GdBa-,2-Cu-,3-O-,7-δ-超導體的研制.pdf

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

2、MTG)制備GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導體的影響，為制備高性能的單疇超導塊材提供參考。研究了不同燒制溫度對超導體先驅粉末的影響以及不同的工藝參數對超導晶體生長的作用。通過選擇適當的溫度參數，改善單疇GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導塊的制備工藝。 本文采用固態(tài)燒結法制備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

3、比例的Gd<,2>O<,3>、BaCO<,3>、CuO燒結而成。 在燒制Gd123先驅粉末時，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。不同的燒制溫度會直接影響上述三個參量的大小。經過研究我們發(fā)現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驗要求的前提下，應選擇較低的燒制溫度。實驗證明，Gd123粉末的最佳燒制溫度是900℃，燒制時間為24h，而且粉體需進行多次燒制以減少碳含

4、量。 Gd211粒子的添加對于改善超導塊的顯微結構，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)燒結法制備的Gd211粒子組分較多，但這些組分并不妨礙GdBCO超導塊材的制備?？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，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。 在研究工藝參數對TSMTG法制備GdBa<,2>Cu<,3>O<,7-δ>超導塊的作用時，著重討論溫度參數的作用和影響。在TSMTG法制備超導塊的工藝過程中，各溫度參數對樣品最終生長結果的作用不是獨立的，各參數之間存在著相互制約的關系。某一參數變化所產生的效果可以被其他參數的改變抵消。在溫度升至包晶反應溫度前，樣品需在90

6、0℃保溫6h，用以進一步降低樣品中的碳含量；燒結過程中的最高溫度及在此溫度段的保溫時間為1065℃/0.5h或1060℃/1h，既可保證樣品完全分解，同時還減少了液相的損失；在慢降溫過程中，起始溫度為1035℃左右，結束溫度為1020℃左右，在此溫區(qū)內慢冷生長超導塊可以有效的防止多晶的出現，同時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。關于摻雜對超導塊燒結工藝的影響，研究表明，Gd211的添加不會對溫度參