[發(fā)明專利]REBCO高溫超導(dǎo)塊體材料的制備方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210027806.0
• 申請(qǐng)日: 2012-02-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102584250A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚忻;顏士斌;程玲;李天宇
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C04B35/622
• 分類號(hào): C04B35/622;C04B35/45;C04B35/50
• 代理公司: 上海旭誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31220
• 代理人: 鄭立

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種REBCO高溫超導(dǎo)塊體材料的制備方法，特別涉及REBCO高溫超導(dǎo)塊體材料的熔融織構(gòu)生長(zhǎng)方法。

背景技術(shù)

稀土鋇銅氧(REBa₂Cu₃Ox，REBCO)高溫超導(dǎo)塊體材料在諸如磁懸浮力、磁性軸承、飛輪儲(chǔ)能和永磁體等方面具有許多潛在的應(yīng)用。而在應(yīng)用層面對(duì)塊材的要求一般為具有較大的尺寸，較高的臨界電流密度(Jc)。因此，大尺寸超導(dǎo)塊體材料的制備是制約塊體材料實(shí)際應(yīng)用的關(guān)鍵。熔融織構(gòu)法(MTG)則被普遍認(rèn)為是一種極具潛力的稀土鋇銅氧高溫超導(dǎo)塊體材料制備方法。在制備塊體材料過(guò)程中，往往需要將由超導(dǎo)粉末壓成的前驅(qū)體升至某一最高溫度(Tmax)使其充分溶化，然后快速降溫至生長(zhǎng)區(qū)間進(jìn)行生長(zhǎng)。最高溫在這一生長(zhǎng)過(guò)程中扮演著融化前驅(qū)體以及去除雜質(zhì)等關(guān)鍵作用，研究表明，單從最高溫對(duì)于雜質(zhì)的影響來(lái)考慮，高的最高溫有利于雜質(zhì)的消除，進(jìn)而有利于生長(zhǎng)過(guò)程中自發(fā)形核的抑制。并且，提升最高溫可以有效地?cái)U(kuò)大稀土鋇銅氧超導(dǎo)塊體的生長(zhǎng)窗口區(qū)間。但是另一方面，生長(zhǎng)過(guò)程中將前驅(qū)體溫度由最高溫降至生長(zhǎng)溫度時(shí)會(huì)有溶質(zhì)過(guò)飽和產(chǎn)生。顯然地，最高溫與生長(zhǎng)溫度的差別越大，產(chǎn)生的溶質(zhì)過(guò)飽和度越大，產(chǎn)生自發(fā)形核的可能性也就越大。當(dāng)降溫區(qū)間很大時(shí)，產(chǎn)生的過(guò)飽和度過(guò)大，會(huì)直接導(dǎo)致自發(fā)形核的出現(xiàn)而使得生長(zhǎng)失敗。因此，尋找一種生長(zhǎng)優(yōu)化方法解決從最高溫降溫至生長(zhǎng)溫度所產(chǎn)生的過(guò)大的溶質(zhì)過(guò)飽和度是保證塊體材料生長(zhǎng)的關(guān)鍵問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提出一種REBCO高溫超導(dǎo)塊體材料的熔融織構(gòu)生長(zhǎng)方法，降低自最高溫降至生長(zhǎng)區(qū)間時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大過(guò)飽和度，以解決現(xiàn)有的熔融織構(gòu)生長(zhǎng)方法從最高溫降溫至生長(zhǎng)溫度時(shí)產(chǎn)生自發(fā)形核，導(dǎo)致REBCO高溫超導(dǎo)塊體材料生長(zhǎng)失敗的技術(shù)問(wèn)題。

本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問(wèn)題，達(dá)到本發(fā)明的目的。

REBCO高溫超導(dǎo)塊體材料的制備方法，包括以下工序：

a)原料的配料混合，得到混合料；

b)研磨、煅燒處理，得到超導(dǎo)材料粗坯；

c)壓片，得到前驅(qū)體；

d)灼燒；

e)冷卻，得到所述REBCO高溫超導(dǎo)塊體材料；

其特征在于，所述工序e)冷卻包括以下步驟：

e₁)快速降溫至緩沖溫度區(qū)間，保溫；

e₂)快速降溫至生長(zhǎng)溫度，保溫；

e₃)淬火。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

本發(fā)明在最高溫以及生長(zhǎng)溫度之間引入一個(gè)緩沖溫度區(qū)間，在此區(qū)間保溫一段時(shí)間可有效地控制降溫時(shí)產(chǎn)生的溶質(zhì)過(guò)飽和，使其一直處于亞穩(wěn)態(tài)的區(qū)間內(nèi)而不產(chǎn)生自發(fā)形核。通過(guò)控制在緩沖溫度區(qū)間的保溫時(shí)間，可以有效地控制溶質(zhì)過(guò)飽和，進(jìn)而可以控制塊體材料的生長(zhǎng)速度以及抑制自發(fā)形核的產(chǎn)生。

在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟e₁)中所述快速降溫是以60-150℃/h的速率降溫。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟e₁)中所述的緩沖溫度區(qū)間是1055-1085℃。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述步驟e₁)中所述的保溫，時(shí)間是10-30分鐘。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述工序a)原料的配料混合是取123相稀土元素、211相稀土元素與銀元素，按照RE123+(10-40)mol％RE211+15wt％Ag的百分比混合均勻，也就是，按照RE123摻入10-40％摩爾百分比(相對(duì)于RE123)的RE211，再取RE123和RE211混合粉末與15％質(zhì)量百分比(相對(duì)于RE123)的Ag混合均勻。進(jìn)一步，所述123相稀土元素是Gd123、Nd123或Sm123；所述211相稀土元素是Gd211、Nd211或Sm211。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述工序b)研磨、煅燒處理是將所述混合料研磨，然后置于890-910℃的環(huán)境下進(jìn)行40-50小時(shí)以上的煅燒；煅燒完畢后再次研磨，然后再次置于890-910℃的環(huán)境下進(jìn)行40-50小時(shí)以上的煅燒。

在本發(fā)明的另一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述工序c)壓片，是將所述超導(dǎo)材料粗坯壓成圓形餅狀結(jié)構(gòu)。