论文题目: YBaCuO超导带材制备的基础研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 材料学
作者: 李凤华
导师: 刘常升,樊占国
关键词: 带材,掺杂,电泳共沉积,合金,弥散强化,低氧分压
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 基于BiSrCaCuO超导体的第一代HTS带材（1G）使用氧化物粉末管装法OPIT已经能够制备出上千米的带材。但由于1G带材300美元每千安培米的高昂价格,使科学家们将研究目标转向YBaCuO涂层超导带材——第二代HTS带材（2G）。第二代高温超导带材2G-YBaCuO具有较好的高温磁场性能,潜在的低制备成本和较少的交流损耗比1G-Bi系带材具有明显的优势。 YBaCuO带材主要通过在柔性金属基底上沉积超导层获得,多层缓冲层加工的复杂工艺以及YBaCuO厚膜沉积的真空条件,使YBaCuO带材的实际价格远远高于预测价格。Ag与Y123在高温下无化学扩散,采用Ag合金做基带材料,可以实现直接涂覆超导膜,摒弃了以Ni作基底时复杂的缓冲层制备过程,在一定程度上节省了时间和成本。电泳沉积法具有设备简单、操作容易等优点,能够实现快速连续地沉积,因此在Ag基带上电泳沉积YBaCuO厚膜可以很大程度地降低YBaCuO带材的制备成本。 YBaCuO长带制备的障碍之一就是晶粒间的弱连接,熔化工艺是唯一被证明可以基本上消除弱连接行为的工艺,但由于涉及高温处理,Ag基底会熔化变形。因此降低YBaCuO的熔化温度到银熔点以下,或者将Ag基底的熔点提高到YBaCuO的熔化温度以上,是解决YBaCuO带材热处理温度问题两条可行的途径。 掺杂一直是人们探索高温超导电性机制和寻找新的超导体系的有效方法之一,本文通过掺杂的方法降低了YBaCuO的熔点。实验证明,Ag和PbO的掺杂都可以降低YBaCuO的温度,15wt%Ag将YBaCuO的熔化温度降至970℃,10wt%PbO掺杂可以将YBaCuO熔化温度降低到980℃,但在高温下会与Y123反应生成BaPbO3,导致超导相的减少,削弱了样品的超导电性。产物BaPbO3具有良好的导电性,作为独立物质掺杂时并不与Y123发生物理化学反应,对Y123超导电性几乎无影响,但不能降低YBaCuO的熔点。空气下5wt%Na2CO3掺杂会将YBaCuO的熔化温度降至965℃,而10wt%Na2CO3使之降至960℃。XRD分析表明Na取代了Y位,而不是Cu（2）位,因此Na2CO3对
论文目录:
声明
摘要
Abstract
目录
第一章 绪论
1.1 高温超导体简介
1.2 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的晶体结构
1.3 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的元素替代
1.4 YBa_2Cu_3O_(7-δ)超导体的临界电流特性
1.5 YBaCuO带材制备技术
1.5.1 基底的制备
1.5.2 缓冲层的制备
1.5.2.1 离子束辅助沉积IBAD技术
1.5.2.2 倾斜基底沉积ISD
1.5.2.3 表面氧化外延SOE
1.5.3 YBaCuO超导层的制备
1.5.3.1 脉冲激光沉积PLD
1.5.3.2 金属有机物沉积MOD
1.5.3.3 金属有机物化学气相沉积MOCVD
1.5.4 低成本YBaCuO厚膜制备技术研究
1.6 本文的主要内容及意义
第二章 YBaCuO熔点的降低
2.1 前言
2.2 实验方法
2.3 掺杂对YBaCuO性质的影响
2.3.1 Ag掺杂
2.3.2 PbO掺杂
2.3.3 Ag和PbO混合掺杂
2.3.4 BaPbO_3掺杂
2.3.5 Na2CO_3掺杂
2.3.6 Li2CO_3掺杂
2.4 低氧分压对YBaCuO熔点的影响
2.5 小结
第三章 电泳共沉积含Ag的YBaCuO厚膜
3.1 引言
3.2 电泳沉积YBa_2Cu_3O_(7-δ)原理
3.3 电泳共沉积机理与模型
3.4 电泳共沉积Ag-YBa_2Cu_3O_(7-δ)实验
3.5 结果与讨论
3.5.1 电泳共沉积膜中Ag的含量
3.5.2 电泳共沉积中Ag粒子的行为
3.5.3 电泳沉积膜表面裂纹的消除
3.5.4 电泳共沉积膜的组成与微观形貌
3.6 小结
第四章 高熔点Ag基复合材料的制备
4.1 前言
4.2 实验
4.3 结果与讨论
4.3.1 Al_2O_3-Ag复合材料的熔化温度
4.3.2 Al_2O_3-Ag复合材料的线膨胀系数
4.3.3 Al_2O_3-Ag复合材料的力学性能
4.3.3.1 硬度
4.3.3.2 抗拉强度
4.3.3.3 延伸率
4.3.3.4 Al_2O_3粉的粒度
4.3.3.5 Al_2O_3-Ag复合材料的微观形貌
4.4 小结
第五章 低氧分压下YBaCuO的熔融织构生长
5.1 引言
5.2 熔融织构生长工艺
5.3 实验
5.4 结果与讨论
5.4.1 Ar气氛下YBaCuO的熔化温度
5.4.2 Ar气氛下YBaCuO的熔融织构生长工艺
5.4.3 熔融织构YBaCuO样品的超导电性
5.5 小结
第六章 Ag包套法制备YBaCuO带材及其后处理研究
6.1 前言
6.2 实验
6.2.1 OPIT工艺
6.2.2 粉末原料与填充
6.2.3 形变
6.2.4 热处理
6.3 结果与讨论
6.3.1 样品芯部的X射线衍射分析
6.3.2 粉末粒度对J_c的影响
6.3.3 样品厚度对J_c的影响
6.4 小结
第七章 结论
参考文献
致谢
作者简介
攻读博士期间发表的论文
发布时间: 2005-09-07
参考文献
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