[发明专利]纳米铁酸镍掺杂的钇钡铜氧超导块材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温铜氧化物超导材料技术领域，具体涉及到一种纳米铁酸镍掺杂的钇钡铜氧超导块材的制备方法。

背景技术

高温超导材料及其应用技术在能源、信息、交通、国防、医疗技术、重大科学工程等方面具有重要的、甚至是不可替代的应用价值，其一直是国际上高新技术材料与高新技术应用研究领域中的热点之一。其中，由于在液氮温区（77K）具有更强的磁通钉扎能力及在高场下能保持更高的临界电流密度（J_c），钇钡铜氧（Y-Ba-Cu-O）超导材料一直受到广泛关注，是高温超导材料家族中最有应用潜力并最有可能尽早投入实际应用的超导体之一。

当高温超导体在液氮温区工作时，内部会出现因热激活而产生的磁通蠕动，从而出现超导性能（如捕获磁通、磁悬浮力等）随时间衰减严重的问题。因此，为了保证高温超导体的工作稳定性，提高超导材料的实用价值，必须向超导体内引入更有效的磁通钉扎中心。

在高温超导体中，存在两种主要的磁通钉扎机制，一种是由非超导的正常芯（如绝缘的第二相内含粒子）引起的δl型钉扎，其主要影响材料在零场和低外场下的J_c性能。另一种是由超导基体中化学成分波动引起的δT_c型钉扎，即在YBa₂Cu₃O_7-δ基体中存在的弱超导区有着较低的T_c和上临界场H_c2，当外磁场增加时，其弱超导性受到破坏，变为正常态，从而产生有效的磁通钉扎中心，有效提高了材料在高外场下的J_c性能，这种钉扎也被称为场致钉扎。在我们的前期工作中，发明了一种纳米复合钇钡铜氧超导块材的制备方法（201510091846.5），通过使用Y₂O₃纳米粉与BaCuO₂前驱粉、CeO₂初始粉的混合物充当固相粉，在钇钡铜氧超导块材内成功引入了纳米级的Y₂BaCuO₅第二相粒子作为有效的δl型钉扎中心，显著提高了样品的超导性能。在此基础上，我们有必要发明新的方法来增加超导体内的δT_c型钉扎，以进一步提高材料的性能和实用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能在超导基体中引入有效的δT_c型钉扎中心从而进一步提高样品超导性能的、纳米铁酸镍掺杂的钇钡铜氧超导块材的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

（1）配制固相粉：

将BaO、CuO初始粉按摩尔比为1：1的比例混合均匀，用固相反应法制成BaCuO₂前驱粉；再将平均粒径50nm的Y₂O₃纳米粉与BaCuO₂前驱粉按摩尔比为1：1的比例混合,同时添加0.5%～1.5%（w/w）的CeO₂初始粉和0.1%～0.4%（w/w）的、平均粒径50nm的NiFe₂O₄纳米粉，混合均匀，作为固相粉；

（2）配制液相源粉：

将Y₂O₃与BaO、CuO初始粉按摩尔比为1：10：16的比例混合均匀，作为液相源粉；

（3）压制前驱块：

取固相粉放入圆柱型模具1中，压制成固相块；取液相源粉放入圆柱型模具2中，压制成液相源块；其中所用固相粉与液相源粉的质量比为1：2.5～3.5，圆柱型模具2的直径为比圆柱型模具1大10mm；再取Yb₂O₃初始粉放入圆柱型模具2中，压制成厚约2mm的薄片，作为支撑块；

（4）装配前驱块：

将液相源块、固相块自下而上依次同轴放置在支撑块的正上方，再将一块钕钡铜氧籽晶置于固相块的上表面中心位置，完成前驱块的装配；其中所用钕钡铜氧籽晶为从多畴钕钡铜氧块材上解理下的晶片，其尺寸约为3mm×3mm×1.5mm；

（5）熔渗生长钇钡铜氧单畴块材：