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熔盐电脱氧制备单相Nb_3Sn研究

作　者: 王雪
导　师: 许茜
学　校: 东北大学
专　业: 冶金物理化学
关键词: Nb3Sn 电脱氧熔盐微观形貌反应机理
分类号: TM263
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
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内容摘要

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。

全文目录

摘要  5-6
Abstract  6-9
第1章绪论  9-19
  1.1 超导材料的性质及其分类  9-10
    1.1.1 超导材料的性质  9
    1.1.2 超导材料的分类  9-10
  1.2 超导材料的应用  10-12
    1.2.1 超导发电  10-11
    1.2.2 高能加速器  11
    1.2.3 超导输电  11
    1.2.4 超导贮能  11-12
    1.2.5 超导磁悬浮列车  12
    1.2.6 核磁共振成像装置  12
    1.2.7 超导电磁推进  12
  1.3 Nb_3Sn超导材料  12-17
    1.3.1 Nb_3Sn超导材料最初发展与研究进展  12-13
    1.3.2 Nb_3Sn超导材料研究现状和前景  13-14
    1.3.3 Nb_3Sn的各种制备工艺  14-17
  1.4 FFC法介绍  17
  1.5 本文研究目的和内容  17-19
    1.5.1 本文研究目的和意义  17
    1.5.2 本文研究内容  17-19
第2章实验原理及实验方法  19-25
  2.1 实验原理  19-20
  2.2 实验方法  20-25
    2.2.1 实验流程  20-22
    2.2.2 装置及原料  22-24
    2.2.3 实验药品和仪器  24-25
第3章 Nb_2O_5-SnO_2阴极片制备方式对电脱氧效果的影响  25-35
  3.1 烧结方式阴极片微观形貌的影响  25-30
    3.1.1 微波烧结  25-27
    3.1.2 SnO_2预烧结  27-30
  3.2 SnO_2预烧结的阴极片电脱氧结果分析  30-33
  3.3 小结  33-35
第4章不同配比阴极片电脱氧效果的影响  35-45
  4.1 不同配比阴极片烧结后微观形貌分析  35-36
  4.2 不同配比阴极片电脱氧产物分析  36-43
    4.2.1 Nb/Sn原子比72:28阴极片电脱氧结果分析  37-40
    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  40-42
    4.2.3 电脱氧过程中电流情况分析  42-43
  4.3 小结  43-45
第5章 Nb_2O_5-SnO_2阴极片电脱氧机理分析  45-51
第6章结论  51-53
参考文献  53-57
致谢  57

熔盐电脱氧制备单相Nb_3Sn研究

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