论文摘要
自从高温超导材料发现以来,人们为开发它的实际应用进行了大量的研究工作。其中钇系超导体是高温超导材料中研究最多和应用最为广泛的超导体之一,受到普遍关注。本文主要研究钆钡铜氧（GdBCO或Gd-Ba-Cu-O）超导体的熔化生长工艺及其物理性能。本文采用顶部籽晶熔融织构工艺（TSMTG）生长单畴钆钡铜氧块材。在恒温场条件下,通过调整生长过程中的工艺参数,基本找到了单畴钆钡铜氧块材在空气气氛下生长的工艺制度。目前,已经能小批量化生长出直径为18mm的单畴样品,同时对GdBCO超导块材的显微组织结构和磁悬浮力等物理性能作了初步的研究。在制备GdBCO超导体的过程中,需要用到GdBa2Cu3O7-δ（Gd123）和Gd2BaCuO5（Gd211）等初始粉体。采用传统的固态烧结法制备GdBa2Cu3O7-δ和Gd2BaCuO5初始粉体,采用多次研磨多次预烧的制备工艺。在制备过程中采用差热分析和X-射线衍射分析方法确定初始粉的预烧结温度,其中Gd123的烧结温度为940°,Gd211为900°。用顶部籽晶熔融织构工艺制备GdBCO超导体过程中,主要分析了温度参数的对块材生长的作用和第二相掺杂比例对样品性能的影响。其中制备工艺主要研究了高温区保温时间、起始慢冷温度、慢降温速率等对超导体形貌和性能的影响。实验结果显示,200°/h的快升温速率、1h-2h的高温区保温时间、1040℃的起始慢冷温度、0.2-1.0℃/h的慢降温速率有利于制备出表面带有十字花纹、畴区面积比较大的GdBCO超导体。另外,我们还研究了Gd211的加入对GdBCO超导体的形貌和性能影响.研究表明,0.3mol、0.4mol、0.5mol、0.6mol的Gd211添加都能制备出表面带有十字花纹、畴区面积比较大的GdBCO超导体。为了抑制样品底部的自发成核以及MgO对样品的诱导成核,制备单畴样品时,样品的底部加入Y123+0.4molY211的混合物从而避免了底部的自发成核以及MgO对样品的诱导成核。采用环境扫描电镜对样品的显微组织结构和元素比例成份进行分析。结果表明GdBCO的123相晶体都具有层状结构。在GdBCO的晶体中分布着细小而弥散的211粒子。细小而弥散的211粒子的分布是高性能块材所具备的微观组织特征。利用四引线法测量Gd123中添加0.4molGd211样品的起始转变温度达到91K。在自行设计研发的三维磁场与磁力测试系统上,我们对GdBCO超导块材的磁悬浮力进行了测量。发现超导块材与永磁体之间最大磁悬浮力随Gd211相不同含量的添加先增大后减小。其中在添加0.4mol Gd211的GdBCO超导块材的最大磁悬浮力达到5.64N。
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标签：钇钡铜氧超导块材论文; 单畴论文; 顶部籽晶熔融织构工艺论文; 临界温度论文; 磁悬浮力论文;