[发明专利]一种提高铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法。

背景技术

2008年1月初，细野秀雄小组发现在铁基氧磷族元素化合物LaOFeAs中，将部分氧以掺杂的方式用氟取代，可使LaO1-xFxFeAs的临界温度达到26K，这一突破性进展开启了科学界新一轮的高温超导研究热潮[Kamihara Y.et a1.，Iron-based layered superconductorLaO_1-xF_xFeAs(x＝0.05-0.12)with T_c＝26 K.J.Am.Chem.Sco.130，3296-3297(2008)].在新超导体发现的浪潮中，我国科学家占据了重要位置，发现了一系列具有代表性和高临界转变温度的铁基超导体。目前，根据母体化合物的组成比和晶体结构，新型铁基超导材料大致可以分为以下四大体系：(1)“1111”体系，成员包括LnOFePn(Ln＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Y；Pn＝P，As)以及DvFeAsF(Dv＝Ca，Sr)等；(2)“122”体系，成员包括AFe2As2(A＝Ba，Sr，K，Cs，Ca，Eu)等；(3)“111”体系，成员包括AfeAs(A＝Li，Na)等；(4)“11”体系，成员包括FeSe(Te)等.

铁基超导体是一种新发现的高温超导体，其最高超导转变温度目前已达到到55K，并有可能继续提高。与传统超导材料向比，铁基超导体有转变温度高、上临界场大、临界电流的强磁场依赖性小等优点，是一种在20-70K范围内具有极大应用前景的新型超导材料。与氧化物高温超导材料相比，铁基超导体的晶体结构更为简单、相干长度大、各向异性小、制备工艺简单，因此铁基超导材料的制备受到国际上的广泛关注。科学家们在关注其超导机理的同时，也十分重视其潜在的应用前景。目前，将铁基超导体制备成块材和线带材的工作也已经展开，对如何提高铁基超导体的临界电流密度和不可逆场的研究也在逐渐深入。这对于发展新型铁基超导体具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，通过在A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)先驱粉中添加适量的银粉或铅粉的方法，有效提高铁基超导体的不可逆场以及临界电流密度。

本发明的特征在于，将纯度≥99.9％的Sr(或Ba)、K、Fe、As，或所述元素的化合物，如SrAs(BaAs)、FeAs、KAs等，按摩尔比A∶K∶Fe∶As＝1-x∶x∶2∶2(A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)称量，放入球磨罐或研钵，在氩保护气氛下，将各种原料磨碎并混合均匀。可将上一步骤混合均匀，未经烧结的混合物(生粉)直接作为先驱粉，也可将500-1000℃烧结后的熟粉作为先驱粉。

再将适量的Ag粉或Pb粉(所述的Ag粉或Pb粉与A_1-xK_xFe₂As₂的质量比为0～0.5∶1，其中A为Ba或Sr，0≤x≤0.5)添加到所述的先驱粉中，再次混合均匀。然后将掺有Ag或Pb的先驱粉压制成块，或填入金属管、复合金属管或合金管中，进行旋锻、拉拔、轧制、加工得到线材或带材。如果以生粉作为先驱粉，压制成块或填入金属管的过程须在氩保护气氛下进行。

将加工成型的块材或线带材置于氩保护气氛或真空环境中，经500-1100℃烧结0.5-100小时，最后得到A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr)超导块材或线带材。

本发明所采用的球磨混合、化学添加、粉末装管、线带材的拉拔轧制、一步或多步固态反应法均为公知工艺。

本发明的优点是：银和铅的添加不改变超导体的临界转变温度，有效提高超导体的不可逆场和临界电流密度，在30K下，可以将不可逆场从3T提高13T以上，在5K，0T下，可以将临界电流从10000A/cm²提高到20000A/cm²以上。

附图说明

图1是本发明实施例1添加5％和20％的银后Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂临界转变温度对比图。

具体实施方式

实例1