研究动机与目标
- 开发一种可扩展的MgB2基超导带材制备方法，以实现高临界电流密度。
- 评估热处理时间对MgB2带材输运电流性能的影响。
- 通过M-H回线测量评估晶粒连通性及磁响应特性。
- 证明使用市售MgB2粉末在Monel/Nb包覆管结构中制备高电流应用超导带材的可行性。
提出的方法
- 将MgB2粉末直接填充至Nb衬里Monel管中，形成前驱体线材。
- 将填充后的管材经拉拔成线材，并进一步轧制成横截面积为2.56 × 0.32 mm²的带材。
- 三个样品在氩气气氛下于900 °C下分别进行1、2和3小时的热处理。
- 在4.2 K和自场条件下，采用标准四点探针法测量输运电流。
- 对1小时热处理样品记录磁滞回线（M-H曲线），以测定外加磁场下的临界电流密度。
- 计算超导横截面积为0.2319 mm²，用于电流密度的归一化处理。
实验结果
研究问题
- RQ1在4.2 K和自场条件下，通过粉末-管工艺制备的MgB2基带材可实现的最大输运电流密度是多少？
- RQ2热处理时间（1、2、3小时）如何影响MgB2带材的临界电流密度？
- RQ3磁滞回线测量结果在多大程度上表明MgB2带材中晶粒具有良好的连通性？
- RQ4市售MgB2粉末是否可在Monel/Nb包覆管结构中有效用于制备高性能超导带材？
- RQ5在1 T外加磁场下，性能最佳样品的磁临界电流密度是多少？
主要发现
- 在900 °C下保温2小时的样品在4.2 K和自场条件下实现了最高的输运电流密度7.5 × 10⁴ A/cm²。
- 经1小时热处理的样品在4.2 K和1 T外加磁场下表现出4.2 × 10⁴ A/cm²的磁临界电流密度，表明晶粒连通性良好。
- 经3小时热处理的样品性能显著下降，输运电流密度仅为1.1 × 10⁴ A/cm²。
- 当热处理时间超过2小时后，输运电流密度随时间增加而下降，表明可能存在退化或过度碳化现象。
- 测得的超导横截面积为0.2319 mm²，用于归一化电流密度值。
- 结果表明，优化热处理工艺对于实现MgB2基带材的高性能输运性能至关重要。
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本解读由 AI 生成，并经人工编辑审核。