[发明专利]一种FeSe基超导线材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于超导线材加工技术领域，具体涉及一种具有较高超导相含量的FeSe基超导线材的制备方法。

背景技术

2008年，由日本Hosono课题组首先报道了具有26K临界温度的LaO_1-xF_xFeAs，随后Fe基高温超导材料(FHS)发展迅速。目前，已经发展为四个主要体系，分别是“1111”体系(如LaFeAsOF)、“122”体系(如BaFe₂As₂)、“111”体系(如LiFeAs)和“11”体系(如FeSe)。与高温铜氧化物超导体(HTS)类似，FHS的晶体结构都为层状结构，由-FeAs-层(或-FeSe-层)作为超导层。

FHS的迅速发展主要有三个原因，首先，一般认为Fe的磁性对常规超导体中的电子配对有破坏作用，故而在FHS中，磁性和超导性的共存为探索高温超导机制提供了新途径；另一方面，FHS具有较高的超导性能，并且各向异性弱，适于实际应用的需要。FHS的上临界磁场(Hc₂)远高于金属基低温超导材料，如Nb₃Sn、NbTi和MgB₂等，一般的FHS在4.2K左右，Hc₂均可达到50T以上，是Nb₃Sn(Hc₂为30T)的两倍左右，而Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂的Hc₂更是达到了140T左右。同时，铁基超导材料的临界电流密度(Jc)较高，如SmFeAsOF单晶在5K的Jc为2×10⁶A·cm^-2，Ba_0.6K_0.4Fe₂A₂单晶在4.2K时Jc为4×10⁵A·cm^-2，FeTe_0.61Se_0.39的Jc在低于其临界温度14K时即可达到1×10⁵A·cm^-2，同时，FHS的载流性能在磁场下的衰减较慢，即使是在20T的磁场条件下，许多FHS的Jc也能达到10⁵A·cm^-2以上，这些性能保证了FHS实际应用的可能性。在众多FHS中，尽管FeSe基超导材料的临界转变温度较低，但是在液氦温度下，其临界电流密度可以达到应用的要求，并且，其原料无贵金属，无毒性，储备丰富，使其在工业化生产过程中具有更大的优势。因此，制备出具有实际应用潜力的FeSe基线材是目前该体系铁基超导材料的研究重点。

而在FeSe基超导材料制备过程中存在的最主要问题是：由于FeSe具有两种晶体结构，一种是六方相，其中，Fe:Se摩尔比略低于1:1，由于结构的限制六方相FeSe不具备超导性能；另一种是四方相，这种结构中，-FeSe-呈片层状分布，即成为了与-FeAs-和-CuO-相似的超导层结构，因此，在10K左右发生超导转变。在材料的烧结过程中，这两种结构之间具有相互转化的关系。目前，采用传统烧结方法制备的FeSe基超导线材中，不仅存在大量的六方相并且其中的孔洞较多，这些孔洞和第二相形成晶间弱连接，不利于电流的输运过程，因此很难获得线材载流性能的突破。因此提出一种新型的FeSe基超导线材制备方法，对后续高性能FeSe基超导线材以及Fe基超导材料超导机理的探索都具有重要的意义。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种FeSe基超导线材的制备方法，该方法制备工艺简单易控，可重复性强，适于工业化大规模生产。采用该方法制备的FeSe基超导线材与传统工艺相比具有较高的超导相含量，并且其芯丝密度获得了较大的提高，晶间连接性好。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种FeSe基超导线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、将铁粉和硒粉在充满惰性气体的手套箱中研磨混合均匀，得到混合粉体，然后将所述混合粉体置于冷压模具中进行冷压成型，得到块体；所述冷压成型的压力为10MPa～18MPa，保压时间为2min～50min；所述铁粉和硒粉的摩尔比为(0.9～1.5)∶1；