新型籽晶、大尺寸YBCO塊材制備研究.pdf

1、自高溫超導體問世以來，無論在基礎研究和實際應用方面都重大進展。作為其中的一種，YBa2Cu3Oz(YBCO)高溫超導塊材，具有高超導轉變溫度和高臨界電流密度(Jc)等優(yōu)越的物理性能，因而有廣泛的應用前景，可用于磁懸浮列車、磁性軸承、飛輪儲能和永磁體等方面。這些應用要求制備具有高Tc、Jc又和高凍結磁場性能的REBa2Cu3Oz(REBCO)大單疇塊體材料。作為超導材料的一項重要制備技術，熔融織構法是一種有效的生長具有高磁懸力和高凍結磁場

2、YBCO塊材的方法。為了提高塊材的凍結磁場，需要制備大尺寸的塊材。頂部籽晶法可以增大塊材單疇的尺寸，但是無法進一步增加其直徑。本論文研究了新型籽晶熔融織構法大尺寸YBCO塊材生長，對摻雜大尺寸塊材制備關鍵技術，開展具有探索和創(chuàng)新性的研究：
　　 1.通過項部籽晶提拉法，我們制備了一系列具有不同Pr摻雜量的YBCO超導晶體，Pr元素在Y1-xPrxBa2Cu3Oz(Pr-YBCO)中的含量從微量的x=0.008一直增加到x=0.0

3、36。通過PPMS等測試手段，我們發(fā)現(xiàn)在Pr-YBCO晶體的超導轉變溫度Te隨著Pr摻雜量的變化規(guī)律和文獻中通過固相成相法制備的PrYBCO材料相類似：在微量Pr摻雜的情況下，Tc受到的影響不大。而當Pr含量x超過0.1乃至0.2的時候，Tc會有明顯的下降直到失去超導性能。
　　 2.采用ICP表征手段，我們獲得了摻雜元素Pr在熔體中以及生成的Pr-YBCO晶體中的熔解度等數(shù)據(jù)，從而得到在不同的Pr摻雜量下Pr元素的分凝系數(shù)、溶

4、劑成份和摻雜量的相互間關系。在各種不同的Pr摻雜量下Pr元素的分凝系數(shù)k=Cs/Cl都要大于1，這說明隨著Pr含量在YBCO晶體中的增加，其熔點Tp應該隨之上升。而實際上PrBCO單晶體的熔點要低于YBCO單晶體的熔點，而兩種稀土元素混合的REBCO體系卻出現(xiàn)了Tp上升的反?，F(xiàn)象。這個實驗發(fā)現(xiàn)同時可以向生長窗口更大的Pr-YBCO塊體材料中延伸，尋求一些優(yōu)化的摻雜量和生長條件。
　　 3.通過對熔融織構生長機制的分析，優(yōu)化了工藝

5、參數(shù)，本實驗中在較短的生長時間內(nèi)(60h)制備了一批直徑為42mm、Pr摻雜量為2mo1％的Pr-YBCO塊材。
　　 4.對使用大尺度的Sm211晶須作為籽晶進行熔融織構生長Sm123塊體材料實驗中發(fā)現(xiàn)0°和45°兩種外延取向都會出現(xiàn)，需要進一步調(diào)節(jié)生長工藝參數(shù)。
　　 5.通過對薄膜籽晶熔融織構YBCO塊材生長研究表明，沉積在單晶基板上的REBCO種膜，由于其面內(nèi)取向為45°的四對稱結構，因此可以誘導控制塊材的外延生