用于YBaCuO涂层的Y2O3/Ag复合基带的制备与研究

论文摘要

Ag是超导领域常用的基底材料,在沉积温度下与Y123之间无化学扩散,用Ag作YBaCuO超导带材的基带不仅可以实现直接沉积,减少繁琐的过渡层制备工艺,降低线带材制备成本,还易于实现大规模生产。但Ag在经过长时间热处理之后,抗拉强度变得很低。本文通过在Ag中掺入高熔点氧化物Y203,来提高Ag复合材料的力学性能,用作YBaCuO超导带材的基底材料,并用金属有机物沉积(MOD)法制备YBaCuO涂层。本文采用粉末冶金法制备了不同Y203掺杂量的Y2O3/Ag复合材料,进行硬度、抗拉强度、延伸率等力学性能的测试以及密度和孔隙度的测定。结果表明,硬度、抗拉强度、延伸率随Y203掺杂量的增加呈先上升后下降的趋势。当Y2O3掺杂量为1%时,样品的抗拉强度和延伸率达最大值,均比纯Ag提高了24%；当Y2O3掺杂量为2%时,样品的显微硬度达最大值,比纯Ag提高了36%。1.2wt%为Y203最佳掺杂量。在相同烧结条件下,Y2O3/Ag复合材料的密度随Y203掺杂量的增加逐渐减小,孔隙度与Y203掺杂量不呈线性变化关系；在Y203含量相同的条件下,Y2O3/Ag复合材料的密度随着烧结时间的延长而增加,孔隙度随着烧结时间的延长而减小。采用冷轧和高温退火的方法制备Y2O3/Ag复合基带,讨论了不同轧制道次、不同退火温度以及不同总变形量对Y2O3/Ag基带取向的影响。结果表明,在总变形量82%左右时,对复合材料采用12道次的轧制能够形成相对较强的(220)择优取向,但总体说来轧制道次对(220)的择优取向影响不大；在总变形量达到一定程度后,提高总变形量并不能大幅度提高(220)择优取向的程度。基底(220)取向主要通过轧制过程形成。在热处理过程中,一些晶粒偏离(220)取向,转向能量更低的其它取向上,(220)择优取向有明显退化的趋势,但经过再次轧制,低能位的非(220)取向再度吸收堆垛能转回到(220)取向上来。700℃退火样品的(220)取向相对于其它退火温度下的要好。经二次轧制和二次热处理后,基底的(220)取向几乎全部构成为{110}<111>织构,但总体上这种织构不强,百分含量为2.71%,还有少量的{110}<100>织构形成,相对含量更少。采用MOD法在所制备的Y2O3/Ag基底上沉积YBaCuO涂层,进行初步探索性实验。结果表明,涂层成分为Y123相,YBaCuO各峰强度相对于Y2O3/Ag基底很低,未形成强的YBaCuO(00l)取向。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 高温超导体简介
• 1.1.1 高温超导材料的发展历程
• 1.1.2 高温超导材料的分类
• 1.1.3 超导材料的基本物理特性
• 1.1.4 高温超导材料的特性
• 1.2 高温超导材料的应用
• 1.2.1 强电方面的应用
• 1.2.2 弱电方面的应用
• 1.3 高温超导带材研制现状与发展方向
• 1.3.1 高温超导带材的研制现状
• 1.3.2 高温超导带材的发展方向
• 1.4 YBaCuO高温超导带材制备技术
• 1.4.1 基带制备技术
• 1.4.2 薄膜制备技术
• 1.5 本文的主要内容和意义
• 2O₃/Ag复合材料的制备'>第二章 Y₂O₃/Ag复合材料的制备
• 2.1 前言
• 2.2 实验
• 2.2.1 弥散强化粒子的选择
• 2O₃/Ag复合材料的制备'>2.2.2 Y₂O₃/Ag复合材料的制备
• 2.3 结果与讨论
• 2O₃/Ag复合材料的力学性能'>2.3.1 Y₂O₃/Ag复合材料的力学性能
• 2O₃/Ag复合材料的密度及孔隙度'>2.3.2 Y₂O₃/Ag复合材料的密度及孔隙度
• 2O₃/Ag复合材料的微观形貌'>2.3.3 Y₂O₃/Ag复合材料的微观形貌
• 2.4 小结
• 2O₃/Ag基带的轧制与取向分析'>第三章 Y₂O₃/Ag基带的轧制与取向分析
• 3.1 前言
• 3.2 实验
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 道次的影响
• 3.3.2 退火温度的影响
• 3.3.3 总变形量的影响
• 3.3.4 二次退火的影响
• 3.3.5 织构分析
• 3.3.6 轧制样品的表面形貌
• 3.4 小结
• 第四章 MOD法制备YBaCuO涂层
• 4.1 前言
• 4.2 YBaCuO晶体结构及其薄膜的外延生长
• 4.3 实验
• 4.3.1 金属有机前驱液的制备
• 4.3.2 胶体涂覆
• 4.3.3 热处理
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 涂层的成分和取向
• 4.4.2 涂层的微观形貌
• 4.5 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 攻读硕士期间发表的论文