[发明专利]使用添加Ag2O的YBCO钎料钎焊法制备大尺寸钇系块材的方法

说明书

技术领域

本发明属于超导块材制备技术领域，特别涉及使用添加Ag₂O的YBCO钎料 钎焊法制备大尺寸钇系块材的方法。

背景技术

钇钡铜氧YBCO(YBaCuO)超导块材是一种通过包晶反应生成c轴择优取 向晶体结构的氧化物陶瓷材料，是一种具有强磁通钉扎和高临界电流密度的高温 超导体。通常采用顶部籽晶熔融织构生长法制备，由于受晶体生长的特点(非常 慢，每小时只生长毫米量级甚至更少)的限制，在生产大尺寸及复杂形状YBCO 块材时，遇到了很大的困难。因此，急需一种高效的连接技术增加单畴YBCO块 材的尺寸或得到结构相对复杂的YBCO器件。本发明采用钎焊连接的方法实现上 述目标，而超导钎料的成分及制备方法显得尤为重要。

发明内容

本发明的目的是提供使用添加Ag₂O的YBCO钎料钎焊法制备大尺寸钇系块 材的方法。

使用添加Ag₂O的YBCO钎料钎焊法制备大尺寸钇系块材的方法，其特征在 于，采用顶部籽晶熔融织构生长法制备添加Ag₂O的YBCO钎料，采用钎焊连接 工艺对YBCO块材进行焊接，该方法步骤如下，

(1)制备添加Ag₂O的YBCO钎料：

①采用化学合成的方法分别制备Y-123相和Y-211相；

②按照重量比Y-123相：29～89.95％、Y-211相：5～40％、Ag₂O：5～30％、 CeO₂、PtO₂或Pt中的一种或几种：0.5～1％，称取料粉，在混料机中均匀混合；

③在常温下，把混合均匀的钎料压制成直径为10～50mm、厚度5～20mm 的钎料片或钎料块，压力为5～10MPa；

④采用顶部籽晶熔融织构生长法制备添加Ag₂O的超导钎料，采用单晶 SmBCO作为籽晶，把籽晶和钎料片或钎料块一同放入烧结炉中，籽晶放置在钎 料片或钎料块的上面，保证其ab面与钎料片或钎料块的表面平行，钎料片或钎 料块放置在氧化铝垫片上，在钎料片或钎料块和氧化铝垫片之间用MgO单晶片 作为隔离层，顶部籽晶熔融织构生长法制备工艺过程：首先以100～350℃/h的速 率升温到990～1050℃，保温10～30分钟，然后以50～100℃/h的速率降温到 980～1020℃，接着以0.1～1℃/h的速率降温到960～970℃，最后以100～350℃ /h的速率降温到室温，得到添加Ag₂O的YBCO钎料；

(2)从添加Ag₂O的YBCO钎料上沿a-c或b-c面方向切割厚度为0.1～2mm 的片作为钎料；

(3)采用配重加压和精密加压卡具配合进行装配，按照c轴织构方向相同的原 则，精确装配两块或者两块以上的YBCO块材，采用添加Ag₂O的YBCO钎料， 采用钎焊连接工艺对YBCO块材进行焊接，钎焊温度为950～980℃，钎焊保温 时间为10～180分钟，钎焊气氛为大气或者压力为5～30MPa的流动的氧气环境；

(4)对钎焊接头进行后氧化处理，恢复YBCO钎焊试样的超导性能，氧处理温 度为430～480℃，在流动氧气中氧处理50～80h或在压力为5～30MPa的氧气环 境中氧处理10～20h，得到钇钡铜氧超导块材。

所述Y-123相为YBa₂Cu₃Ox。

所述Y-211相为Y₂BaCuO₅。

本发明的有益效果为：采用钎焊方法制备传统的方法不能制备的大尺寸和复 杂形状的YBCO超导块材，具有与顶部籽晶熔融织构方法制备的单畴块材相似的 超导性能。由于开发的钎料成分与原始母材的化学成分非常相似，故钎缝的组织 构成与母材亦非常相似。此发明能制备超导磁悬浮列车、医疗、军事等方面所需 要的且目前通过其他方法不能获得的大尺寸和复杂形状的YBCO超导器件。本发 明制备的YBCO高温超导块材的超导性能可以达到原始块材的60％以上。

附图说明

图1是YBCO块材钎焊装配示意图。

具体实施方式