Высшие бориды и кислородсодержащие включения как возможные центры пиннинга в сверхпроводящих материалах на основе MgB${_2}$
А. В. Козырев$^{1}$, Т. А. Прихна$^{1}$, П. П. Барвицкий$^{1}$, А. В. Шатерник$^{1}$, В. Е. Шатерник$^{2}$
$^{1}$Институт сверхтвёрдых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, ул. Автозаводская, 2, 04074 Киев, Украина
$^{2}$Институт металлофизики им. Г. В. Курдюмова НАН Украины, бульв. Академика Вернадского, 36, 03142 Киев, Украина
Получена: 02.05.2019. Скачать: PDF
Проведено экспериментальное исследование влияния добавок титана (в виде металла, поливалентного оксида и карбида), а также карбида кремния, на формирование фаз и структуры сверхпроводящих материалов на основе MgB${_2}$, полученных из порошков магния и бора в условиях высоких давлений и температур (2 ГПа, 800–1050°C). Установлено, что присутствие титана и карбида кремния способствует сегрегации кислорода. При повышении температуры синтеза до 1050°C это приводит к образованию большого количества наноразмерных включений, способных выступать в качестве центров пиннинга. При добавлении оксида титана в материале образуется большое количество оксида магния (до 25 мас.%), при этом титан, как и в случае добавления порошка металла, связывает водород. Кроме формирования включений, содержащих кислород, легирующие добавки также оказывают влияние на распределение включений фаз высших боридов — их численность возрастает, а размер уменьшается до значений, сопоставимых с длинной когерентности, так что значительная их часть может быть центрами пиннинга. Этот эффект особенно хорошо заметен при добавлении титана (1050°C), но также наблюдается в присутствии карбида кремния. В результате увеличения количества центров пиннинга внесение легирующих добавок позволяет значительно увеличить плотность критического тока. При 20 К (0 Тл) в результате добавления 10% Ti плотность критического тока в образцах, полученных в условиях высоких давлений и температур (2 ГПа, 1050°C), удалось повысить от 4$\cdot10^{5}$ до 7$\cdot10^{5}$ А/см$^{2}$, а в результате добавления 10% SiC — от 9$\cdot10^{5}$ до 13$\cdot10^{5}$ А/см$^{2}$.
Ключевые слова: диборид магния, массивные сверхпроводники, центры пиннинга, плотность критического тока, термобарический синтез.
URL: http://mfint.imp.kiev.ua/ru/abstract/v41/i07/0863.html
PACS: 64.60.My, 64.70.K-, 64.75.g-, 74.25.Wx, 74.62.Bf, 74.62.Dh