| 随着温度的升高，粉粒振动加剧，晶核生长区会有更多的镁和硼原子，原子运动加剧，这有利于提高初始晶核结合概率和晶核生长速率。因此，温度较高时晶粒较大。这一推论与文献[11]中的试验结论一致。初始晶核形成以后，如果不是与另一初始晶核相遇，而是与硼原子不断相遇，并且反应温度有利于形成硼原子之间的化学结合键，则有可能形成MgB和MgB等其它多硼化物。因此，MgB和MgB除了来源于高温下MgB分解以外，在MgB晶核生长过程中，也可能由初始晶核生成MgB和MgB等。硼的原子半径和原子质量皆比镁的小很多，温度升高时运动更加剧烈，B-B相遇机会增加。因此，高温时有利于MgB和MgB等的形成，这一推论与文献[14-15]中的实验结果基本一致。如果硼的比例大于化学计量比，B-B相遇机率曾大，也有利于MgB和MgB的形成，这一推论与文献[16]中的计算相图一致。文献[17]中MgB晶粒螺旋式和台阶式两种生长方式可借助MgB晶核生长模式予以解释。
4.结论
利用杂化轨道理论、前线分子轨道理论和粉末反应理论，研究了MgB晶核的形成及晶核生长过程。这一过程可分为三步，1.两种粉粒相互接触，挤压在一起发生相位相反的强迫微幅振动，使得两种原子从其表面脱出，产生MgB晶核的形成和生长区；2.首先是两个硼原子相遇，价电子发生sp杂化，形成B，镁原子从B的空π轨道正号一侧与其相遇，镁的两个价电子填满π轨道，形成π键，生成MgB，此即为MgB初始晶核。3.当两个初始晶核以含有镁离子的一面与不含镁离子的一面相遇时，由于静电吸引结合在一起，形成晶核沿c轴的生长；当两个初始晶核以相同的杂化轨道平面方向，沿a轴，以外露的杂化轨道“头对头”相遇重叠时，构成σ键，形成晶核沿a轴的生长。晶核生长过程中镁离子在其周围电子电场作用下偏离原来的位置，最终处于两层硼的六角中心位置，π键演化成共轭大 键。沿a轴和c轴以相等的碰撞接触概率和生长速率同时进行，最终形成MgB单晶晶粒。
这种晶核的形成及生长过程，只是一种定性的分析，还有许多地方需要做进一步的计算和试验检验。
参考文献
1 Nagamatsu J,Nakagawa N,Muranka T,et a1.Superconductivity at 39 K in magnesium diboride[J].Nature,2001,410:63
2 Morton E Jones,Richard E March.The preparation and structure of magnesium boride,MgB [J],J Am Chem Soc.,1954,76:1434
3 H. Fang, G. Liang. Effects on superconducting properties of Fe-sheathed MgB2 tapes dual doped withnanosized C and nanosized TiC[J]. Advances in Cryogenic Enginnering, 2010,56:289.
4 G. Liang, H. Fang, S. Guchhait, C. Hoyt, and J.T. Markert. Effects of sintering temperature on superconductivity in Ti-sheathed MgB2 wires[J]. Advances in Cryogenic Engineering, 2010, 56: 281.
5 T. Nakane , K. Takahashi, H. Kitaguchi, H. Kumakura. Fabrication of Cu-sheathed MgB2 wire withhigh Jc–B performance using a mixture of in situ and ex situ PIT techniques[J]. Physica C 2009, 469: 1531–1535
6 Kambara M Babu N H,Sadki E S,et a1.High intergranular critical currents in metallic MgB superconductor[J].Supercond Sci Techn.,2001,14:L5
7 Flukiger R,Suo H L,Musolino N,et a1.Superconducting properties of MgB tapes and wires[J].Physica C,2003,385:286
8 刘春芳,用机械合金化粉制备MgB 带[J]。稀有金属快报,2003, 9:16.
9 王明景,陈秀娟,超导体MgB 合成方法的研究现状[J]。 4/5 首页 上一页 2 3 4 5 下一页 尾页 |
