[发明专利]一种倒置生长REBCO块材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高温超导材料的生长方法，特别是涉及一种倒置生长REBCO块材的方法。

背景技术

自REBa₂Cu₃O_x(简称REBCO、RE123、稀土钡铜氧，RE＝Y、Gd、Sm、Nd等)超导体被发现以来，就引起了人们的广泛关注。由于REBa₂Cu₃O_x具有完全抗磁性、高临界电流密度和高冻结磁场等特性，REBCO超导体在诸如磁悬浮力、磁性轴承、飞轮储能和永磁体等方面有许多潜在的应用。

对于进一步的科研工作,探索对于REBCO块材的生长方法具有很重要的意义。而传统制备REBCO块材的方法是利用顶部籽晶熔融织构法，这种方法有个无法避免的缺点是液体流失，这易于导致组分偏离与自发形核。组分偏离问题将导致制备的REBCO块材中RE123与RE211分布不均匀，影响大尺寸块材的生长。自发形核的存在使得块材超导性能有所降低。

其次在生长REBCO块材时，为了防止因液体流失造成的炉内污染问题，需要对REBCO前驱体下面提供锆珠进行支撑，但这将引入多余应力，对样品的生长有一定的影响。如果不加锆珠，直接将前驱体与垫片接触的话，对块材也有一定的污染。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种新型的生长REBCO高温超导块材的方法。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种倒置生长REBCO块材的方法，用于解决现有技术中液体流失导致组分偏离与自发形核的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种倒置生长REBCO块材的方法，其特征在于，包括：步骤一，制备RE123相和RE211相的粉末；步骤二，制备嵌入式籽晶前驱体：将所述RE123相和RE211相的粉末按RE123+30mol％RE211+(0.3～1.5)wt％CeO₂的比例混合均匀，再压制形成圆柱形的前驱体，并在压制过程中，将籽晶水平固定地嵌入所述前驱体上表面中央区域的内部，所述籽晶的诱导生长面位于所述前驱体的内部，且所述诱导生长面的背面与所述前驱体的上表面共面，形成所述嵌入式籽晶前驱体；步骤三，将所述嵌入式籽晶前驱体倒置放于未抛光的MgO基板表面，并置于生长炉中进行熔融织构法生长REBCO块材，其中，所述嵌入式籽晶前驱体的嵌入所述籽晶的一面所述MgO基板表面相接触的。其中，RE123+30mol％RE211+(0.3～1.5)wt％CeO₂的比例是指：RE123和RE211的摩尔比为1：30％，RE123与RE211质量之和与CeO₂的质量比为1：(0.3～1.5)。

可选地，所述步骤一包括：按照RE:Ba:Cu＝1:2:3的比例将RE₂O₃、BaCO₃和CuO粉末混合，得到RE123相的前驱粉末；按照RE:Ba:Cu＝2:1:1的比例将RE₂O₃、BaCO₃和CuO粉末混合，得到RE211相的前驱粉末；将所述RE123相的前驱粉末和所述RE211相的前驱粉末分别研磨后，在空气中900℃烧结48小时并重复3次此研磨、烧结过程从而获得所述RE123相和RE211相的粉末。

可选地，所述前驱体的直径为15～30mm，所述前驱体的高度为5～20mm。

可选地，所述籽晶是NdBCO/YBCO/MgO薄膜籽晶，并且，NdBCO/YBCO/MgO薄膜籽晶是指在MgO单晶片上先沉积一层厚度为100～300nm的c轴取向的YBCO薄膜，然后在YBCO薄膜上再沉积一层厚度为300～600nm的c轴取向的NdBCO薄膜，ab面的尺寸为2mm×2mm～10mm×10mm。

可选地，所述籽晶的所述诱导生长面是指具有NdBCO/YBCO/MgO薄膜的一面。

可选地，所述籽晶为c轴取向，所述籽晶的尺寸为2mm×2mm。

可选地，所述步骤三的熔融织构法生长REBCO块材包括：步骤31，使所述生长炉内的温度在第一时间内升至第一温度；并保温2～5小时；步骤32，使所述生长炉内的温度在第二时间内升至第二温度；并保温1～2小时；步骤33，使所述生长炉内的温度在第三时间内降至第三温度；步骤34，使所述生长炉内的温度在第四时间内降至第四温度；步骤35，淬火，获得所述REBCO板材。