Superconductivity of MgB2 composited with Mg-Zn alloys

The three-dimensional penetration method combined with semi-solid casting was used to fabricate metal-powder composite superconducting materials of MgB2 with magnesium alloys: MgB2/Mg - xwt% Zn (x = 1, 3, 6, 9). X-ray diffraction measurements indicated predominant peak patterns of MgB2 and a host alloy. Measured electrical resistivity (ρ) versus temperature showed a clear signal of superconducting transition at about 34 K for all the samples cut out from the composites. External field (H) dependence of ρ(T,H) provided upper critical field of about 5 T. A volume fraction of the superconducting state of the sample estimated from a low external field part of magnetization was almost the same as the nominal ratio of MgB2 powder against the host material. A magnetic hysteresis loop observed at 5 K suggested that an addition of Zn element to magnesium host-matrix little changed the critical current density (Jc). A comparison of the present results with the previous ones of MgB2/Mg-Al-Zn systems confirmed that simultaneously doped Al and Zn were necessary to enhance Jc. Specific heat measurements of the sample with an external field showed that the bulk superconductivity of MgB2 was well conserved in the composites.

Metodę trójwymiarowego zagęszczania w połączeniu z odlewaniem w stanie stało-ciekłym użyto do wytworzenia kompozytowych materiałów nadprzewodzących proszku MgB2 ze stopami magnezu MgB2/Mg - x %.wag Zn (x = 1, 3, 6, 9). Rentgenowskie pomiary dyfrakcyjne wykazały obecność wyraźnych pików od MgB2 i osnowy. Oporność elektryczna (ρ) mierzona w zależności od temperatury zawierała wyraźny sygnał przejścia nadprzewodzącego około 34 K dla wszystkich próbek wyciętych z kompozytów. Zależność ρ(T, H) od zewnętrznego pola (H) pokazała górna krytyczna wartość pola 5 T. Udział objętościowy próbki w stanie nadprzewodzącym oszacowany z niskiej części zewnętrznego pola magnetyzacji był prawie taki sam jak stosunek nominalnej zawartości proszku MgB2 do materiału osnowy. Pętla histerezy magnetycznej obserwowana przy 5 K sugeruje, ze dodatek Zn do osnowy magnezowej niewiele zmienia gęstość prądu krytycznego (Jc). Porównanie obecnych wyników z wcześniej uzyskanymi dla układów MgB2/Mg-Al-Zn potwierdziło, ze do zwiększenia Jc konieczne jest jednoczesne domieszkowane Al i Zn. Pomiary ciepła właściwego próbki w zewnętrznym polu wykazały, ze nadprzewodnictwo MgB2 zostało dobrze zachowane w kompozytach.