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[0002]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II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一非超导复合材料，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N0.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复相超导体将成为研究硼化镁超导弱连接、磁通钉扎、调节载流V-1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。
[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超导一绝缘复相超导体，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:a.首先将B、Mg和B2O3按照B:Mg: B203=2n: (n+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20Pa以下，400V~450V保温I~2小时，600°C~650V保温0.5~2小时，后升至800°C~900°C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。

[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:首先升温至420°C保温半个小时(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至620°C保温I个小时，然后再升温至820°C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MgB2O
[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°C保温半个小时(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至650°C保温I个小时，然后再升温至850°C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MgB2O
[0012]实施例三:
1、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°C保温半个小时(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至620°C保温I个小时，然后再升温至820°C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烧结。烧结时依次按照:首先升温至450°C保温半个小时(使原料与外界形成保护屏障)，接着升温至620°C保温I个小时，然后再升温至820°C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相含量的MgB2-MgO超导一绝缘复相超导体,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 K—39.0 K。几种典型的超导相含量与超导起始转变温度(Te，m)、零电阻转变温度(T。。)、超导转变宽度Λ 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