[發(fā)明專利]一種β-FeSe超導(dǎo)陶瓷及兩步燒結(jié)制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210591594.9
• 申請日: 2012-12-28
• 公開（公告）號: CN103910527A
• 公開（公告）日: 2014-07-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳云翼;郜健
• 申請（專利權(quán)）人: 北京有色金屬研究總院
• 主分類號: C04B35/515
• 分類號: C04B35/515;C04B35/64
• 代理公司: 北京北新智誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11100
• 代理人: 劉茵

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及超導(dǎo)材料領(lǐng)域，具體涉及一種利用新型燒結(jié)工藝制備具有PbO形式結(jié)構(gòu)的β-FeSe超導(dǎo)陶瓷的方法。

背景技術(shù)

近年來，F(xiàn)e基超導(dǎo)材料的發(fā)現(xiàn)引發(fā)了超導(dǎo)界研究人士很大的興趣，希望從這種新的路徑去尋找高溫超導(dǎo)材料[H.Takahashi，K.Igawa，K.Arii，Y.Kamihara，M.Hirano，H.Hosono，Nature，453，376(2008)；Y.Kamihara，T.Watanabe，M.Hirano，andH.Hosono，J.Am.Chem.Soc.，130，3296(2008)；A.Subedi，L.Zhang，D.J.Singh，andM.H.Du，Phys.Rev.B，78，134514(2008)；M.D.Norman，Physics，1，21(2008)]。在這種新型的Fe基的超導(dǎo)材料中，鐵硒(FeSe)，由于其相對較低的制備溫度，以及與FeAs為基礎(chǔ)的超導(dǎo)復(fù)合材料相比很低的原材料毒性，引起了人們極大的關(guān)注并為此投入了大量的研究。FeSe(根據(jù)相圖[H.Okamoto，J.Phase?Equilib.12，383(1991)]，在這里稱為β-FeSe)具有最簡單的晶格結(jié)構(gòu)(PbO形態(tài))，由FeSe4八面體層疊加組成[F.C.Hsu，J.Y.Luo，K.W.Yeh，T.K.Chen，T.W.Huang，P.M.Wu，Y.C.Lee，Y.L.Huang，Y.Y.Chu，D.C.Yan，and?M.K.Wu，PNAS，105，14262(2008)]。

常用的固態(tài)燒結(jié)的方法采取的是一步燒結(jié)的過程[Xiaoding?Qi，Jiun-Yi?Wang，Chi-Jung?Hung，and?Jui-Chao?Kuo，Karen?Yates?and?Lesley?Cohen，Journal?ofAmerican?ceramic?society，93，3195(2010)]。對于FeSe來說，一步燒結(jié)方法制備的陶瓷雜相相對含量較大，而且由于Se的揮發(fā)，制備的陶瓷本身致密性不高，孔洞較多。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，本發(fā)明提供一種β-FeSe超導(dǎo)陶瓷兩步燒結(jié)制備方法，該方法制得的陶瓷為隨機(jī)取向，陶瓷致密，表面光滑，與采用常規(guī)一步燒結(jié)方法制得陶瓷相比，具有更高的體密度和更好的超導(dǎo)特性。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，辦發(fā)明包括如下技術(shù)方案：

一種β-FeSe超導(dǎo)陶瓷兩步燒結(jié)制備方法，方法包括以下步驟：

A.預(yù)燒：稱取Fe粉和Se粉，其中Se粉的量較化學(xué)計(jì)量比過量5-15mol％，將兩種原料混合、研磨、壓片，制成樣品塊體；將樣品塊體放入石英管中封管并抽真空；將放有樣品塊體的真空石英管放入管式爐進(jìn)行預(yù)燒，預(yù)燒的溫度為300-400℃，時(shí)間為2-5小時(shí)，升溫的速度為每小時(shí)30-80℃；

B.第一步燒結(jié)：將預(yù)燒完的塊體搗碎，再次進(jìn)行研磨、壓片；同樣將塊體放入石英管，封管并抽真空；隨后將放有塊體的真空石英管放入管式爐進(jìn)行第一步燒結(jié)，溫度為410-700℃，時(shí)間為10-20小時(shí)；

C.第二步燒結(jié)：將第一次燒結(jié)完的塊體，搗碎，再次進(jìn)行研磨、壓片；將塊體放入石英管，封管并抽真空；隨后將放有塊體的高真空石英管放入管式爐進(jìn)行第二步燒結(jié)，溫度為700-800℃，時(shí)間為20-40小時(shí)。

如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟A中Fe粉和Se粉的純度分別為95-98％和98-99％；研磨后混合粉體的粒度為0.2-0.4mm；壓片步驟是在20-40MP下進(jìn)行。

如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟A中石英管中真空度為5×10^-4～5×10^-5P。

如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟B中壓片采用等靜壓設(shè)備，在30～50MP下進(jìn)行。

如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟B中第一步燒結(jié)的升溫過程中，室溫至300℃升溫速度為每分鐘1-2℃，300℃以上升溫速度為每分鐘5-10；降溫過程中400℃以上降溫速度為每分鐘一度，400℃以下自然降溫。

如上所述的方法，優(yōu)選地，所述步驟C中第二步燒結(jié)的升溫過程中，室溫至300℃升溫速度為每分鐘1-2℃，300℃以上升溫速度為每分鐘5-10；降溫過程中400℃以上降溫速度為每分鐘一度，400℃以下自然降溫。

如上所述的方法，優(yōu)選地，所述方法包括如下步驟：

a.準(zhǔn)備原料：