Kim, S.H.;Kang, W.N.;Jun, B.H.;Lee, Y.J.;Kim, C.J.
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제19권1호
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pp.36-41
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2017
The effects of $MgB_4$ addition on the superconducting properties and the microstructure of in situ processed $MgB_2$ bulk superconductors were studied. $MgB_4$ powder of 1-20 wt.% was mixed with (Mg + 2B) powder and then pressed into pellets. The pellets of (Mg + 2B + $xMgB_4$) were heat-treated at $650^{\circ}C$ for 1 h in flowing argon. The powder X-ray diffraction (XRD) analysis for the heat-treated samples showed that the major formed phase in all samples was $MgB_2$ and the minor phases were $MgB_4$ and MgO. The full width at half maximum (FWHM) values showed that the grain size of $MgB_2$ decreased as the amount of $MgB_4$ addition increased. $MgB_4$ particles included in a $MgB_2$ matrix is considered to suppress the grain growth of $MgB_2$. The onset temperatures ($T_{c,onset}$) of $MgB_2$ with $MgB_4$ addition (0-10 wt.%) was between 37-38 K. The 20 wt.% $MgB_4$ addition slightly reduced the $T_{c,onset}$ of $MgB_2$ to 36.5 K. This result indicates that $MgB_4$ addition did not influence the superconducting transition temperature ($T_c$) of $MgB_2$ significantly. On the other hand, the small additions of 1-5 wt.% $MgB_4$ increased the critical current density ($J_c$) of $MgB_2$. The $J_c$ enhancement by $MgB_4$ addition is attributed not only to the grain size refinement but also to the possible flux pinning of $MgB_4$ particles dispersed in a $MgB_2$ matrix.
특수합금 등 금속분말을 이용하는 분말압연 공정을 적용하여 $MgB_2$ 판재를 제조하고 공정변수에 대한 특성을 조사하였다. 압연롤 간격 0.7 mm와 회전속도 0.7 rpm(~120 cm/min) 조건에서 두께 ~1 mm, 폭 ~100 mm, 그리고 길이 수 cm 크기의 $MgB_2$ 판재를 성공적으로 제조하였으며, 측정된 최고 밀도는 2.05 g/$cm^3$이고 이론 값 대비 약 78 %로 계산되었다. 분말압연 공정을 통해 최종 선재의 크기(특히 두께 측면에서)에 가깝게 공정을 시작할 수 있고 높은 충진 밀도를 유지할 수 있으므로 초전도 선재의 특성 향상과 더불어 생산 비용, 생산속도 측면에서도 매우 유리한 방법이 될 것이다. 또한 자기장하 $MgB_2$ 초전도 특성 향상을 위해 자속 고정점 역할을 할 다양한 도핑 물질(분말 형태 또는 액체 형태 등)을 첨가하는 공정에 있어서 도 본 분말압연 공정을 쉽게 적용될 수 있다.
Charcoal was used as a carbon source for improving the critical current density of $MgB_2$ and the effect of annealing temperature on the $J_c$ of $MgB_2$ was investigated. The charcoal powder used in this study was $1{\sim}2$ microns in size and was prepared by wet attrition milling. $MgB_2$ bulk samples with a nominal composition of $Mg(B_{0.95}C_{0.05})_2$ were prepared by in situ process of Mg and B powders. The powder mixture was uniaxially compacted into pellets and heat treated at temperatures of $650^{\circ}C\;-\;1000^{\circ}C$ for 30 minutes in flowing Ar gas. It was found that superconducting transition temperature of $Mg(B_{0.95}C_{0.05})_2$ decreased by charcoal additions which indicates the carbon substitution for boron site. $J_c$ of $Mg(B_{0.95}C_{0.05})_2$ was lower than that of the undoped $MgB_2$ at the magnetic fields smaller than 4 Tesla, while it was higher than that of the undoped sample especially at the magnetic field higher than 4 T. High temperature annealing seems to be effective in increasing $J_c$ due to the enhanced carbon diffusion into boron sites.
We have investigated the addition effect of NiO magnetic nanoparticles on crystal structure, microstructure as well as superconducting properties of $MgB_2$. NiO-added $MgB_2$ samples were prepared by the solid-state reaction method. The superconducting transition temperature ($T_c$) of 37.91 K was obtained for pure $MgB_2$, and $T_c$ was found to decrease systematically on increasing the addition level of NiO. X-ray diffraction (XRD) analysis revealed that no substitution of Ni for Mg in the lattice of $MgB_2$ was occurred. The microstructural analysis shows that the pure $MgB_2$ sample consists of plate shape $MgB_2$ grains, and the grains get refined to smaller size with the addition of NiO nanoparticles. At 5 K, high values of critical current density ($J_c$) were obtained for small amount NiO-added $MgB_2$ samples as compared to pure sample. The enhancement in $J_c$ could be attributed to the refinement of $MgB_2$ grains which leads to high density of grain boundaries in NiO-added $MgB_2$ samples.
We successfully fabricated C-doped ex-situ $MgB_2$ wires using two different methods such as mechanical alloying(MA) and combined process(CP) of in-situ and ex-situ. In the MA, the precursor powder was prepared with a mixture of $MgB_2$ and 1 at% C powders by planetary ball milling for 0-100 h. In the CP, on the other hand, C-doped $MgB_2$ powder was prepared with Mg, B, and C powders by in-situ process via compaction, sintering, and crushing. The powders prepared by two methods were loaded into Fe tube and then the assemblages were drawn by a conventional powder-in-tube technique. The MA treatment of C-added $MgB_2$ decreased the particles/grains size and resulted in C-doping into $MgB_2$ after sintering, improving the critical current density($J_c$) in high external magnetic field. For the C-doped $MgB_2$ wire by MA for 25 h, the $J_c$ was $4.1{\times}10^3A/cm^2$ at 5 K and 6.4 T, which was 5.9 times higher than that of pure and untreated $MgB_2$ wire. The CP also provided C-doping into $MgB_2$ and improved the $J_c$ in high magnetic field; the C-doped $MgB_2$ wire fabricated by CP exhibited a $J_c$ being 2.3 times higher than that of the ex-situ wire used commercial $MgB_2$ powder at 5 K and 6.0 T($2.7{\times}10^3A/cm^2\;vs.\;1.2{\times}10^3A/cm^2$).
Jeong Hun Yang;Jong Su You;Soo Kyung Lee;Kyu Jeong Song
한국초전도ㆍ저온공학회논문지
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제25권3호
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pp.22-27
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2023
Magnetic properties of MgB2 superconducting powder were investigated. M(H), the magnetic field H dependence of magnetization M, was measured and analyzed using a PPMS instrument. The MgB2 superconducting powder showed high critical current density Jc > ~ 107 A/cm2 and clean limit superconducting properties. The equilibrium magnetization Meq properties of MgB2 powders exhibiting various superconducting properties were studied. We find that the equilibrium magnetization Meq(H) properties of MgB2 powders showing conventional BCS properties deviate from the predictions of the standard local-London theory at temperatures below T = 19 K and are in good agreement with the generalized nonlocal-London theory. Nonlocal-London analysis was used to determine and analyze the nonlocal parameters. The temperature dependence of the London penetration depth values λ(T) was studied.
본 연구에서는 천년초의 줄기와 열매를 동결 건조하여 분말화 한 후 기능성 성분으로 Vit. $B_1$, $B_2$, $B_3$, 루틴 및 베타카로틴 등의 비타민, 식이섬유, 조 사포닌을 분석하고, 물리적 특성으로 pH 및 색도, 보수력, 보유력, 팽윤력, 용적밀도, 점액물질 함량 및 수분흡수량을 조사하였다. 천년초 분말의 비타민을 측정한 결과 비타민 C(ascorbic acid)의 함량이 가장 많았으며 줄기가 42.14 mg, 열매가 105.21 mg으로 줄기의 약 2배 이상 더 높게 나타났다. Lutein의 함량은 줄기가 열매 보다 약 2.3배 정도 더 높게 나타났으며 ${\beta}$-carotene의 함량은 열매가 줄기보다 약 2.9배 정도 높은 함량을 나타내었다. 비타민 B의 경우 줄기와 열매의 함량이 각각 비타민 $B_1$(thiamin)는 0.16 mg 및 0.15 mg, 비타민 $B_2$(riboflavin)은 0.08 mg 및 0.12 mg으로 아주 적은양이 함유되어 있었으며 비타민 $B_3$(niacin)은 0.92 mg 및 1.01 mg으로 나타났다. 식이섬유는 줄기에서 수용성 식이섬유가 45.24%, 불용성 식이섬유가 22.15%로 열매보다 높게 나타났다. 조 사포닌은 줄기가 19.30 mg/g, 열매가 25.10 mg/g으로 나타났다. 물리적 특성의 pH는 줄기가 pH 5.34, 열매가 pH 5.07로 약산성이었고 보유력을 제외한 보수력, 용적밀도 및 팽윤력은 줄기가 높게 나타났으며 점질물질의 함량과 수분흡수량도 줄기가 열매보다 더 높게 나타났다. 이러한 결과 보아 천년초에 함유되어 있는 비타민류, 식이섬유 등은 천연 기능성 소재로 이용 가능하며 물리적 특성을 잘 이용한다면 가공적성 및 제품의 기호성을 증진시키는데 유용한 식품소재가 될 것으로 기대된다.
In this work we synthesized both MgB2 and Carbon doped MgB2 superconductor with Ag addition via high energy milling and substituent heat treatment. Heat treatments were performed at $900\;^{\circ}C$ for 30 min in flowing Ar gas. We varied amount of Ag powder. In a range of Ag powder was 0~5wt%. The effect of Ag was correlated with superconducting properties. The results show a slight decrease in critical temperature ($T_c$) and a reduction of critical current density ($J_c$) at high fields for the Ag-doped samples as compared to the un-doped samples. Reduction of $J_c$ may be due to the formation of MgAg compound.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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