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本论文对超导体的发展历史进行了简单介绍,简述了超导二元结构模型以及新超导材料的探索途径和方法。主要研究了Mg-Ni(Co)-B体系新化合物的晶体结构和物理性能以及Mg-Ni-B体系富Ni区固相线以下的相关系。主要研究内容包括:
1.利用固态烧结法合成了新三元化合物MgNi7B3,并对其结构和物理性能进行了研究。研究发现,该三元化合物的晶体结构为四方晶系,空间群I4l/amd(no.141),点阵常数为a=0.74877(2)nm,c=1.54879(4)nm,与ErNi7B3同构。Rietveld精修得到Rp=-4.96%,Rwa=7.02%。MgNi7B3样品的磁性在低温下表现为类自旋玻璃行为,自旋冻结温度Tf为13K。从液氦温度到室温,其电阻特性表现为良好的金属性。
2.利用固态烧结法合成了新三元化合物Mg3+xNi7-xB2,并对其晶体结构、固溶度、物理性能以及Cu的掺杂效应进行了研究。Mg3+xNi7-xB2为三方晶系的化合物,空间群为R-3m(no.166),与化合物Ca3Ni7B2同构。Mg3+xNi7-xB2固溶体中,x的取值范围为0<x<1。Mg3.17Ni6.83B2和Mg3.58Ni6.42B2的磁性都表现为类自旋玻璃行为,它们的自旋冻结温度Tf都在33K附近。增加Cu的掺杂量可以使得自旋冻结温度Tf减小,电性测量显示,样品均呈现为良好的金属性。
3.研究了Mg-Ni-B体系富Ni区固相线以下的相关系,并确认了Mg-Ni-B体系中存在8个三元化合物,分别为MgNi3B2、Mg3Ni20B6、MgNiTB3、Mg3+xNi7-xB2、Mg4Ni2B、Mg4Ni21B15、MgNi3B和MgNi8B11。
4.利用固态烧结法合成了C6Cr23结构类型的新三元化合物Mg1.36Co21.64B6及其掺Ni固溶体Mg3-xCo20-yNiyB6的系列样品。Mg1.36Co21.64B6的晶体结构为立方晶系,空间群为Fm-3 m(no.255),晶胞参数为a=1.0556(1)nm,与Mg3Ni201B6同构。Rietveld精修结果为:Rwp=12.70%,Rp=8.68%,S=1.32。该化合物是个亚稳相,在高温下长时间处理将使其分解,在高温合成后,于常温下可长时间稳定存在。在Mg3-xCo20-yNiyB6固溶体中,Co原子与Ni原子是完全固溶的。当0≤y≤18时,该固溶体表现为铁磁性,并且随着Ni含量的增加,临界温度Tc线性下降。