金屬基帶上制備YBCO超導(dǎo)帶材的基礎(chǔ)研究.pdf

1、第二代高溫超導(dǎo)帶材(YBa2Cu3O7-x，YBCO)具有高載流能力、高不可逆場(chǎng)、低交流損耗和高轉(zhuǎn)變溫度，成為當(dāng)前的熱點(diǎn)研究對(duì)象。適于工業(yè)化生產(chǎn)的YBCO超導(dǎo)薄膜制備工藝一直是人們研究的熱點(diǎn)課題。傳統(tǒng)物理真空沉積技術(shù)價(jià)格昂貴，不適于規(guī)?；a(chǎn)。TFA-MOD方法效率低以及金屬基帶易氧化的問題，制約了YBCO涂層導(dǎo)體的實(shí)用化進(jìn)程。因此，研究和開發(fā)低成本、環(huán)保、更加實(shí)用的YBCO薄膜新制備工藝受到人們廣泛關(guān)注。本文研究了Ni-5at.％W(

2、Ni5W)和哈氏合金基帶上YBCO超導(dǎo)薄膜的低成本制備工藝，為工業(yè)上金屬基帶上制備YBCO超導(dǎo)帶材提供理論和技術(shù)上的支持。
　　本文首先采用金屬有機(jī)沉積法(metal organic deposition，MOD)在Ni-W基帶上制備La0.4Sr0.6TiO3(LSTO)導(dǎo)電緩沖層。以乙酸鑭、乙酸鍶和鈦酸丁酯為前驅(qū)物配制了LSTO前驅(qū)液。討論了熱處理溫度等工藝參數(shù)對(duì)Ni-W基帶上LSTO緩沖層外延生長(zhǎng)的影響。確定了溫度為950℃

3、、燒結(jié)時(shí)間為2h、還原性氣氛下以0.2℃/min速率降溫、0.04mol/L的LaTiO3(LTO)為種子層，此工藝條件下制備的LSTO薄膜具有較強(qiáng)的(200)立方織構(gòu)，可以為YBCO的外延生長(zhǎng)提供織構(gòu)化模板。薄膜具有較好的導(dǎo)電性能，其室溫電阻率為4.73×10-5Ω·m。以此工藝為基礎(chǔ)，采用提拉法制備了具有較好取向、長(zhǎng)度為3cm的LSTO緩沖層。
　　研究了YBCO無氟合成工藝。以乙酸釔、乙酸鋇、乙酸銅和丙酸為前驅(qū)反應(yīng)物配制了無

4、氟YBCO前驅(qū)液。首次系統(tǒng)分析了無氟YBCO合成動(dòng)力學(xué)。確定了無氟YBCO的合成反應(yīng)過程、反應(yīng)機(jī)理函數(shù)、反應(yīng)活化能、合理反應(yīng)時(shí)間和有機(jī)物分解時(shí)間。其反應(yīng)活化能為174kJ/mol，810℃下合理反應(yīng)時(shí)間為4.3h，400℃時(shí)有機(jī)物分解時(shí)間為3h。
　　圍繞Ni-W基帶氧化問題的解決方案，采用MOD法制備了幾種具有較好取向的復(fù)合緩沖層。分別討論了各復(fù)合緩沖層在YBCO制備過程中的抗氧化能力。結(jié)果表明抗氧化能力大小順序?yàn)? STO/C

5、eO2/Ni-W＜STO/LZO/Ni-W＜LZO/CeO2/Ni-W＜STO/LZO/CeO2/Ni-W＜ MOD-LZO/PLD-CeO2/Ni-W。
　　首次采用電泳沉積法分別在LSTO/Ni-W和哈氏合金基帶上制備了性能較好的YBCO超導(dǎo)厚膜，為YBCO涂層導(dǎo)體開辟了新的制備工藝。首先采用化學(xué)溶液法制備了粒徑為1μm左右的高純度YBCO粉末。克服了傳統(tǒng)固相燒結(jié)法純度低、粒徑大的缺點(diǎn)。探索了電泳沉積法Ni-W基帶上制備YBC