[發明專利]一種納米復合釔鋇銅氧超導塊材的制備方法

有效

• 申請號: 201510091846.5
• 申請日: 2015-03-02
• 公開（公告）號: CN104725035B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 李國政
• 申請（專利權）人: 天津師范大學
• 主分類號: H01L39/12
• 分類號: H01L39/12;C04B35/45;C04B35/622;H01B12/00
• 代理公司: 天津市杰盈專利代理有限公司 12207
• 代理人: 朱紅星

技術領域

本發明屬于高溫銅氧化物超導材料技術領域，具體涉及到一種納米復合釔鋇銅氧超導塊材的制備方法。

背景技術

利用頂部籽晶技術引導生長的單疇RE-Ba-Cu-O（REBCO，RE=Y、Gd、Sm、Nd等）高溫超導塊材，有效解決了多晶樣品和多疇樣品中晶界處存在的“弱連接”現象，能承載更高的體臨界電流，表現出更高的捕獲磁通和磁懸浮性能，在微型超導磁體、超導電機、磁懸浮軸承、儲能飛輪和磁懸浮列車等方面具有廣闊的應用前景。

通過摻雜RE₂BaCuO₅前驅粉在REBa₂Cu₃O_7?δ超導基體中引入彌散分布的細小RE₂BaCuO₅粒子可以顯著提高REBCO超導塊材的磁通釘扎能力。在低場條件下，樣品的臨界電流密度J_c與V_f211/d₂₁₁成正比（V_f211為RE₂BaCuO₅粒子在REBa₂Cu₃O_7?δ超導基體中占的體積分數，d₂₁₁為RE₂BaCuO₅粒子的平均粒徑）。因此，若要獲得更高的J_c，必須進一步降低RE₂BaCuO₅粒子的尺寸，并使其均勻分布。為此人們曾嘗試將納米級的RE₂BaCuO₅前驅粉摻雜到REBCO超導塊材中，然而由于REBa₂Cu₃O_7?δ晶體的生長固化過程非常緩慢，RE₂BaCuO₅粒子在富含RE³⁺的Ba-Cu-O液相中會經歷嚴重的Ostwald粗化長大過程，最終樣品內捕獲的RE₂BaCuO₅粒子的平均粒徑還是增大到亞微米至1微米之間，無法起到最有效的磁通釘扎作用。如果超導體內沒有足夠強的磁通釘扎中心，其無阻載流能力就會受到限制，從而導致樣品的捕獲磁通和磁懸浮性能偏低，達不到實際應用所需的技術指標。而且較低的磁通釘扎力也無法阻止高溫超導體在液氮溫區（77K）工作時因熱激活而產生的磁通蠕動，從而出現捕獲磁通和磁懸浮力隨時間衰減嚴重的問題。這些問題的存在嚴重影響了該類材料的實用價值及其實用化進程。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于提供一種能在超導基體中引入納米級釘扎中心從而保證樣品超導性能的、納米復合釔鋇銅氧超導塊材的制備方法。

解決上述技術問題所采用的技術方案由下述步驟組成：

（1）配制固相粉：

將BaO、CuO初始粉按摩爾比為1：1的比例混合均勻，用固相反應法制成BaCuO₂前驅粉；再將平均粒徑50nm的Y₂O₃納米粉與BaCuO₂前驅粉按摩爾比為1：1的比例混合,同時添加0.5%～1.5%（w/w）的CeO₂初始粉，混合均勻，作為固相粉；

上述配比中的CeO₂初始粉直接添加到固相粉中，在熔滲生長過程中起到抑制Y₂BaCuO₅納米粒子粗化長大、細化Y₂BaCuO₅粒度的作用，保證了納米復合釔鋇銅氧超導塊材的成功制備；

（2）配制液相源粉：

將Yb₂O₃與BaO、CuO初始粉按摩爾比為1：10：16的比例混合均勻，作為液相源粉；

（3）壓制前驅塊：

取固相粉放入圓柱型模具1中，壓制成固相塊；取液相源粉放入圓柱型模具2中，壓制成液相源塊；其中所用固相粉與液相源粉的質量比為1：2.5～3.5，圓柱型模具2的直徑為比圓柱型模具1大10mm；再取Yb₂O₃初始粉放入圓柱型模具2中，壓制成厚約2mm的薄片，作為支撐塊；

（4）裝配前驅塊：

將液相源塊、固相塊自下而上依次同軸放置在支撐塊的正上方，再將一塊釹鋇銅氧籽晶置于固相塊的上表面中心位置，完成前驅塊的裝配；