2001年,科学家们发现金属间化合物二硼化镁(MgB2)的超导转变温度高达39 K,达到了BCS理论传统超导体的极限,引起了人们极大的兴趣。与钙钛矿类结构的氧化物高温超导材料相比,MgB2超导体具有以下优势：晶体结构简单,原材料成本较低,各向异性小,相干长度大,晶界对输运电流的抑制不明显,可以承载很高电流。因此,被认为在20 K左右温区,无液氦制冷条件MRI应用领域有显著的优势。但是,目前存在三个问题影响MgB2的实际应用：第一,其临界电流密度Jc随外场升高迅速降低；第二,MgB2在原位粉末套管法(in-situ PIT)制备中,金属阻隔层会与前驱粉反应,生成的扩散层使线材的传输超导电性发生退降；第三,MgB2线材的机械性能较差,制约了其磁体应用范围。所以,如何采取有效手段,提高MgB2线材的磁场载流能力,抑制界面反应,增强线材的力学性能,使其更好地满足实际应用需要,成为实用化超导材料的研究热点。所以,本论文的研究工作主要为下述三方面：第一,本文研究了无定形纳米碳粉掺杂对MgB2线材结构和性能的影响。用in-situPIT制备了不同C掺杂量的MgB2线材。结果表明,对于MgB2-xCx(x=0,0.05,0.10, 0.15)线材样品,随C掺杂量增大,MgB2(110)峰向高角方向漂移,(002)峰基本不变,说明掺杂C主要取代MgB2晶体结构中的B原子位置,引起a轴晶格常数减小,由于对Mg原子层影响不大,所以c轴晶格常数不变。同时,无定形纳米C掺杂会抑制MgB2的超导转变温度Tc,表现在Tc随掺杂量的增大而降低,x=0.1的C掺杂量,可有效改善MgB2线材的性能。而热处理温度的升高有利于C原子进入MgB2晶体结构,更好地起到掺杂和替代的作用。第二,通过Nb-B扩散偶首次详细研究了前驱粉B与金属Nb在烧结时的扩散行为。Nb-B扩散偶结果表明,在低于650℃的热处理中,Nb-B扩散层不可见,750℃时,Nb-B轻微扩散,随热处理温度升高,Nb-B扩散层增厚,Nb-B界面层产物主要是NbB2,还有少量的NbB,正是这两种产物阻碍了超导电流的传输。高温(高于850℃)处理的样品,Nb-B界面层出现非常明显且厚的扩散层,可以阻断超导电流进入MgB2芯丝。根据Nb-B扩散偶的实验结果,我们微量调整前驱粉Mg：B的比例,从一定程度上,抑制了in-situ PIT制备MgB2/Nb/Cu线带材中Nb-B的扩散行为,达到了改善传输超导电性的目的。结果显示,对于750℃和850、950℃热处理,最佳的Mg：B比例分别是1.03：2和1.05：2。第三,本论文首次研究了不同导体结构线材的机械性能。发现6芯线材的室温拉伸强度最大,同时,它的抗弯曲性能也是最优的。并在此基础上,对比了三种不同增强材料(Cu、Cu-Nb、NbTi)对提高线材整体机械性能的影响。SEM和应力应变曲线等结果均表明：用于脉冲磁体的高强高导Cu-Nb微观复合材料非常适合作为MgB2线带材的增强芯。相比之下,Cu质地软,对线材的增强作用不大,而NbTi又过硬,不利于拉拔加工进行,退火对改善NbTi增强线材加工连续性的效果也不明显。750℃处理的Cu-Nb增强线材屈服强度在结果样品中是最大的。传输电性结果表明,在20 K,1.5 T测试条件下,70 MPa拉伸应力前后,其临界电流值Ic均超过190 A,同时,10～30 K,零场下其电阻率也是最低的。根据简化计算,750℃的Cu-Nb增强线材机械性能达到了1T磁场以下的应用要求。由于高强高导Cu-Nb微观复合材料的力学性能受Nb芯丝尺寸的影响很大,所以,我们根据Cu-Nb材料在拉拔加工中硬化严重的特点,引入合理的中间退火处理以去除应力,制备了一系列不同芯数结构Cu-Nb材料增强的6芯MgB2圆线,分别是91芯Cu-Nb、853芯Cu-Nb和8532(853×853)芯Cu-Nb增强的MgB2圆线。通过这种方式,使MgB2线材在保持传输超导电性的基础上,同时具有Cu-Nb材料的高强度优点。热处理前后,增强线材样品的室温拉伸结果如我们预料一致,Cu-Nb增强芯中Nb芯丝的细化从很大程度上改善了MgB2复合线的力学性能。但是,在提高机械性能的同时,由于冷拉拔中间退火不利于in-situ PIT制备MgB2线材,热处理后的复合线材,其超导电性出现不同程度退化。对传输超导电性结果分析后,我们认为,Cu-Nb微观复合材料二次组装(8532芯)是作为MgB2线带材增强芯的极限,而继续增强MgB2线带材,增强芯Cu-Nb的Nb芯丝需要进一步细化,这将会需要更多的退火去应力处理,更加不利于in-situ PIT制备MgB2线材。