[发明专利]一种利用组分分层控制法生长REBCO高温超导块材的方法

说明书

本发明公开了一种利用组分分层控制，生长REBCO(RE＝Sm,Nd，La)高温超导块材的方法，包括如下工序：a)制备富钡组分的RE123_SS、RE211_SS相以及普通组分的RE123、RE211粉末；b)制备分层组分的前驱体；c)将籽晶放置在前驱体的上表面；d)将前驱体和籽晶置于生长炉中进行熔融织构生长。本发明采用顶部籽晶熔融织构法，制备高性能REBCO高温超导块材，在块体的上层采用常规组分，下层部分采用富钡组分，顶部籽晶首先快速将上层普通组分ab面长满，然后上层已长满的部分充当一个大籽晶可将下层富钡组分粉体的ab面长满，获得大c畴的LREBCO块材，提高磁悬浮力、冻结磁场等性能。

技术领域

本发明涉及富钡前驱体制备REBCO高温超导体材料，尤其涉及一种利用组分分层控制法完整生长高性能超导块材的方法。

背景技术

REBCO高温超导体凭借其巨大的应用前景，受到科学家的极大关注，人们一直在寻求具有优良超导性能的REBCO材料的制备方法，希望能够得到较高的超导转变温度和较大的临界电流密度。现今，YBCO系统的研究及制备技术较为成熟。相对于YBCO系统，SmBCO,NdBCO以及LaBCO超导材料的性能更加优越,应用范围也更加广泛。

目前，顶部籽晶熔融织构法(MT)可有效制备大尺寸的REBCO超导块材，凭借其设备简单、易于制备、可进行批量生长等特点，成为一种极具潜力的REBCO高温超导材料制备方法。在进行SmBCO、NdBCO以及LaBCO高温超导块材的制备时，体系中存在稀土离子和钡离子的相互替代，严重影响了块材的超导性能。为了有效抑制这种互相替代，必须采用富钡的前驱粉体组分制备超导块材。但是采用这种组分生长的时候，会出现c轴生长速度高于a轴生长速度的情况，从而导致ab面生长不完全，最后残余不能生长的RE123液体被排斥在超导块体的侧面，作为最后凝固的部分对已结晶的超导块体产生应力，从而产生块体的宏观裂纹缺陷。

因此，本发明致力于开发一种利用组分分层控制法完整生长高性能REBCO高温超导块材的方法。通过组分控制的方法，使其ab面生长完全，从而提高性能。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种利用组分分层控制法完整生长高性能REBCO高温超导块材的方法，克服现有技术中ab面生长不完全的缺点。基于生长REBCO块材时，普通组分粉体对薄膜籽晶的浸润性较大，生长过程中ab面能快速长满的特点，本发明将普通粉体置于富钡粉体层上面，利用MT法，籽晶首先诱导生长普通组分粉体，当其长满之后，即可以充当大籽晶，继续诱导生长下面的富钡前驱粉体，由于该籽晶ab面较大，富钡样品在生长过程中可以保证其ab面迅速长满，获得大c畴的LREBCO块材，提高磁悬浮力、冻结磁场等性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用组分分层控制法完整生长高性能REBCO高温超导块材的方法，包括如下工序：

a)制备富钡组分的RE123_SS、RE211_SS粉末以及普通组分的RE123、RE211粉末；

b)将工序a)获得的所述RE123ss、RE211ss粉末按RE123ss+30mol％RE211ss+1wt％CeO₂的比例均匀混合成第一粉末，将所述RE123、RE211粉末按RE123+30mol％RE211+1wt％CeO₂的比例均匀混合成第二粉末，称取第一粉末和第二粉末的质量比为10：1-4：1，并将第一粉末和第二粉末分层压制成圆柱形前驱体；

c)将籽晶放置在所述前驱体的上表面，所述前驱体的上表面为第二粉末形成的表面；

d)将前驱体和籽晶置于生长炉中进行熔融织构生长高温超导材料。

其中，优选地，第一粉末和第二粉末的质量比为9：1或4：1.在其他例子，第一粉末和第二粉末的质量比可以为8：1、7：1、6：1、5：1等。