[發明專利]鉍鍶鈣銅氧系超導復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201410562600.7
• 申請日: 2014-10-21
• 公開（公告）號: CN105585315A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發明（設計）人: 不公告發明人
• 申請（專利權）人: 蘭毅
• 主分類號: C04B35/45
• 分類號: C04B35/45;C04B35/622;H01B12/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導體復合線材、帶材、 板材以及其它型材的制備技術。

自從金屬氧化物超導體問世以來，全世界掀起了高溫超導體研究 的熱潮與競爭，各種高溫金屬氧化物超導體相繼涌現。目前已有許多 科學家和研究人員投入到高溫氧化物超導材料的實用化研究中，并取 得了一系列成果。以往，實用超導材料一般都制備成復合材料。即除 了超導體本身外，還包襄含穩定化材料、絕緣材料，有時還需加固材 料以提高其機械性能。由于氧化物高溫超導材料具有陶瓷脆性以及對 氧含量的敏感性，給成材帶來極大困難。例如，制備釔鋇銅氧系高溫 陶瓷超導復合材料時高溫燒結過程中，超導氧化物將與包套材料進行 反應，影響其超導性能，甚至使之失超。更為嚴重的是，釔系氧化物 超導材料的氧含量隨溫度的變化而變化。高溫(>900℃)燒結時，為 低氧的非高溫超導四角相。因此，S.Jin等人在1987年的美國MRS 會議上公開了一種用銀作包套的釔鋇銅氧復合超導材料制備方法。此 后，YasuzoTANAKA等人在1988年日本應用物理雜志上公開了一種 銀包套釔鋇銅氧復合超導線圈的制備方法(YBCOSuperconducting CoilsOperatedatNitrogenTemperature.JapaneseJournalof Applied.Physics,Vol.27,No5,May1988,PP.L799-L801)。這種用銀作包 套的方法主要是利用了銀具有的二個特性，1.銀在釔鋇銅氧系超導材 料中并不影響它的超導電性；2.銀可固溶氧，因而在冷卻過程中可以 從環境中吸氧，進而被釔鋇銅氧超導體吸收，使其變成富氧的正交超 導相。利用銀的這些特性，日本科學家已將銀用作其它金屬氧化物系 超導材料的包套。除此之外，用其它金屬或合金作高溫氧化物超導材 料的包套目前尚未見報導。本發明提供了一種使用多種金屬或合金作 鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導材料包套的制備方法。為制備零電阻溫度 約110K左右的鉍鍶鈣銅氧系高溫超導體復合線材、帶材、板材以及 其它形狀的型材開辟了一條實用化道路。

本發明的目的是，利用鉍鍶鈣銅氧系超導材料在低于800℃，其 氧含量基本不變，較低溫度(小于800℃)可燒結以及不易與包套材 料反應的特性，用銅、鎳、銀或銅合金、鎳合金，不銹鋼或其它金屬 或合金作包套，制備實用的各種鉍鍶鈣銅氧系復合超導體型材。

本發明的工藝過程說明如下：

首先，按美國阿貢實驗室公開的《結晶鉍鍶鈣銅氧玻璃110K超 導性》文獻(110KSuperconductivityCrystallizedBi-Sr-Ca-Cu-O Glasses,DongiuSHI,MonicaBLANKetal,PyhsicaC156,1988， p822-826)，將Bi₂O₃、SrCO₃、CaCO₃和CuO粉末按一定的Bi、Sr、 Ca、Cu原子比混合研磨，預燒，再研磨，壓制，燒結成零電阻溫度 約為110K的鉍鍶鈣銅氧系超導體。繼而，將燒結后的超導體研磨成 粉體裝入用銅、鎳、銀或銅合金、不銹鋼或其它熔點大于800℃的金 屬或合金包套中，經室溫冷加工或溫度低于800℃的熱加工，拉絲或 軋制成高密度且有擇優取向的各種型材，最后，將復合型材在650-800 ℃溫度下。保護氣氛(氮、氬、氖)或真空中燒結10-15小時，隨爐 慢冷。便制備成臨界轉變溫度約為110K的，高臨界電流密度的鉍鍶 鈣銅氧系實用超導復合材料。

本發明的優點是，不但可用銀作鉍鍶鈣銅氧系超導體的包套。而 且可用其他熔點大于800℃的金屬或合金作為包套制備超導復合材 料。其次，由于包套復合超導材料經拉絲，軋制等工藝過程，超導體 更致密且呈擇優取向，因而大大提高了電流密度；由于鉍鍶鈣銅氧系 超導體在低于800℃時，氧不易逸出，型材燒結中無需從外界吸氧， 因此，可用價格較為便宜的金屬或合金作包套，使成本大大降低；另 外，本發明工藝可實現一次燒結快速成材，避免了目前人們普遍采用 銀作包套進行高溫燒結，低溫長時間吸氧過程。

下面具體說明符合本發明工藝主題的實施例：