[发明专利]熔融织构法制备掺银高温超导块材中避免籽晶熔化的方法

说明书

技术领域

本发明涉及熔融织构生长工艺制备高温超导块材的方法，具体涉及用结合冷籽晶技术熔融织构法制备掺银高温超导块材中避免籽晶熔化的方法。

背景技术

REBCO(RE：Y，Gd，Eu，Sm，Nd)超导块材作为高温超导材料研究的一个分支，由于具有优越的超导性能，如自稳定磁悬浮特性和高场磁通俘获能力。在磁悬浮轴承、飞轮储能、磁分离装置等领域有广阔的应用前景。目前，结合顶部籽晶技术的熔融织构生长工艺是制备高性能大尺寸超导块材的通用技术，由于REBaCuO超导块材的高度各向异性，所以籽晶技术的引入使生长单一取向的REBaCuO超导块材成为现实。但对籽晶的选取必须满足几个条件：一是与母体的晶格失配度小；二是熔点必须高于母体的熔化温度(熔化温度高于包晶反应温度)；三是与母体无化学不相容性。由于几种(RE)-123体系的晶格常数十分相近，它们之间的熔点又彼此不同，如可用NdBCO或SBCO晶体作籽晶生长单畴YBCO超导块材，因为籽晶是在室温时放置的，通常称为冷籽晶技术。然而，对于像NdBCO和SmBCO这些熔点高的体系，就很难找到合适的冷籽晶材料。为此只好引入热籽晶技术，即在母体部分熔化后并冷却至其包晶反应温度之上时才利用特殊装置放置籽晶。与冷籽晶技术相比，热籽晶技术较复杂，不利于工业化规模生产。然而，冷籽晶技术的缺点在于容易发生籽晶熔化现象，使制备的超导块材发生随机取向，成为废品。

由于REBCO高温超导块材具有高场磁通俘获能力，例如在77K液氮温度下可以俘获高达3T的磁通，这就使得在样品内部产生很大的洛仑兹力，最终导致样品开裂或破碎，因此，提高超导块材的机械强度同样至关重要。通常采用在样品中添加Ag的方法提高超导块材的机械性能，实验发现这种方法对提高超导块材的机械性能十分有效，然而，在超导块材的母体中加入10-20wt％Ag₂O(重量比)后，使超导材料的包晶分解温度降低约30℃，而且在较低的温度下籽晶即发生熔化，实验表明冷籽晶方法制备掺银的单畴超导块材的成品率很低，主要原因是发生籽晶熔化的几率很大，因此，在用结合冷籽晶技术熔融织构工艺制备掺银单畴超导块材时避免籽晶熔化是需要解决的技术难题。

发明内容

针对现有技术的上述问题，本发明提供一种熔融织构法制备掺银高温超导块材中避免籽晶熔化的方法，解决了在采用熔融织构工艺制备掺银单畴高温超导块材过程中籽晶易熔化的问题。

为实现上述目的，本发明包括如下技术方案：

一种熔融织构法制备掺银高温超导块材中避免籽晶熔化的方法，该方法包括：在实施熔融织构工艺之前，在压制成型的掺银超导母体和籽晶之间加入厚度为1-2mm含RE123+xRE211的隔离层，其中x＝0.2-0.4，该隔离层不含银元素，该RE123具有与掺银超导母体相似的晶格常数，且熔点高于母体的熔化温度，但低于籽晶的熔点；随后将放置好籽晶的母体置入高温加热炉，采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺制备单畴REBCO超导块。

如上所述的方法，其中，组成所述隔离层的RE123与组成所述掺银超导母体的RE123可以是同一物质。

本发明的有益效果在于：本发明的方法是在超导母体和籽晶之间引入隔离层，以防止在熔融织构过程中籽晶发生熔化，这从根本上解决了在采用熔融织构工艺制备掺银高温超导块材过程中籽晶易熔化的问题，大幅度提高了冷籽晶技术制备掺银高温超导块材的成品率。

具体实施方式

实施例1

将固相法制备的Gd123与Gd211粉体按Gd123∶Gd211＝1∶0.4的比例称量，并分别混入10-20wt％的Ag₂O，经高速振摆球磨混合均匀后，用单轴压制成直径35mm，高20mm的圆柱状坯体。再按Gd123∶Gd211＝1∶0.4的比例称量Gd123与Gd211粉体，混合研磨后，用单轴压制成直径10mm，厚1.5mm的圆片。接着先把NdBaCuO籽晶置于圆片的中心，然后再把圆片放置在圆柱状坯体的顶表面中心。再把放置好籽晶的圆柱状坯体置入高温加热炉，采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)生长单畴GdBaCuO超导块。

结果表明，引入1.5mm厚的同质隔离层后，添加10-20wt％Ag₂O的GdBaCuO样品可以在籽晶的诱导下生长成单畴超导块材。

实施例2