Высшие бориды и кислородсодержащие включения как возможные центры пиннинга в сверхпроводящих материалах на основе MgB2
А. В. Козырев1, Т. А. Прихна1, П. П. Барвицкий1, А. В. Шатерник1, В. Е. Шатерник2
1Институт сверхтвёрдых материалов им. В. Н. Бакуля НАН Украины, ул. Автозаводская, 2, 04074 Киев, Украина
2Институт 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 MgB2, 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⋅105 до 7⋅105 А/см2, а в результате добавления 10% SiC — от 9⋅105 до 13⋅105 А/см2.
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