MgB2是目前发现的临界温度最高的简单、稳定的金属化合物超导材料,超导转变温度达到39K。由于其结构和组成简单,易于制作和加工,且超导电流不受晶界连通性的限制,因此有着广阔的应用前景。本文采用石墨烯与金属纳米颗粒共同掺杂对MgB2超导性能展开研究,掺杂金属分别选用Ni或Cu纳米颗粒,采用传统的块材工艺进行烧结,并确定最佳的共掺杂实验参数。结合粉末烧结理论、差热分析技术、显微组织观察等手段,对石墨烯与金属纳米颗粒共掺杂对MgB2块体进行了系统的研究。主要检测手段有X-射线衍射技术、电子显微技术和综合物理性能测量系统,分别用来确定MgB2样品的相组成、微观形貌组织及其超导性能。此外,以石墨烯为载体,通过化学还原法制备Ni负载石墨烯前驱体粉末,将前驱体掺杂进入MgB2超导样品,分析其组织形貌和超导性能。本论文主要内容及获得的结论有:利用高温差式扫描量热仪对石墨烯和纳米Ni共掺杂的MgB2样品进行烧结,并同步监控共掺杂对MgB2相的形成过程产生的影响。本文利用Mg-Ni在低温下形成共晶液相,可以加速Mg和B颗粒的扩散进程,从而形成大量的固溶活化区域,Mg和B可以在这个区域更快地合成MgB2。所以这种共晶液相可以更快地加速原子间的扩散速率,而且在促进Mg和B反应的同时,也缩短了烧结的时间。XRD图像中在60°的衍射峰发生了偏移,说明石墨烯的掺杂发生了原子取代,即碳原子会部分取代MgB2晶格中的B原子,这种原子的取代会引起晶格的畸变,形成磁通钉扎的中心。高磁场下临界电流的降低主要是Ni有铁磁性,影响其超导性能。进一步利用化学还原法制备了 Ni负载石墨烯前驱体粉末,从SEM和TEM图像中可以看出Ni已经均匀的分布在石墨烯的基体上,进一步避免石墨烯的团聚,所得Ni纳米颗粒的尺寸在10nm左右。通过对MgB2超导体进行掺杂,由于Ni的含量很少,生成的第二相MgNi2.5B2很少,不足以作为有效的磁通钉扎中心,更重要的是Ni有铁磁性,导致高磁场下临界电流的降低。实验选取石墨烯和纳米Cu对MgB2超导体进行掺杂,研究不同掺杂量对MgB2成相过程及其超导性能的影响。对比在高温和低温烧结石墨烯和纳米Cu共掺杂MgB2的试样,从XRD图谱可知,低温共掺杂的样品出现了 Mg2Cu的相,高温掺杂的样品出现了 MgCu2,说明随着温度的升高,Mg不断挥发,第二相从Mg2Cu就变成了 MgCu2。从SEM图像也可以看到低温共掺杂烧结的样品合成的MgB2晶粒更小,细小的晶粒也会提供更多的晶界,这些都可能作为有效的磁通钉扎中心,因此高磁场下临界电流密度有所提高。经过掺杂Cu与Ni纳米颗粒的对比,可以说明铁磁性材料会严重降低超导电流的传输过程,因此在选用套管材料的时候,应尽量避免铁磁性材料。