Структурные дефекты сверхпроводящей сердцевины одноволоконного композита MgB2/Nb,Cu

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Исследована микроструктура MgB2-сердцевины одноволоконного композита, состоящего из MgB2, Nb-барьера и Cu-оболочки (MgB2/Nb,Cu), полученного методом «порошок в трубе», способом ex-situ, с последующим отжигом. Показано, что в дополнение к уплотнению, в процессе холодной деформации в сердцевине MgB2 формируется дислокационная микроструктура, проявляющая высокую термическую стабильность. Наблюдается высокая плотность дислокаций внутри зерен MgB2. Дислокации образуют стенки с малыми углами разориентации между субзернами. Отжиг при температуре 900°С в течение часа приводит к большей плотности керамики MgB2, площадь межзеренного контакта увеличивается. При этом образуются включения MgO, размером 10 нм и меньше. Таким образом, формируются разного рода дефекты структуры, которые можно рассматривать как вероятные центры закрепления магнитного потока.

Об авторах

Е. И. Кузнецова

Институт физики металлов УрО РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Т. П. Криницина

Институт физики металлов УрО РАН

Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

Ю. В. Блинова

Институт физики металлов УрО РАН

Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

М. В. Дегтярев

Институт физики металлов УрО РАН

Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. С. Ковалевской, 18, Екатеринбург, 620108

П. В. Коновалов

АО «ВНИИНМ»

Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. Рогова, 5а, Москва, 123098

К. К. Дихтиевская

АО «ВНИИНМ»

Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. Рогова, 5а, Москва, 123098

И. М. Абдюханов

АО «ВНИИНМ»

Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. Рогова, 5а, Москва, 123098

А. С. Цаплева

АО «ВНИИНМ»

Email: monocrist@imp.uran.ru
Россия, ул. Рогова, 5а, Москва, 123098

Список литературы

  1. Криницина Т.П., Кузнецова Е.И., Дегтярев М.В., Блинова Ю.В. Сверхпроводники на основе MgB2: структура и свойства // ФММ. 2021. Т. 122. С. 1271–1295.
  2. Yamamoto K., Osamura K., Balamurugan S., Nakamura T., Hoshino T., Muta I. Mechanical and superconducting properties of PIT-processed MgB2 wire after heat treatment // Supercond. Sci. Technol. 2003. V. 16. P. 1052–1058.
  3. Collings E.W., Sumption M.D., Bhatia M., Susner M.A., Bohnenstiehl S.D. Prospects for improving the intrinsic and extrinsic properties of magnesium diboride superconducting strands // Supercond. Sci. Technol. 2008. V. 21. P. 103001.
  4. Lei Z.Y., Yao C., Guo W.W., Wang D.L., Ma Y.W. Progress on the Fabrication of Superconducting Wires and Tapes via Hot Isostatic Pressing // Materials. 2023. V. 16. P. 1786.
  5. Gajda D., Morawski A., Zaleski A.J., Häßler W., Nenkov K., Rindfleisch M.A., Żuchowska E., Gajda G., Czujko T., Cetner T., Hossain M.S.A. The critical parameters in in-situ MgB2 wires and tapes with ex-situ MgB2 barrier after hot isostatic pressure, cold drawing, cold rolling and doping // J. Appl. Phys. 2015. V. 117. P. 173908.
  6. Liao X.Z., Serquis A., Zhu Y.T., Civale L., Hammon D.L., Peterson D.E., Mueller F.M., Nesterenko V.F., Gu Y. Defect structures in MgB2 wires introduced by hot isostatic pressing // Superconductor Sci. Techn. 2003. V. 16. № 7. P. 799–803.
  7. Gao Z.L., Santra S., Amirkhanlou S., Eardley E., Wort C., Grovenor C.R.M., Speller S.C. Microstructures and superconducting properties of MgB2 bulk samples processed by ultra-high pressure-assisted sintering // J. European Ceramic Soс. 2022. V. 42. № 16. P. 7481–7490.
  8. Park J.W., Ahn J.H. Superconducting properties of spark plasma sintered MgB2 // Rev. Adv. Mater. Sci. 2011. V. 28. P. 181–184.
  9. Bohnenstiehl S.D., Susner M.A., Dregia S.A., Sumption M.D., Donovan J., Collin E.W. Experimental determination of the peritectic transition temperature of MgB2 in the Mg–B phase diagram // Thermochim. Acta. 2014. V. 576. P. 27–35.
  10. МЭК (IEC) 61788-10 – Critical Temperature of Composite Superconductors by a Resistance Method.
  11. Кузнецова Е.И., Сударева С.В., Криницина Т.П., Блинова Ю.В., Романов Е.П., Акшенцев Ю.Н., Дегтярев М.В., Тихоновский М.А., Кисляк И.Ф. Механизм образования и особенности структуры массивных образцов соединения MgB2 // ФММ. 2014. Т. 115. № 2. С. 186–197.
  12. Кузнецова Е.И., Акшенцев Ю.Н., Есин В.О., Сударева С.В., Блинова Ю.В., Дегтярев М.В., Новожонов В.И., Романов Е.П. Механизмы образования массивной сверхпроводящей фазы MgB2 при высоких температурах // ФТТ. 2015. Т. 57. № 5. С. 859–865.
  13. Олейник Г.С. Структурные механизмы пластической деформации керамических материалов // Электронная микроскопия и прочность материалов. Сер.: Физическое материаловедение, структура и свойства материалов. 2014. № 20. С. 3–30.
  14. Mikheenko P. Dislocations as Origin of High Critical Current Density in Bulk MgB2 // 2019 IEEE 9th International Conference Nanomaterials: Applications & Properties (NAP), Odessa, Ukraine, 2019. P. 1–4.
  15. Кузнецова Е.И., Криницина Т.П., Блинова Ю.В., Дегтярев М.В. Вторичные фазы в сверхпроводящей керамике // ФММ. 2023. Т. 124. № 7. С. 644–652.
  16. Kovač P., Melišek T., Kopera L., Hušek I., Polak M., Kulich M. Progress in electrical and mechanical properties of rectangular MgB2 wires // Supercond. Sci. Technol. 2009. V. 22. P. 075026.
  17. Sobrero C.E., Malachevsky M.T., Serquis A. Core Microstructure and Strain State Analysis in MgB2 Wires with Different Metal Sheaths // Advanc. Cond. Matter Physics. 2015. V. 2015. Article ID 297363. http://dx.doi.org/10.1155/2015/297363.
  18. Salem N., Ding K., Rödel J., Fang X.F. Thermally enhanced dislocation density improves both hardness and fracture toughnessinsingle-crystal SrTiO3 // J. Am. Ceram. Soc. 2023. V. 106. P. 1344–1355.
  19. Porz L. 60 years of dislocations in ceramics: A conceptual framework for dislocation mechanics in ceramics // International Journal of Ceramic Engineering & Science. 2002. V. 4. № 4. P. 214–239.
  20. Криницина Т.П., Кузнецова Е.И., Блинова Ю.В., Раков Д.Н., Белотелова Ю.Н., Сударева С.В., Дегтярев М.В., Романов Е.П. Структура и стабильность сверхпроводящей сердцевины одножильного трубчатого композита MgB2/Nb,Cu с высоким критическим током // ФMM. 2014. Т. 115. № 6. С. 573—582 .
  21. Li S., White T., Laursen K., Tan T.T., Sun C.Q., Dong Z.L., Li Y., Zho S.H., Horvat J., Dou S.X. Intense vortex pinning enhanced by semicrystalline defect traps in self-aligned nanostructured MgB2 // Appl. Phys. Lett. 2003. V. 83. № 2. P. 314–316.
  22. Кузнецова Е.И., Криницина Т.П., Блинова Ю.В., Дегтярев М.В., Сударева С.В. Тонкая структура массивного сверхпроводника MgB2 после деформации и термической обработки // ФММ. 2017. Т. 118. № 4. С. 364–371.
  23. Галахов А.В. Неоднородность упаковки в порошковых компактах и прочность получаемой из них керамики // Огнеупоры и техническая керамика. 1997. № 5. С. 14‒19.
  24. Marczyk J., Hebda M. Effect of the Particle Size Distribution of Irregular Al Powder on Properties of Parts for Electronics Fabricated by Binder Jetting // Electronics. 2023. V. 12. P. 2733.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать