[发明专利]一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种超导块材的制备方法，特别是涉及一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法。

背景技术

在所有稀土钡铜氧(REBCO，RE:Y，Nd，Sm，Eu，Gd)高温超导材料中，Sm-Ba-Cu-O是一种非常具有吸引力的材料，因为它具有比YBCO更高的超导转变温度和捕获磁通性能，在高场下具有更高的临界电流密度。同时，SmBaCuO也被广泛使用，作为YBCO超导块材制备的冷籽晶。由于SmBa₂Cu₃O_7-δ(Sm123)相具有较高的熔化温度，不可能采用传统的NdBaCuO作为冷籽晶来制备单畴Sm-Ba-Cu-O块材，因为两者熔化温度相差仅为26℃。若保证了Sm123相完全的分解，则Nd-Ba-Cu-O籽晶也将会发生部分熔化，造成样品的多畴生长。有些研究小组采用MgO单晶来引导样品的生长，虽然MgO单晶熔点高于任何的REBCO块材超导体，但它并不适合做籽晶，其晶格参数与REBCO化合物的晶格参数的失配度达到10％，属于半共格界面，导致了RE123的随机形核，因此也不能精确地控制REBCO织构的形成过程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种工艺相对简单，重复性好，易于定向生长的单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤为：

(1)采用添加适量MgO粉末的Nd-Ba-Cu-O为基体的Nd-Ba-Cu-Mg-O烧结块作为籽晶，所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的0.5-2％；

(2)采用Sm₂BaCuO₅相、BaCuO₂相和CuO相按摩尔比Sm∶Ba∶Cu＝1.6∶2.3∶3.3的比例配制，同时添加适量CeO₂粉末，混合均匀后单轴向压制成钐钡铜氧预熔块，所述CeO₂粉末的添加量为所述预熔块质量的1％；

(3)将步骤(1)中的Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶置于步骤(2)中的钐钡铜氧预熔块的表面中心，再把所述钐钡铜氧预熔块和所述Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶一同放于六面加热炉中，以300℃/h的速度快速升温，在温度1070℃～1075℃的条件下保温2～3h，然后从凝固温度1050℃开始以小于1℃/h的速度缓慢冷却，生长成为具有单畴组织的钐钡铜氧块材，将具有单畴组织的钐钡铜氧块材置于管式炉中，在流通的氧气气氛中，300℃-500℃保温100-200h进行渗氧处理，转变为具有超导性能的钐钡铜氧超导块材。

上述步骤(1)中所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的1-2％。

上述步骤(1)中所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的1％。

本发明一方面采用了添加MgO粉末的钕钡铜氧(Nd-Ba-Cu-Mg-O)作为籽晶，添加0.5-2wt％MgO粉末的Nd-Ba-Cu-O基体最高熔化温度比没有MgO添加的Nd-Ba-Cu-O粉末提高了15℃以上，使得Nd-Ba-Cu-Mg-O熔化温度比PMP-SmBaCuO粉末的熔化温度高了40℃以上，这一温差就可以使以Nd-Ba-Cu-O为基体的Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶制备单畴的钐钡铜氧块材成为可能。另一方面，选择了粉末熔化工艺来制备钐钡铜氧块材，从前驱粉末的配比以及熔化生长工艺方面降低了预熔块的熔化温度，提高单畴钐钡铜氧块材的性能。

本发明与现有技术相比具有以下优点：采用本发明成功地制备出尺寸为Φ17～25mm的单畴钐钡铜氧超导块材，可重复性好，Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶与钐钡铜氧Sm-Ba-Cu-O基体完全共格，且在粉末熔化工艺生长钐钡铜氧的熔化温度为1070℃～1075℃下保持物理化学性质的稳定性；同时该工艺方法所需的最高熔化温度相对较低，对设备的最高温度要求也低，可行性强，且比较容易获得具有单畴组织形貌的块材样品。

下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

具体实施方式

实施例1