高溫涂層超導(dǎo)基帶及YBCO超導(dǎo)膜的織構(gòu)研究.pdf

1、為了推進(jìn)高溫超導(dǎo)帶材的實(shí)用化進(jìn)程，本文對用于涂層高溫超導(dǎo)鍍膜的Ag基帶、Ni-W合金基帶及Ni-W合金復(fù)合基帶的制備工藝和織構(gòu)形成規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)的研究和探討，同時(shí)研究了YBCO薄膜與不同取向Ag基底的外延關(guān)系。 1．Ag基帶的織構(gòu)研究 首先對未脫氧Ag的形變及再結(jié)晶織構(gòu)的形成規(guī)律和形成機(jī)理進(jìn)行了研究，制備了各種織構(gòu)取向的銀基帶，得到了不同織構(gòu)銀基帶的穩(wěn)定制備工藝，如{100}<100>取向，{012}<100>+{124

2、}<358>取向和{110}<211>取向，并對各種取向的形成機(jī)理進(jìn)行了探討。 重點(diǎn)對脫氧Ag的織構(gòu)進(jìn)行了深入的研究和探討，通過系統(tǒng)研究總變形量、退火溫度、退火氣氛、退火時(shí)間、退火方式及初始Ag中的氧含量等因素對脫氧Ag形變織構(gòu)和再結(jié)晶織構(gòu)形成的影響，得到了制備{110}<110>織構(gòu)Ag基帶的穩(wěn)定工藝。采用X射線衍射、背散射電子衍射和透射電鏡等多種分析手段，對脫氧銀中形變和再結(jié)晶織構(gòu)的形成規(guī)律和形成機(jī)理進(jìn)行了深入的探討。

3、 提出新的晶粒長大機(jī)制，認(rèn)為在晶粒長大過程中的界面移動是以密排面向相鄰晶粒非密排面推進(jìn)。大角度晶界的遷移是靠界面上原子的擴(kuò)散，也就是界面兩側(cè)原子交換位置形成不平衡的原子流，使一方面晶體長大而另一方面晶體收縮。晶界的移動取決于晶界兩側(cè)的晶體取向，如晶界一側(cè)為密排晶面，而另一側(cè)為非密排面，則當(dāng)一個原子從非密排面遷移到密排面時(shí)將使能量降低，能量的降低成為晶界遷移的驅(qū)動力而使密排面長大。脫氧Ag中強(qiáng){110}<110>取向是在高溫退火下形成的

4、，高溫下晶粒長大只能沿板面方向二維生長，因此密排面垂直于長大方向的取向容易生長。對于{110}<110>，有兩對{111}面垂直于板面，故晶粒長大的結(jié)果是{110}<110>增強(qiáng)而{023}<032>等在再結(jié)晶初期形成的其它取向消失。 2．用準(zhǔn)分子激光方法在不同取向Ag襯底上沉積超導(dǎo)膜的研究 為了研究YBCO薄膜與Ag基底的外延關(guān)系，確定最適于YBCO薄膜外延生長的Ag基底的織構(gòu)類型，采用PLD方法在不同取向的單晶和多晶

5、織構(gòu)Ag基底上沉積了YBCO薄膜。 在(100)、(110)和(111)單晶上都可以得到具有很好c取向的YBCO膜，但在(110)單晶上外延生長的YBCO超導(dǎo)薄膜具有很好的面內(nèi)取向，在(100)Ag單晶上可以形成兩種面內(nèi)取向，而在(111)Ag單晶上沉積的YBCO超導(dǎo)薄膜的面內(nèi)取向分散。在{100}<100>，{110}<211>，{110}<110>，{012}<100>+{124}<358>等多晶織構(gòu)銀基帶上外延了YBCO薄

6、膜，實(shí)驗(yàn)證明{110}<110>取向和{110}<211>取向的雙軸織構(gòu)的銀基適合具有雙軸織構(gòu)的YBCO超導(dǎo)薄膜的外延生長。 研究發(fā)現(xiàn)：在(100)、(110)、(111)或(012)面的Ag基底上沉積的YBCO膜具有共同的規(guī)律，即YBCO晶體的a或b軸平行于Ag的[001]或[110]方向，因此可以得到雙軸織構(gòu)的YBCO膜。而且由于在Ag的(110)面上[001]和[110]方向相互垂直，所以在其上外延生長的YBCO晶體只具有

7、單一的織構(gòu)取向，故(110)面的銀基底最適合單一取向YBCO晶體的外延生長。 3．Ni合金基帶的織構(gòu)研究 本文采用放電等離子燒結(jié)方法制備Ni-W合金材料和雙層及多層的Ni-W復(fù)合材料，得到成分均勻、晶粒細(xì)小并具有高密度的Ni-W合金塊和復(fù)合塊，同時(shí)使制備過程簡單化和快速化，此為國內(nèi)外首次采用該方法制備Ni-W合金材料。 通過系統(tǒng)研究總變形量、退火溫度、退火時(shí)間、退火方式和原材料純度等因素對合金基帶形變和再結(jié)晶織構(gòu)

8、的影響，探討了Ni-W合金形變和再結(jié)晶織構(gòu)轉(zhuǎn)變規(guī)律。得到了制備具有很強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni-3％W合金基帶，Ni-5％W合金基帶的穩(wěn)定工藝。 為了制備具有低磁性的立方織構(gòu)高W含量Ni-W合金基帶，通過改進(jìn)形變方法，提高了W量較高的Ni-W合金形變織構(gòu)中有利于立方織構(gòu)形成的C取向和S取向的強(qiáng)度，降低不利于立方織構(gòu)形成的B取向和G取向的強(qiáng)度。并因此得到了具有很強(qiáng)立方織構(gòu)的Ni-7％W合金基帶和一定強(qiáng)度立方織構(gòu)的Ni-9-5％W合金基帶。