单畴GdBaCuO块材生长工艺研究

在空气气氛中采用冷籽晶熔融织构工艺进行了单畴GdBaCuO块材生长.通过调整Gd123相与Gd211相配比的方法控制GdBaCuO块材的成分.为抑制稀土元素对钡位的替代,添加了低熔点的BaCuO2.探索了采用熔融织构工艺在空气条件下生长单畴GdBaCuO块材的工艺条件,找到了适合单畴GdBaCuO在空气气氛下生长的工艺制度.已成功生长出直径25mm左右的单畴样品.探索了单畴GdBaCuO块材的氧处理制度,并对生长出来的单畴GdBaCuO块材进行了性能测试及微观结构观察.样品的零电阻温度达到了94K,不可逆场比钇钡铜氧要高出很多.磁浮力密度达到了12N/cm2.     

BaCuO_(2-δ)添加对单畴GdBCO超导块材性能的影响

本文采用顶部籽晶熔融织构法,研究了BaCuO2-δ添加对单畴GdBCO超导块材性能的影响.实验结果表明,当制备GdBCO超导块材所用粉体的摩尔比为Gd123:Gd211:Gd011=1:0.4:x(x=0,0.1,0.2,0.3,0.4)时,均可制备出单畴GdBCO超导块材.对该系列超导块材磁悬浮力测试的结果表明,BaCuO2-δ的含量对GdBCO超导体的磁悬浮力有明显影响,当BaCuO2-δ的含量x=0.2mol%时样品的磁悬浮力最大,并结合其显微组织分析了BaC-uO2-δ对单畴GdBaCuO磁悬浮力影响的原因.     

直径53 mm熔融织构单畴YBCO块材制备研究

实验表明:通过对Y123/Y211前驱粉体粒度的调整以及采用Y123∶Y211=1∶0.3摩尔比的配制方案,在顶部籽晶诱导熔融织构生长条件下,可以提高单畴YBCO块材的起始生长温度Ts,从而有效地抑制了大尺寸单畴高温超导块材生长过程中的非籽晶成核现象. 利用这一技术,我们成功地生长出多块直径53 mm、厚18mm单畴YBCO高温超导块材,其中最大磁浮力达到302牛顿,最小为274牛顿,平均磁浮力密度达到12.9 N/cm2(77K、0.55T),达到和超过了该类材料的实用化国际标准.从宏观形貌上看,样品沿径向呈完全织构生长状态,沿轴向也基本呈完全生长状态. XRD和极图分析结果显示,整块样品具有较理想的织构化程度.这一结果意味着近期有望实现更大直径单畴YBCO超导块材的织构生长.     

同质冷籽晶技术生长SmBCO/Ag超导单畴块材的研究

在前期的研究中,利用NdBCO123冷籽晶技术成功制备出具有理想织构的SmBCO/Ag单畴块材.但由于高质量的Nd籽晶的供应难以得到保证,从而限制了SmBCO单畴块材的批量化制备.Ag可以降低SmBCO坯体的熔点,这为用SmBCO冷籽晶技术引导SmBCO/Ag坯体生长单畴块材提供了可能性.然而,实验中我们发现,坯体里面的Ag容易向籽晶内部扩散,导致籽晶熔融,对单畴块材的生长产生不利影响.为克服这困难,我们通过在坯体和籽晶之间加入一个SmBCO211缓冲层,有效地阻止坯体里面的Ag向籽晶扩散,成功实现了同质冷籽晶技术生长SmBCO超导单畴块材.     

最高熔化温度对GdBaCuO单畴块材生长及磁悬浮性能的影响

采用熔融织构生长工艺结合冷籽晶法,通过调整最高熔化温度,成功制备出直径53mm的GdBCO单畴超导块材.不同高温下淬火坯体的XRD图谱表明,提高最高熔化温度对Gd123相的充分熔解和大单畴的生长具有重要意义.最高熔化温度对块材的磁悬浮性能有重要影响,最高温度偏低不利于熔体中气体排出,制成的单畴存在大量孔洞,使磁悬浮力下降;适当提高最高熔化温度,可减少单畴内部的孔洞,使材料致密从而提高磁悬浮力.     

Y_2BaCuO_5粒子在准单畴超导块材中的分布及其对磁悬浮力的影响

熔融织构准单畴YBCO超导块材中的Y2BaCuO5(Y-211)相粒子可以起到增强材料磁通钉扎力的作用.实验发现,顶部籽晶诱导生长熔融织构YBCO超导块材中的Y-211粒子分布呈不均匀性.Y-211相粒子在近籽晶处密度较低,而在样品底部则密度较高,并且呈现Y-211粒子团聚现象.通过优化Y-211相粒子在母体中的分布,可以有效提高YBCO块材的磁悬浮力.实验研究结果表明,Y-211相粒子在母体中的分布越均匀,且Y-211粒子平均粒径越小,则块材的磁悬浮力则越大.     

Y2BaCuO5粒子在准单畴超导块材中的分布及其对磁悬浮力的影响

熔融织构准单畴YBCO超导块材中的Y2 BaCuO5(Y-211)相粒子可以起到增强材料磁通钉扎力的作用.实验发现,顶部籽晶诱导生长熔融织构YBCO超导块材中的Y-211粒子分布呈不均匀性.Y-211相粒子在近籽晶处密度较低,而在样品底部则密度较高,并且呈现Y-211粒子团聚现象.通过优化Y-211相粒子在母体中的分布,可以有效提高YBCO块材的磁悬浮力.实验研究结果表明,Y-211相粒子在母体中的分布越均匀,且Y-211粒子平均粒径越小,则块材的磁悬浮力则越大.     

Y2BaCuO5粒子对顶部籽晶熔融织构YBCO微结构的影响

本文主要研究了Y211相粒子在顶部籽晶熔融织构YBCO块材中的分布及其对材料超导特性的影响.研究发现,在籽晶正下方,YBCO超导块材中的Y211粒子分布呈不均匀性.样品在近籽晶处Y211粒子非常少,从样品顶部到样品底部Y211相粒子的容积率呈增大趋势.由于Y123粒子和Y211粒子热膨胀系数存在差异,这种不均匀性导致了块材内部产生微裂纹,从而降低了磁悬浮力.     

Y2BaCuO5相含量对准单畴YBCO块材生长及其性能的影响

本文采用Y-123 Y-211合成粉体作为前驱物粉体,利用顶部籽晶熔融织构技术制备了最大顶角间距为34 mm正六边形YBCO准单畴块材,研究了Y-211含量对准单畴块材生长过程,以及对成材样品磁浮力性能的影响.实验结果发现:Y-211摩尔含量为30%样品的最大磁悬浮力明显高于Y-211含量为40%的样品.实验结果还发现,在同一烧结程序下,Y-211含量为40%样品出现单畴区未完全生长状态,而Y-211含量30%样品则呈现完全生长状态.这一结果可以解释两样品之间磁悬浮力性能的差异,而造成这一结果的原因可能是不同Y-211含量样品单畴区的起始生长温度不同所致.     

单畴熔融织构YBCO/Ag样品的生长工艺研究

本文研究了用冷籽晶技术制备掺Ag单畴熔融织构YBCO超导块材的工艺.通过引入有效的隔离层避免了籽晶的熔化.使用纯Y1.8粉作为隔离层的材料,并探索出同时施加两个隔离层的方法.对施加隔离层后大块单畴YBCO/Ag样品生长窗口的研究发现,加入隔离层后使慢降温上限温度升高,970℃到955℃是Y123/Ag系单畴生长的主要窗口.制备的直径26mm单畴超导块材的磁浮性能已达到12N/cm2(77K,0.5T).认为如果进一步提高熔化温度或延长保温时间将有助于抑制自发成核.