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SCOPUS
Improved transport critical current properties in glycerin-doped MgB<sub>2</sub> wire using milled boron powder and a solid-state reaction of 600 °C
저자
Jun, Byung-Hyuk ; Kim, Jung Ho ; Kim, Chan-Joong ; Choo, Kee Nam
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2015
작성언어
-주제어
등재정보
SCI,SCIE,SCOPUS
자료형태
학술저널
수록면
794-798(5쪽)
제공처
<P><B>Abstract</B></P> <P>We adopted simultaneously three effects of milling, carbon (C) doping and solid-state reaction to improve critical current properties of MgB<SUB>2</SUB> superconducting wire. The influences of heat-treatment temperature, including a conventional solid–liquid reaction of 650–1000 °C and a solid-state reaction of 600 °C below the melting point (650 °C) of Mg powder, were examined on the transport superconducting properties of <I>in situ</I> powder-in-tube (PIT) processed MgB<SUB>2</SUB>/Fe wires using ball-milled and glycerin-treated boron (B) powder. The aims of the mechanical milling and liquid glycerin treatment of the B powder were to reduce the grain size of the MgB<SUB>2</SUB> and achieve homogeneous C incorporation into the MgB<SUB>2</SUB>, respectively. The superconducting properties of MgB<SUB>2</SUB> wires heat-treated in the range of 650–1000 °C were investigated, and it was also investigated as to whether the C incorporation occurred even in a low-temperature solid-state process of 600 °C, thus resulting in an improvement of the superconducting properties by obtaining both high grain boundary density and C substitution effects. The MgB<SUB>2</SUB> phase formation, actual C substitution amount, full width at half maximum (FWHM), critical temperature (<I>T</I> <SUB>c</SUB>), magnetic field dependence of transport critical current density (<I>J</I> <SUB>c</SUB>) and temperature dependence of the upper critical field (<I>H</I> <SUB>c2</SUB>) were evaluated for glycerin-doped MgB<SUB>2</SUB>/Fe wires fabricated at different heat-treatment temperatures. The glycerin-doped MgB<SUB>2</SUB> wire using milled B powder heat-treated at a solid-state of 600 °C showed the highest transport <I>J</I> <SUB>c</SUB> values at 4.2 K over the entire applied field regime. It was revealed that the grain boundary density was higher and that the C substitution also occurred by a low temperature heat-treatment process, which led to a higher <I>J</I> <SUB>c</SUB>. In addition, a solid–solid diffusion reaction with the pre-treated B powder resulted in poor crystallinity, which enhanced <I>H</I> <SUB>c2</SUB> and improved <I>J</I> <SUB>c</SUB>.</P> <P><B>Highlights</B></P> <P> <UL> <LI> PIT MgB<SUB>2</SUB>/Fe wires were fabricated using ball-milled and glycerin-treated B powder. </LI> <LI> The influences of heat-treatment temperature were investigated. </LI> <LI> We adopted simultaneously 3 effects of milling, C doping and solid-state reaction. </LI> <LI> Transport <I>J</I> <SUB>c</SUB>, <I>H</I> <SUB>c2</SUB> and <I>H</I> <SUB>irr</SUB> of three effects-adopted MgB<SUB>2</SUB> wire could be enhanced. </LI> </UL> </P> <P><B>Graphical abstract</B></P> <P>We adopted simultaneously three effects of milling, C doping and solid-state reaction to improve critical current properties of <I>in situ</I> PIT processed MgB<SUB>2</SUB> superconducting wire. As a result, the glycerin-doped MgB<SUB>2</SUB> wire using milled B powder heat-treated at a solid-state of 600 °C showed the highest transport <I>J</I> <SUB>c</SUB> values at 4.2 K over the entire applied field regime. The C incorporation occurred even in a low temperature solid-state process of 600 °C, thus resulting in an improvement of the superconducting properties by obtaining both high grain boundary pinning and C substitution effect.</P> <P>[DISPLAY OMISSION]</P>
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