[其他]鋇-釔-銅-銀-氧超導(dǎo)材料

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87103114
• 申請(qǐng)日: 1987-04-25
• 公開（公告）號(hào): CN87103114A
• 公開（公告）日: 1988-11-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 任玉芳;呂曉毅;孟建;蘇鏘;李青山;李東來
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): H01B12/00
• 分類號(hào): H01B12/00
• 代理公司: 中科院長(zhǎng)春專利事務(wù)所
• 代理人: 宋天平,廖玉珍

本發(fā)明屬于高臨界溫度，大電流密度的超導(dǎo)材料及制造工藝。

自1986年4月美國(guó)IBM公司蘇黎世研究室J·G·Bednorz等〔Z·Phys·B·Condensed????Matter????64，（1986），189〕發(fā)現(xiàn)由鋇鑭銅氧組成的金屬氧化物在30K實(shí)現(xiàn)了超導(dǎo)之后，86年12月，中國(guó)科學(xué)院物理研究所發(fā)現(xiàn)在70K具有超導(dǎo)電性的多相金屬氧化物，接著87年2月美國(guó)休斯頓大學(xué)和亞拉巴馬大學(xué)研制的新型超導(dǎo)體起始轉(zhuǎn)變溫度達(dá)98K，實(shí)現(xiàn)了液氮溫區(qū)超導(dǎo)。2月24日，中國(guó)科學(xué)院物理研究所報(bào)道了主要成份為鋇釔銅氧四種元素的高Tc超導(dǎo)材料，它的超導(dǎo)中點(diǎn)轉(zhuǎn)變溫度為92.8K，轉(zhuǎn)變溫區(qū)4K，起始轉(zhuǎn)變溫度在100K以上，出現(xiàn)零電阻的溫度為78.5K〔“Kexue????Tongbao”No????6（1987）〕。

此后很多研究團(tuán)體在鋇釔銅氧體系上做了大量的研究工作。在材料制備工藝方面，中科院物理所采用固相反應(yīng)合成法：光譜純的氧化物，碳酸鹽或硝酸鹽經(jīng)130-150℃干燥過夜，精確稱量過篩，按需要以不同比例混合，在管狀爐中400℃灼燒4小時(shí)，冷至室溫，磨細(xì)，然后在1000℃灼燒3-6小時(shí)，爐中冷卻，模壓制得陶瓷材料;中國(guó)科技大學(xué)則采用濕化學(xué)法制備鋇釔銅氧超導(dǎo)材料：混合鹽溶液-草酸鹽共沉淀一一過濾，洗滌一一烘干、灼燒（850-900℃，空氣氛，＞5小時(shí)）一一微細(xì)粉料一一壓片，燒結(jié)（950-1050℃，氧氣氛，＞5小時(shí)）。

上述鋇釔銅氧超導(dǎo)材料盡管其超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度進(jìn)入了液氮溫區(qū)，但從報(bào)道看其制備重現(xiàn)性不好，特別是材料在77K-79K電流密度很低（中國(guó)科學(xué)院物理所0.04A/cm²），這就限制了它在強(qiáng)磁強(qiáng)電場(chǎng)合的應(yīng)用，因此提高該體系的臨界電流密度已成為開發(fā)這種陶瓷超導(dǎo)材料應(yīng)用的關(guān)鍵。最近報(bào)道，美國(guó)貝爾電話實(shí)驗(yàn)室制備的這類陶瓷超導(dǎo)材料達(dá)到1100A/cm²的電流密度。

本發(fā)明的目的在于從改進(jìn)體系的組份和制備工藝兩方面進(jìn)行研究，以便提高超導(dǎo)材料的臨界電流密度，使其具有液氮溫區(qū)的實(shí)用性，同時(shí)提供切實(shí)可行的，重現(xiàn)性好的制備工藝。

本發(fā)明提出了鋇釔銅銀氧五元體系的超導(dǎo)材料，體系中銀含量控制在材料總用量的1%-30%（重量百分比）;且體系中銅與銀的克原子比為銅∶銀＝1∶（0.025-1.25）時(shí)，可得到電流密度在10-10⁴A/cm²的液氮溫區(qū)超導(dǎo)材料。金替代銀或釔被重稀土元素（T_b、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）替代也可得到高T_c高I_c的超導(dǎo)材料。這種五元體系的新型超導(dǎo)材料的零電阻溫度為91K，超導(dǎo)起始溫度為94.6K超導(dǎo)中點(diǎn)轉(zhuǎn)變溫度為92.8K，轉(zhuǎn)變溫區(qū)2.2K，在77K時(shí)電流密度為10-10⁴A/cm²。

本發(fā)明鋇釔銅銀氧五元體系超導(dǎo)材料的制備采用均相法工藝：按計(jì)算量比稱取釔、鋇、銅、銀的鹽類或氧化物，溶于水或酸（可以是單一的無機(jī)酸或有機(jī)酸，也可是混合酸），若有不溶物時(shí)可加入適量絡(luò)合劑（如碳酸銨）使之全溶，然后蒸干、分解，在茂福爐中850℃-950℃灼燒7-10小時(shí)，磨細(xì)后10-15T/cm²壓力下壓片或熱壓，再置茂福爐中在850-1000℃下灼燒7-10小時(shí)，然后冷卻即成。本發(fā)明均相法工藝操作簡(jiǎn)便，既省去了濕化學(xué)法的沉淀，過濾，洗滌工序，又無需固相反應(yīng)合成法混合原料的審慎，陶瓷工藝的繁復(fù)。采用本發(fā)明均相法工藝制得的超導(dǎo)陶瓷材料組成分布均勻，致密，燒結(jié)溫度低而強(qiáng)度硬度高，特別是產(chǎn)品的重現(xiàn)性好，因而成本低廉。

本發(fā)明鋇釔銅銀氧體系超導(dǎo)材料具有高臨界轉(zhuǎn)變溫度和高電流密度，組成在較大范圍內(nèi)變化都可得到性能優(yōu)異液氮溫區(qū)高電流密度的超導(dǎo)材料，77K時(shí)電流密度可達(dá)10-10⁴A/cm²。

按照本發(fā)明的體系和均相合成工藝，凡具液氮溫區(qū)超導(dǎo)性能的鋇釔銅氧材料，按本發(fā)明的比例添加銀作為第五組份，并控制其銅銀比例為本發(fā)明所述范圍時(shí)，其液氮溫區(qū)超導(dǎo)電流密度大大提高。

本發(fā)明所得超導(dǎo)陶瓷材料的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度采用電阻法測(cè)量〔《金屬材料技術(shù)研究所報(bào)告》1964年????Vo17，No5，P17，日本〕，超導(dǎo)電流密度按《國(guó)外超導(dǎo)電技術(shù)》第二冊(cè)P4-27（1975）報(bào)告的方法測(cè)量。抗磁性的測(cè)量采用交流磁化率法和磁天平法，并互相印證。