熔盐电解法制备二硼化镁膜的工艺及理论研究

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2001年发现了MgB<,2>的超导特性,由于其与同类的金属间化合物相比具有高的转变温度(T<,c>=39K)和高的临界电流密度(可达10<'5>A/cm<'2>),与氧化物超导体相比具有易加工,易合成的优点,使其有可能得到比较广泛的应用。但是,由于普通制备方法在技术上的限制,使得MgB<,2>膜只能在最大为几十平方厘米的平面衬底上制备,且设备复杂,费用昂贵,使得MgB<,2>在应用上受到了约束。 论文详细的介绍了一种新型的制备MgB<,2>膜的方法--熔盐电解法。该方法优点所使用的装置简易,原料廉价,并且可以在不同尺寸和形状的阴极衬底上进行膜的制备,因此,这是一种具有潜力的MgB<,2>膜和带材的制备方法。然而,该工艺的最佳的实验条件尚未确定,理论研究尚处于初级阶段,这极大地限制了该工艺的大规模应用。 实验通过对KCl-NaCl-MgCl<,2>三元系相图和熔度图的分析,电解电压的计算,确定了前期实验的电解参数范围,采用直流电源电解,在不同温度下成功地在石墨、不锈钢、铜三种阴极衬底上,制备出MgB<,2>膜。在此基础上,通过脉冲电源的使用和膜后退火的处理寻找最佳的实验条件。通过X射线衍射对生成膜的相成分和结构完整性进行分析,得到三种衬底上的最佳实验温度分别为620℃、598℃和595℃,而采用脉冲电解有利于MgB<,2>结晶性能的提高。同时,对熔盐体系(密度、表面张力及粘度)进行了分析,提出了熔盐体系的调整方案。
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