GdBa-,2-Cu-,3-O-,7-δ-超導(dǎo)體的研制.pdf

1、GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導(dǎo)體具有較高的臨界溫度、較大的無阻載流能力和較強(qiáng)的捕獲磁通能力，因而在超導(dǎo)磁懸浮列車、磁浮軸承、永磁體、儲(chǔ)能飛輪和超導(dǎo)電機(jī)等方面具有巨大的應(yīng)用價(jià)值。與YBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導(dǎo)體相比，GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導(dǎo)體具有峰值效應(yīng)，其臨界電流密度在強(qiáng)磁場下仍具有較高的值，因此可以廣泛的應(yīng)用于強(qiáng)磁場環(huán)境中。 本文主要研究了溫度對頂部籽晶熔融織構(gòu)生長法(TS

2、MTG)制備GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導(dǎo)體的影響，為制備高性能的單疇超導(dǎo)塊材提供參考。研究了不同燒制溫度對超導(dǎo)體先驅(qū)粉末的影響以及不同的工藝參數(shù)對超導(dǎo)晶體生長的作用。通過選擇適當(dāng)?shù)臏囟葏?shù)，改善單疇GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導(dǎo)塊的制備工藝。 本文采用固態(tài)燒結(jié)法制備GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>(Gdl23)粉末和Gd<,2>BaCuO<,5>(Gd211)粉末。以上兩種粉末均由相應(yīng)

3、比例的Gd<,2>O<,3>、BaCO<,3>、CuO燒結(jié)而成。 在燒制Gd123先驅(qū)粉末時(shí)，首先需要確保粉體的純度，其次是粉體的粒度，最后是碳含量。不同的燒制溫度會(huì)直接影響上述三個(gè)參量的大小。經(jīng)過研究我們發(fā)現(xiàn)隨著燒制溫度的升高，純度提高，粒度增大，碳含量下降。因此在確保粉體純度和碳含量滿足實(shí)驗(yàn)要求的前提下，應(yīng)選擇較低的燒制溫度。實(shí)驗(yàn)證明，Gd123粉末的最佳燒制溫度是900℃，燒制時(shí)間為24h，而且粉體需進(jìn)行多次燒制以減少碳含

4、量。 Gd211粒子的添加對于改善超導(dǎo)塊的顯微結(jié)構(gòu)，減少樣品裂紋，提高臨界電流密度Jc有著極其重要的作用，因此Gd211粒子的制備非常重要。由于Gd211粒子的尺寸及其粒度的均勻程度對提高樣品的性能有著重要的影響，因此需要確定在什么溫度下制備Gd211粉末較為合理。用固態(tài)燒結(jié)法制備的Gd211粒子組分較多，但這些組分并不妨礙GdBCO超導(dǎo)塊材的制備?？紤]到Gd211粒子的粒度同樣隨著溫度的升高而增大，而900℃以下燒制的Gd21

5、1粒子并未完全反應(yīng)，因此Gd211粒子的理想燒制溫度為900℃，并且同樣需要多次燒制以降低粉末中的碳含量。 在研究工藝參數(shù)對TSMTG法制備GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導(dǎo)塊的作用時(shí)，著重討論溫度參數(shù)的作用和影響。在TSMTG法制備超導(dǎo)塊的工藝過程中，各溫度參數(shù)對樣品最終生長結(jié)果的作用不是獨(dú)立的，各參數(shù)之間存在著相互制約的關(guān)系。某一參數(shù)變化所產(chǎn)生的效果可以被其他參數(shù)的改變抵消。在溫度升至包晶反應(yīng)溫度前，樣品需在90

6、0℃保溫6h，用以進(jìn)一步降低樣品中的碳含量；燒結(jié)過程中的最高溫度及在此溫度段的保溫時(shí)間為1065℃/0.5h或1060℃/1h，既可保證樣品完全分解，同時(shí)還減少了液相的損失；在慢降溫過程中，起始溫度為1035℃左右，結(jié)束溫度為1020℃左右，在此溫區(qū)內(nèi)慢冷生長超導(dǎo)塊可以有效的防止多晶的出現(xiàn)，同時(shí)還減少了液相的損失。對于樣品的滲氧處理，350～400℃通氧200h即可。關(guān)于摻雜對超導(dǎo)塊燒結(jié)工藝的影響，研究表明，Gd211的添加不會(huì)對溫度參