制备大尺寸单畴YBCO超导块材的新方法.PDF

2015 年 第 60 卷 第 8 期：757 ~ 763 《中国科学》杂志社 论 文 SCIENCE CHINA PRESS 制备大尺寸单畴YBCO 超导块材的新方法 * 陈丽平, 杨万民 , 郭玉霞, 郭莉萍, 李强 陕西师范大学物理学与信息技术学院, 西安 710062 * 联系人, E-mail: yangwm@ 2014-08-24 收稿, 2014-09-26 接受, 2015-01-15 网络版发表 国家自然科学基金、教育部科学技术研究重大项目(311033)、高等学校博士学科点专项科研基金(20120202110003)和 中央高校基本科研业务费专项(GK201305014)资助 摘要 顶部籽晶熔融织构生长法(TSMTG)是制备大尺寸单畴YBCO超导块材最有效的方法 关键词 之一, 然而, TSMTG法却存在着样品易收缩、变形等严重问题. 为了解决这一问题, 人们发 单畴YBCO 明了顶部籽晶熔渗生长法(TSIG). 但传统的TSIG 法需要制备Y BaCuO (Y211), 超导块材 2 5 YBa Cu O (Y123), BaCuO 三种粉体, 不仅过程复杂、费时费力、耗能污染, 且最大的缺陷是 新TSIG 法 2 3 y 2 生长速率 无法控制样品中的Y211 粒子含量. 为了解决这些技术难题, 发明了一种新TSIG 法, 用 磁悬浮力 Y O +1.2BaCuO 混合粉替代传统的Y211 固相源, 用Y O , BaCuO 和CuO混合粉替代传统的 2 3 2 2 3 2 微观结构 (Y123+3BaCuO2+2CuO)液相源. 采用这种新TSIG 法, 成功地制备出了直径为59和93 mm 的 单畴YBCO超导块材. 通过对采用传统和新TSIG 法制备单畴YBCO超导块材的生长速率、磁 悬浮力和微观结构的研究发现: (1) 采用新TSIG 法后, YBCO超导块材的生长速率达到传统 方法的1.7倍; (2) 采用新TSIG 法制备的单畴YBCO超导块材的磁悬浮力比传统方法制备的 样品高出65% 以上; (3) 采用新TSIG 法制备单畴YBCO超导块材, 样品中的Y211粒子平均粒 径约为1 μm, 明显小于传统TSIG方法所制备样品的3.4 μm, 而且分布更合理、均匀, 有效地 提高了样品的磁通钉扎能力. 在此基础上, 制备出了目前国内最大尺寸(直径93 mm)单畴 YBCO超导块材. 这些结果表明, 新TSIG 法对于促进低成本、大尺寸、高质量单畴REBCO 超导块材的产业化及其应用进程具有非常重要的指导意义和实用价值. 自1986年高温超导体发现以来, YBCO高温超导 制备单畴YBCO样品的过程中, 样品比较容易发生变 块材一直备受科学家的青睐, 其制备方法由最初的 形、严重收缩、液相流失等问题. 为了解决这些技术 固态反应法, 发展到后来的熔化生长法[1~5], 以及现 难题, 人们发明了一种顶部籽晶熔渗生长法 在广泛应用的顶部籽晶引