[发明专利]用高能电子辐照提高GdBaCuO高温超导体性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，具体而言涉及利用高能电子辐照提高熔融织构GdBaCuO高温超导体性能的方法。

背景材料

自从1986年发现高温超导电性以来，在世界范围内掀起了高温超导研究热潮。到目前为止，对高温超导的材料领域和强电弱电应用领域都进行了广泛细致的研究。对于高温超导块材来说，有两个基本的特性即超导磁悬浮力和俘获磁场。块材的磁浮特性可以用于制作超导无接触输运系统，磁浮轴承，飞轮储能系统等；基于高俘获磁通的特性，可以制作高温超导磁体，超导电机等。因此，制备高性能的超导材料是关键。利用熔融织构生长技术可以制备大尺寸高性能的超导块材，但是要想获得能实用的超导材料，必须进一步提高高温超导块材的临界电流密度和单畴尺寸以及块材的机械强度。为此，采用元素掺杂、细化RE211(或RE422)相与辐照等手段来提高样品的临界电流密度。

目前，有许多研究者报道用快中子与慢中子对YBCO(钇钡铜氧)超导块材进行辐照能大幅度提高材料的临界电流密度。我们也曾用热中子对YBCO超导块材进行了辐照，并申请了国家发明专利[ZL 97100759.4]，已得到授权。由于用中子辐照，必须利用原子反应堆，实验周期长，辐照后产生的放射性较强，给实际应用带来不便。因此，需要改进现有辐照方法以提高高温超导材料的临界电流密度。

发明内容

本发明的目的是提供一种高能电子辐照方法，以提高熔融织构GdBaCuO高温超导体的性能。

为实现上述目的，本发明提供一种利用高能电子辐照提高熔融织构GdBaCuO高温超导体性能的方法，其中，使用磁场回旋电子加速装置对熔融织构单畴GdBaCuO材料进行高能电子辐照，辐照所用电子的能量为2.2Mev或22Mev，电子的电流密度均为200mkA，辐照剂量为1×10¹⁷～5×10¹⁸e/cm²。

本发明的有益效果在于，采用高能电子辐照装置代替中子辐照，高温超导材料的临界电流密度得到大幅提高(提高30～70％)，该方法操作比较简便宜行且放射性污染较小。

附图说明

图1为77K温度下GdBaCuO样品经高能电子辐照前后的临界电流密度随外磁场的变化关系曲线，高能电子的能量为2.2MeV，剂量为5×10¹⁷e/cm²。

图2为77K温度下GdBaCuO样品经高能电子辐照前后的临界电流密度随外磁场的变化关系曲线，高能电子的能量为2.2MeV，剂量为1×10¹⁷e/cm²。

具体实施方式

实施例1

(一)制备GdBaCuO超导块材

本发明的GdBaCuO超导块材样品是利用熔融织构生长工艺制备的。即把Gd₂O₃，BaCO₃与CuO分别以化学计量比Gd∶Ba∶Cu＝1∶2∶3与2∶1∶1称量，然后以固相法合成相应的GdBa₂Cu₂O_y(Gd123)与Gd₂BaCuO₅(Gd211)粉体。把Gd123与Gd211粉体以适当的比例混合，并经高速振摆球磨混合均匀后，用单轴模压成型，再采用顶部籽晶结合熔融织构生长工艺(TSMTG)制备单畴GdBaCuO超导块材。

球磨混合过程中，球磨的时间约为2h，球料的重量比1∶1，料球的材质为锆球，料球的大小为Φ6mm与Φ3mm，数目比为1∶6；把混合均匀的粉体装入模具，用约200-270MPa单轴模压成型，成形后柱体的体积为Φ20mm×12mm；然后在其顶部中心放置尺寸约为2×2×0.5mm ³的NdBaCuO籽晶，使NdBaCuO籽晶的c轴与样品轴平行；接着把带有籽晶的样品置入高温加热炉中，升温至1060-1100℃，保温10-30分钟，再用8-10分钟降温到1060-1040℃，然后又以0.5-1.5℃/h的降温速率使温度下降到1030-1010℃，接着炉冷到室温；在350℃-400℃用10MPa的高氧压气氛炉对熔融织构单畴超导块后处理约50h。

把GdBaCuO超导块材样品延解理面切割成尺寸约为3.5×2.0×0.8mm³的小样品，用于进行高能电子辐照实验。

(二)高能电子辐照实验