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Thèse Année : 2012

Fabrication and superconducting properties of MgB2/Nb/Cu wires with chemical doping by using Powder-In-Tube (PIT) method

Fabrication et propriétés physiques de conducteurs multifilamentaires MgB2 dopés au carbone

Résumé

Mono- and multi-filamentary MgB2 wires sheathed with Nb/Cu composite tube have been elaborated by in-situ powder-in-tube (PIT) technique, pure or with carbon and TiC doping, and heat treated between 600 and 950 °C. The structural and physical properties of the wires were investigated by XRD, SEM, magneto-optical imaging, magnetization, etc. Substitution of B for C depresses Tc slightly but enhances the flux pinning, with the result of optimized performances of Jc(H) in high field, with a partial amorphous C substitution and a control of the processing parameters. For the samples reacted at high temperature, there is a diffusion layer at the interfacial region between the Nb sheath and MgB2, which is non-superconducting and obstructs the current transmission : the best heat treatment for the MgB2 wires with Nb as the barrier layer should be lower than 750 °C. The Cu-clad 6-, 12-, and 36-filamentary MgB2 wires with Nb buffer layer also have been fabricated by the in-situ PIT method. To improve the strength of wires, the Nb-core was used as the central filament. The results show that the in-situ PIT technique can be used to produce long length multifilamentary MgB2/Nb/Cu wires, as a result of the well workability of the composite.
Des conducteurs mono- ou multi-filamentaires de MgB2 dans une gaine Nb/Cu ont été élaborés par une technique PIT (Powder-In-Tube), purs ou dopés au carbone ou TiC, et traités thermiquement entre 600 et 950 °C. Nous avons étudié leurs caractéristiques structurales et leurs propriétés physiques par des mesures de RX, MEB, imagerie magnéto-optique, aimantation, etc. La substitution de B par C diminue légèrement la Tc mais augmente le piégeage du flux, améliorant ainsi le courant critique Jc(H) en fort champ. Nous avons mis en évidence que pour les températures de traitements thermiques supérieures à 750 °C, il apparaît une couche de diffusion résistive à l'interface entre la gaine Nb et MgB2 qui empêche le transfert du courant entre la matrice et le supraconducteur. Par suite, les meilleures performances de Jc sont obtenues pour un traitement à 700 °C par des mesures de courant de transport et pour 800 °C par des mesures d'aimantation, insensibles à cette couche de diffusion. Nous avons fabriqué des conducteurs de 6, 12 ou 36 filaments de MgB2 avec des barrières de Nb dans une matrice de cuivre par la méthode PIT, en utilisant un filament central de Nb pour renforcer mécaniquement le conducteur. Nos résultats montrent que cette technique peut être utilisée pour produire des conducteurs MgB2/Nb/Cu de longueur kilométrique grâce à la bonne fonctionnalité du composite.
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Dates et versions

tel-00950672 , version 1 (21-02-2014)
tel-00950672 , version 2 (06-05-2014)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00950672 , version 1

Citer

Qinyang Wang. Fabrication and superconducting properties of MgB2/Nb/Cu wires with chemical doping by using Powder-In-Tube (PIT) method. Materials Science [cond-mat.mtrl-sci]. Université Joseph-Fourier - Grenoble I, 2012. English. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00950672v1⟩
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