[發明專利]一種低成本單疇GdBCO超導塊材的制備方法

有效

• 申請號: 201310304070.1
• 申請日: 2013-07-18
• 公開（公告）號: CN103361711A
• 公開（公告）日: 2013-10-23
• 發明（設計）人: 楊萬民;淵小春;張龍娟
• 申請（專利權）人: 陜西師范大學
• 主分類號: C30B1/10
• 分類號: C30B1/10;C30B29/22;C04B35/45
• 代理公司: 西安永生專利代理有限責任公司 61201
• 代理人: 高雪霞

技術領域

本發明屬于高溫銅氧化物超導材料技術領域，具體涉及到一種降低單疇釓鋇銅氧(GdBCO)超導塊材制備成本的方法。

背景技術

單疇稀土鋇銅氧高溫超導塊材(R-Ba-Cu-O，其中R為稀土元素，如Yb、Y、Gd、Sm、Nd等)具有較高的臨界溫度和臨界電流密度、大的磁懸浮力、強的磁通捕獲能力、以及良好的自穩定磁懸浮特性，是目前國際上重點研究的最具應用潛力的高溫超導材料之一，受到人們的普遍關注，是一種很有發展潛力的高技術材料。這一優勢為該類材料的應用奠定了基礎，特別是在超導磁懸浮軸承、儲能飛輪以及超導電機和發電機等研制方面具有良好的應用前景。在制備單疇稀土鋇銅氧超導塊材的過程中，常用的方法主要有兩種：一種是傳統的頂部籽晶熔融織構生長工藝(Top?Seeded?Melt?Textured?Growth，簡稱TSMTG)，另一種是較晚發展起來的頂部籽晶熔滲生長工藝(Top?Seeded?Melt?Infiltration?Growth，簡稱TSMIG)。

隨著研究的深入，TSMIG受到了越來越多研究者的關注，已有結果表明，TSMIG工藝可以有效地解決傳統熔融織構生長工藝中存在的問題，例如樣品的收縮、變形、內部存在大量氣孔和宏觀裂紋、液相流失嚴重、R₂BaCuO₅粒子的局部偏析等。采用傳統的熔滲生長工藝制備單疇GdBCO超導塊材時，一般是將用Gd₂BaCuO₅相粉末壓制成的固相先驅塊放置在富Ba、Cu液相源塊上，液相源塊由等摩爾比的GdBa₂Cu₃O_7-δ和Ba₃Cu₅O₈(Ba₃Cu₅O₈是BaCuO₂與CuO摩爾比為3:2的混合物)混合壓制而成。在熱處理過程中，液相源塊熔化，使其中的富Ba、Cu液相上滲到上面的Gd₂BaCuO₅固相先驅塊中，在隨后的慢降溫過程中，此液相與固相先驅塊的Gd₂BaCuO₅相反應，生成GdBa₂Cu₃O_7-δ相，并且在籽晶的誘導下完成GdBa₂Cu₃O_7-δ晶粒的有序生長。由此可見此方法要用到三種先驅粉體(Gd₂BaCuO₅、GdBa₂Cu₃O_7-δ和BaCuO₂)，這些先驅粉一般由傳統的固態反應法制備，每種粉體必須通過反復多次的高溫煅燒和研磨，才能得到相純凈、碳含量低及較小粒度(0.1～10微米)的先驅粉體，制備這三種先驅粉體需要花費很長的時間，這就是導致單疇稀土鋇銅氧高溫超導塊材制備效率低和成本高的關鍵和根本問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種低成本單疇GdBCO超導塊材的制備方法，實質是采用頂部籽晶金屬氧化物熔滲生長(Top?Seeded–Metal?Oxides?infiltration?and?growth?process，簡稱TS-MOIG)方法制備單疇GdBCO超導塊材，提高單疇GdBCO超導塊材制備的效率和降低成本。

解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：

1、配制固相先驅粉

將Gd₂O₃與BaO、CuO按摩爾比為1:1.0～2.4:1.0～2.4球磨混合均勻，作為固相先驅粉。

2、配制液相源粉

將Y₂O₃與BaO、CuO按摩爾比為1:10:16球磨混合均勻，作為液相源粉。

3、壓制固相先驅塊和液相源塊

向固相先驅粉和液相源粉中分別加入其質量3.75%～5%的去離子水，各自混合均勻，固相先驅粉與液相源粉的質量比為1:1.5～2，分別壓制成圓柱體狀的固相先驅塊和液相源塊，固相先驅塊的直徑不大于液相源塊的直徑。

4、壓制支撐塊

將Yb₂O₃壓制成直徑不小于液相源塊直徑的圓柱體狀支撐塊。

5、坯體裝配