T1系单相超导材料的高氧压合成及压力对超导性的影响

 系统地研究了在0~3 MPa氧压下T1系超导材料的制备过程及其超导性质。结果表明：0.25~0.90 MPa氧压下所制备的样品为纯2223相，T_c0最高可达125.3 K；1.45~3.00 MPa氧压下样品为纯2212相，T_c0在95~100 K之间；0.90~1.45 MPa氧压下样品为2223及2212两相共存。对两种单相样品的高压研究结果表明，2223相样品比2212相样品有着较强的压力效应，在0~0.52 GPa压力下分别为4.0 K/GPa及2.0 K/GPa。     

含铅铋系2223相成相规律的研究

本文通过X射线衍射、超导电性测量、差热分析、电镜等手段对块材Bi系超导体组元的挥发、组成、烧结温度、烧结时间、临界温度T_c与2223相的形成等进行了研究。结果表明:当烧结温度小于910℃时,除Pb外其他组元的挥发没有被观测到。制备2223相的最佳配料组成是Bi_(1.70)Pb_(0.30)Sr_2Ca_2Cu_3O_x,烧结温度在830—845℃之间,烧结时间大于72小时。低于825℃样品中主超导相为2212,高于860℃,2223相难以被观测到,而2201相含量相对增多。依照本文的工艺成功地合成出2223相含量大于90％,T_c近110K,均匀性很好的块材超导体。     

固相反应时Bi1.92Pb0.32Sr2Ca1.7Mg0.3Cu3.07Ox超导体中2223相的生长

用固相反应法合成了名义组分为Bi_1.92Pb_0.32Sr₂Ca_1.7Mg_0.3Cu_3.07O_x的块状样品。X射线衍射谱(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)和电子探计X射线分析(EDAX)结果以及块状和粉状试样的交流磁化率测量表明,样品中存在110和85K两个超导相;2223相(110K)首先在2212相(85K)晶体的晶界和外部区域生成。本文认为,最初存 关键词：     

Bi系超导相形成的化学动力学研究

用化学动力学探讨了Bi系超导相形成的机理,提出反应活化能是控制超导相形成的关键因素。在纯Bi系2223名义成份下,2212相的形成满足“晶核形成生长”自催化动力学模型,其动力学方程为α_(2212)=1—exp(—k_(2212)t~(2.5))。2223相的形成较好地符合“收缩晶核界面”反应模型,动力学方程为1—(1—α_(2223))~(1/3)=k_(2223)t。以0.35molPb替代Bi后,2212相形成的动力学规律没有本质改变,但是2223相的形成表现出区域反应的自催化效应,其相应的动力学方 关键词：     

热处理条件对Bi系2223相超导体的相结构和Tc的影响

采用两次烧结的固相反应法,制备了高质量的名义组分为Bi_(1.92)Pb_(0.37)Sr_2Ca_2Cu_(3.03)O_y的2223单相多晶样品,其零电阻温度为107K。研究了烧成温度和冷却速率对样品的单相性和T_c的影响。结果表明,烧成温度对样品的单相性起决定作用,冷却速率对其影响不大。但是烧成后冷却速率的变化可以使2223相的T_c至少在10K的范围内移动。缓慢冷却使其T_c向高温移动,这与通常在2212相中见到的移动相反。T_c的变化主要归因于超导体中氧含量的变化,而氧含量、载流子浓度、T_(co)以及正常态的电阻行为等因素之间存在密切相关。当样品充分吸氧过程基本完成后,冷却速率的变化,对样品的颗粒T_c影响很小,但对体T_c仍有一定影响。     

Bi系超导体高Tc相的形成机制

本文研究Bi系超导体高T_c(2223)相的形成机制。提出Bi系氧化物超导体高T_c相的形成过程是:首先Sr-Ca-Cu氧化物(Ca_0.85Sr_0.15CuO₂)与低T_c(2212)相反应形成高T_c相的核,然后样品内2223相核通过象结晶学中晶体生长那样的方式长大成2223相晶粒。2223相成核过程中Sr-Ca-Cu氧化物的形成途径有两条:一条是通过固相反应 关键词：     

Bi-2223/Ag超导带HT1降温工艺与Ic关系研究

热处理工艺对于Bi-2223/Ag超导带性能具有决定性作用,热处理过程中不适当的处理温度、保温时间以及在特定温区内不合适的升降温速率,都会导致Bi-2223/Ag带超导性能的降低.本文研究了在2223相基本生成之后第一次热处理(HT1)降温过程中影响临界电流Ic的温度范围和降温速率.实验证明,HT1 的降温过程对Ic有着不可忽视的影响.在800℃～200℃范围内任何附加的保温都会使Ic降低,其中尤以710℃～350℃严重.在此温度范围内,于21%O2分压气氛下,当2223相成相率为～80%时,小于70℃/h的降温速率将使Ic明显下降.XRD的结果发现,较高Ic样品总是含有相对含量为1.8%左右的2212相,在Ic较低的样品中却没有发现2212相,只是3221相稍多.SEM揭示:HT1后经附加热处理的样品中,2223相微裂纹增多,所析出的CuOy尺寸增大而且分布不均匀,这些都造成2223相的连接性变差,使Ic降低.     

Bi系超导体高T_c相的形成机制

本文研究Bi系超导体高Tc(2223)相的形成机制。提出Bi系氧化物超导体高Tc相的形成过程是:首先Sr-Ca-Cu氧化物(Ca_(0.85)Sr_(0.15)CuO_2)与低Tc(2212)相反应形成高Tc相的核,然后样品内2223相核通过象结晶学中晶体生长那样的方式长大成2223相晶粒。2223相成核过程中Sr-Ca-Cu氧化物的形成途径有两条:一条是通过固相反应从Ca_2CuO_3和SrCaCu_5O_8的平衡中形成;另一条是通过液相反应从2212相,Ca_2PbO_4和CuO之间的反应直接形成。固相反应的速度远小于液相反应的速度,从而2223相核的形成速度在液相反应下得到加快。通过高Tc相的形成机制,提出Pb对Bi系超导体高Tc相形成的作用是:它只加速2223相的成核,而对2223相的成长不起作用。最后利用2223相形成机制,烧制出具有织构的样品。     

铁磁复合对Bi2212相超导电性的抑制

我们成功制备了由高温超导Bi2212相和铁磁LCMO相两相复合的系列陶瓷样品.复合陶瓷样品的相分析表明无杂相生成,电阻温度曲线显示出铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性有显著抑制作用,随LCMO相含量增加,复合样品的超导转变温度逐渐降低,进而失去超导电性.在分析实验数据基础上,我们对铁磁性LCMO相对Bi2212相超导电性的影响进行了研究,并简要探讨了铁磁复合对Bi2212相超导电性抑制机理.     

(Bi,Pb)-Sr-Ca-Cu-O体系110K超导体的相转变及超导电性

品质优良的110K超导体(Bi,Pb)₂Sr₂Ca₂Cu₃O_y的单相多晶样品已制备,其零电阻温度为107K。讨论了2201相,2212相和2223相的形成和转变以及淬火温度对其的影响。测量了样品的复磁化率,结果表明超导体晶粒间的Josephson结的耦合强度与样品的制备过程有关,对不同热处理的样品测其比热;△c(107K)=5.3J/molK,索末菲常数v=34.6mJ/molK,比热跳跃与热处理     

共振X射线衍射研究高温超导Sr_2CuO_(3.4)晶体中的调制结构

为了进一步研究Sr_2CuO_(3.4)高温超导样品中调制结构与超导电性关系,本文对其调制结构形成机制提出了一种新的解释.采用同步辐射共振X射线衍射技术在Cu K边附近探测调制结构随入射光能量的变化,探测到Cu~(2+), Cu~(3+)变价有序,并用于解释Sr_2CuO_(3.4)高温超导样品中调制结构的形成机制.实验结果表明,氧空位既占据顶角位置又存在于CuO_2面内,氧空位的有序排布造成变价铜离子有序,这种有序结构与其超导电性相关.     

Bi-2223／Ag超导带HT1降温工艺与Ic关系研究

热处理工艺对于Bi-2223／Ag超导带性能具有决定性作用，热处理过程中不适当的处理温度、保温时间以及在特定温区内不合适的升降温速率，都会导致Bi-2223／Ag带超导性能的降低．本文研究了在2223相基本生成之后第一次热处理（HT1）降温过程中影响临界电流Ic的温度范围和降温速率．实验证明，HT1的降温过程对Ic有着不可忽视的影响．在800℃～200℃范围内任何附加的保温都会使Ic降低，其中尤以710℃～350℃严重．在此温度范围内，于21％O2分压气氛下，当2223相成相率为～80％时，小于70℃／h的降温速率将使Ic明显下降．XRD的结果发现，较高Ic样品总是含有相对含量为1．8％左右的2212相，在Ic较低的样品中却没有发现2212相，只是3221相稍多．SEM揭示：HT1后经附加热处理的样品中，2223相微裂纹增多，所析出的CuOy尺寸增大而且分布不均匀，这些都造成2223相的连接性变差，使Ic降低．     

循环伏安法研究Ba2YCu3O7—y超导体

本文利用电化学循环伏安法(CV 法),以饱和 Ba(OH)_2水溶液为电解液,对单相Ba_2YCu_3O_(7-y)正交和四方结构超导体进行了研究.结果发现:在典型的正交相中确实存在Cu~(3+)→Cu~(2+)的还原峰,而四方相则无此峰出现.从而首次直接检测到 Ba_2YCu_3O_(7-y)烧结体中 Cu~(3+)离子.     

La_(2-x)Sr_xCuO_4的高氧压处理与XPS研究

本文采用高氧压对 La_(2-x)Sr_xCuO_4进行处理.高氧压处理(2.3GPa,～800℃)不但对x=0组分及附近的样品提供过量的氧,使之成为超导体,而且可以使无氧缺位的状态保持到x=0.3.但电导率测量表明,高温超导相范围并没有扩展,因此排除了氧缺位的出现使超导相存在范围降低的看法.XPS 测量表明表面完全污染的 La_(2-x)Sr_xCuO_4样品与半导体 La_2CuO_4或 CuO 中 Cu~(2+) 谱一致,而未完全污染的样品表现出很宽的峰,明显包含局域态的 Cu~(2+)及LaCuO_3中的 Cu_(3+)成份.论文首次引入 La3d XPS 谱的伴线来研究超导体的电子态.对于“Clean”La_(1.85)Sr_(0.15)CuO_4及 La_2CuO_4,La3d XPS 谱具有完全不同的结构,前者伴线为 Shakedown,表明较低的费米能级位置,意味着强氧化态.后者为 Shake up,意味着较高的费米能级位置.在超导样品中,无法利用 O_(15)谱来区分污染样品表面还是处在深度氧化态的表面时,可用 La3d 谱来鉴别样品的表面.     

高温超导体Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_y中的表面超导相

在 Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_y 样品中存在着110K 和85K 两个超导相,样品的零电阻温度为105K.磁化率、比热以及不同温度下的 M-H 曲线测量结果均表明85K 相为表面超导相,在样品中占有较小的体积分数.文中还报道了样品的H_(c1)(0).     

氧化物超导体的真空失超

处在超导态的Bi-2223相和Y-123相样品,在抽真空的条件下,会迅速失去超导电性转变为正常态,无论测量Tc时的恒流变大还是变小,失去超导的现象都是明显的。即使在十几K的范围内减压降温仍能保持在正常态。失超的直接原因可能是由于样品氧含量急剧减少而引起了超导相的变化,也说明了一种与氧含量有关的超导机制的存在。     

含非晶相样品的X射线衍射无标定量相分析方法

提出一种以各物相的X射线衍射系数K为未知量组成的方程组求解K值,进而求解各物相含量的无标定量相分析方法.该方法不需加入参比物相,允许待测样品含有一个非晶相.采用了最小二乘方程组的抛弃平均法处理数据求其最优解. 关键词：     

相场法研究Fe-Cu-Mn-Al合金富Cu相析出机制

基于Ginzburg-Landau理论采用连续相场法模拟了Fe-15%Cu-3%Mn-x Al(质量分数x=1%, 3%, 5%)合金在873 K等温时效时纳米富Cu析出相沉淀机制及Al含量对富Cu相析出的阻碍效应.通过计算成分场变量和结构序参数,研究了富Cu析出相的形貌、颗粒密度、平均颗粒半径、生长和粗化动力学.研究结果表明:在时效早期阶段,纳米富Cu相通过失稳分解机制析出,由于原子扩散速率存在差异,从而形成以富Cu相为核心的核壳结构.随着时效时间延长,富Cu相析出物结构由体心立方转变为面心立方.其中Al和Mn原子在富Cu核外偏析形成Al/Mn簇,可以将其视为阻碍富Cu析出相形成的缓冲层;在沉淀过程中,随着Al含量的增大, Al/Mn金属间相促进了缓冲层的生长,阻碍富Cu析出相的生长和粗化.     

Bi(Pb)SrCaCuO 超导体中掺杂3d过渡元素Fe、Zn对超导性能的影响

在 Bi(Pb)SrCaCuO 超导体中,用 Fe 名义分别取代 Cu、Bi;用 Zn 名义取代 Cu.对样品的电阻-温度和交流磁化率-温度特性的测量,以及对样品的 X 光衍射分析表明:Fe、Zn 掺杂对超导性能有不良影响,Fe 的影响较 Zn 更为严重.表现在:随掺杂含量的增加,2223相的形成受到强烈抑制其起始转变温度 T_c 向低温移动;2212相的含量有所上升,其 T_c 有较大幅度下降;Fe 取代 Cu 比取代 Bi 会产生更大影响.     

使用基体烧结方法进行高温超导体Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_x的制备和研究

使用基体烧结方法,得到零电阻温度为109K 块状高温超导体 Bi_(1.6)Pb_(0.4)Ca_2Sr_2Cu_3O_x.测量了样品的电阻率、AC 磁化率与温度的关系,进行了 X 射线衍射、SEM 及 EDX 等分析,初步地研究了高 T_c2223相在不同热处理条件下的形成和分解.实验结果表明,在860℃,200h热处理条件下,样品基本上属于高 T_c2223相,其品格参数为 a=b=5.408(?),c=37.110(?).当热处理时间低于200h 时,样品中高 T_c2223的体积随热处理的时间增加而增大.在300h 热处理后的样品中,部分高 T_c2223相已经分解成为 T_c2122相和杂相.