[发明专利]一种铁基超导体的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基超导体的制备方法，特别是一种铁基超导体的强磁场制备方法。

背景技术

2008年1月初，日本东京工业大学的H.Hosono研究组在JASC杂志上报导了对LaO_1-xF_xFeAs材料的研究，并发现温度在26 K时该材料表现超导电性，这一突破性进展开启了科学界新一轮的高温超导研究热潮[Kamihara Y.et al.，Iron-based layered superconductorLaO_1-xF_xFeAs(x＝0.05-0.12)with T_c＝26 K.J.Am.Chem.Sco.130，3296-3297(2008)].目前，根据母体化合物的组成比和晶体结构，新型铁基超导材料大致可以分为以下四大体系：(1)“1111”体系，成员包括LnOFePn(Ln＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Y；Pn＝P，As)；(2)“122”体系，成员包括A_1-xB_xFe₂As₂(A＝Ba、Sr、Eu或Ca，B＝Cs、Rb、K、Na，x＝0-0.6)等；(3)“111”体系，成员包括AFeAs(A＝Li，Na)等；(4)“11”体系，成员包括FeSe(Te)等.

铁基超导体是一种新发现的高温超导体，其最高超导转变温度目前已达到55K，并有可能继续提高。与传统超导材料相比，铁基超导体有转变温度高、上临界场大、临界电流的强磁场依赖性小等优点，是一种在20-50K范围内具有极大应用前景的新型超导材料。与氧化物高温超导材料相比，铁基超导体的晶体结构更为简单、相干长度大、各向异性小、制备工艺简单，因此铁基超导材料的制备受到国际上的广泛关注。但是，也应到看到，尽管铁基超导体被发现至今已有2年的时间，但其临界电流密度还非常低。目前的样品还存在密度低和晶粒连接性差等问题，大大限制了铁基超导体实用化进程。中国专利200410009009.5“一种二硼化镁超导体的制备方法”公开了利用强磁场处理二硼化镁超导材料的工艺，但是该方法所研究的对象是二硼化镁超导材料。中国专利200810106039.6“一种铁基化合物超导线材、带材及其制备方法”公开了铁基超导材料的一种合成方法，该方法采用了常规的合成工艺，在合成工艺中没有引入磁场，并且该方法制备的铁基超导体晶粒属于无序排列，材料密度低，存在严重的弱连接问题，导致临界电流密度低，超导性能差。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种铁基超导体及其制备方法，以提高铁基超导体的超导性能。

本发明利用强磁场制备所述铁基超导体的方法有两种，其工艺步骤顺序如下：

方法1：

1)将铁基超导材料A_1-xB_xFe₂As₂(A＝Ba、Sr、Eu或Ca，B＝Cs、Rb、K、Na，x＝0-0.6)，或者是铁基超导材料LnFeAsO_1-δF_δ(Ln为选自La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Y中的一种或多种元素；δ＝0-0.4)采用现有的化学方法合成铁基超导体前驱粉；该前驱粉可以是未经烧结的几种原料的均匀混合物，或者是经过500-1500℃烧结后的具有超导性的铁基化合物。

2)然后将步骤1)得到的铁基超导体前驱粉装入模具中，利用压片机压制成片，得到块状样品，或将铁基超导体前驱粉装入金属套管中，经过孔型轧制、旋锻或者拉拔，得到线材，然后经过轧制后，得到带状样品。

3)再将块状样品或者带状样品分别放入具有Ar气氛或者真空的强磁场热处理炉中；开启强磁场和热处理炉的电源，样品在磁场强度0.1-30特斯拉、温度500-1500℃下保温0.1-100小时后，关闭磁场和热处理炉电源，使样品随热处理炉冷却至室温，得到铁基超导体。

方法2：