熔盐电脱氧制备单相Nb3Sn研究

论文摘要

Nb3Sn金属间化合物是典型的低温超导材料,主要应用于高能物理（HEP）和热核聚变（ITER）以及高场核磁共振（NMR）等磁体领域,具有优异的超导性能。本文采用熔盐电脱氧法,在CaCl2-NaCl熔盐中,以Nb2O5-SnO2混合金属氧化物粉末为原料经压制成型后烧结得到的固体片为阴极,以石墨坩埚为阳极,将混合金属氧化物电脱氧直接制备Nb3Sn金属间化合物。该方法是一种新颖的、绿色环保的生产工艺。本文采用SnO2预烧结和增加SnO2在Nb2O5-SnO2阴极片中配料比等方法抑制和补偿电脱氧产物中Sn的缺失,考查了不同制备方式对阴极片微观形貌及电脱氧结果的影响；在电脱氧反应过程中,考查了电压的大小及熔盐温度对电脱氧结果的影响；考查了Nb和Sn在原子比3：1的配比下的Nb2O5-SnO2阴极片在不同电解时间的电脱氧产物及阴极还原反应机理。实验结果表明：SnO2经过预烧结后,晶体颗粒尺寸有所增加,以经过预烧结的SnO2为原料与Nb2O5混合后所制阴极片的电脱氧产物中Nb3Sn含量增加；以Nb-Sn原子比为1：1,1.5：1和2：1的比例进行配料所制阴极片在800℃的熔盐温度,3.1V工作电压下电解13h可以制得单一相的Nb3Sn;确定了熔盐电脱氧方法制备Nb3Sn的反应历程。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 超导材料的性质及其分类
• 1.1.1 超导材料的性质
• 1.1.2 超导材料的分类
• 1.2 超导材料的应用
• 1.2.1 超导发电
• 1.2.2 高能加速器
• 1.2.3 超导输电
• 1.2.4 超导贮能
• 1.2.5 超导磁悬浮列车
• 1.2.6 核磁共振成像装置
• 1.2.7 超导电磁推进
• 3Sn超导材料'>1.3 Nb₃Sn超导材料
• 3Sn超导材料最初发展与研究进展'>1.3.1 Nb₃Sn超导材料最初发展与研究进展
• 3Sn超导材料研究现状和前景'>1.3.2 Nb₃Sn超导材料研究现状和前景
• 3Sn的各种制备工艺'>1.3.3 Nb₃Sn的各种制备工艺
• 1.4 FFC法介绍
• 1.5 本文研究目的和内容
• 1.5.1 本文研究目的和意义
• 1.5.2 本文研究内容
• 第2章 实验原理及实验方法
• 2.1 实验原理
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 实验流程
• 2.2.2 装置及原料
• 2.2.3 实验药品和仪器
• 2O₅-SnO₂阴极片制备方式对电脱氧效果的影响'>第3章 Nb₂O₅-SnO₂阴极片制备方式对电脱氧效果的影响
• 3.1 烧结方式阴极片微观形貌的影响
• 3.1.1 微波烧结
• 2预烧结'>3.1.2 SnO₂预烧结
• 2预烧结的阴极片电脱氧结果分析'>3.2 SnO₂预烧结的阴极片电脱氧结果分析
• 3.3 小结
• 第4章 不同配比阴极片电脱氧效果的影响
• 4.1 不同配比阴极片烧结后微观形貌分析
• 4.2 不同配比阴极片电脱氧产物分析
• 4.2.1 Nb/Sn原子比72:28阴极片电脱氧结果分析
• 4.2.2 Nb/Sn原子比1:1、1.5:1、2:1阴极片电脱氧结果分析
• 4.2.3 电脱氧过程中电流情况分析
• 4.3 小结
• 2O₅-SnO₂阴极片电脱氧机理分析'>第5章 Nb₂O₅-SnO₂阴极片电脱氧机理分析
• 第6章 结论
• 参考文献
• 致谢