[发明专利]一种制备高密度铁基化合物超导带材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种铁基化合物超导材料。

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 al.，Iron-based layered superconductor LaO_1-xF_xFeAs(x＝0.05-0.12)with T_c＝26K.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。

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55K，并有可能继续提高。与传统超导材料相比，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线带材的工作也已经开展，但采用粉末装管法制备的铁基超导线带材，经高温烧结后，存在超导芯密度较低、连接性较差、临界电流密度小等问题，严重阻碍了铁基超导线带材的应用。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，将短时高温和压力联合施加于超导带材之上，减少了热处理的时间，提高了超导芯的密度、电连接性，从而提高了铁基超导带材的临界电流密度。

本发明工艺步骤如下：

(1)在惰性气氛下，将铁基化合物的原始粉装入金属管。密封金属管两端后，经过旋锻、拉拔、轧制等工艺过程加工成一定尺寸的超导带材。

(2)将步骤1制得的超导带材置于两块石墨压片之间，放入热压机，在真空或惰性气氛下升温至500-1200℃，同时在所述的超导带材上下表面施加1KPa-500MPa的对轴压力，保持此温度和压力条件0.1-100小时。

(3)将热压机温度降至室温，卸载压力后，即得到所述的铁基化合物超导带材。

所述的铁基化合物是REFeAsO_1-yF_y、B_1-xK_xFe₂As₂、BFe_2-yCo_yAs₂，其中RE为稀土元素：La、Ce、Pr、Nd、Sm或Gd，B为碱土金属：Ba或Sr中的一种，x＝0-0.6，y＝0-0.4。

为减少石墨向超导带材里渗碳，可以在石墨表面涂抹一层氮化硼粉。

本发明所采用的粉末装管法、带材的拉拔轧制等工艺均为公知工艺。

本发明的优点在于将温度和压力同时施加于超导带材之上。该方法可以有效提高超导化合物的密度，增强电连接性，从而提高超导带材的临界电流密度。

附图说明

图1：置于石墨压片之间等待热压的铁基化合物超导带材；

图2：热压后的Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂超导带材扫描电镜图。

具体实施方式

实施例1

在Ar保护气氛下，将LaFeAsO_0.9F_0.1的原始粉装入Nb管，两端密封。经过旋锻、拉拔、轧制得到宽5mm，厚度为0.8mm的超导带材。将该超导带材置于石墨压片之间，放入热压机中。在真空条件下，将温度升至800℃，同时施加500MPa的压力，保持100个小时。即可得到所述的LaFeAsO_0.9F_0.1超导带材。

实施例2

在Ar保护气氛下，将LaFeAsO_0.8F_0.2的原始粉装入Nb管，两端密封。经过旋锻、拉拔、轧制得到宽5mm，厚度为0.8mm的超导带材。将该超导带材置于石墨压片之间，放入热压机中。在真空条件下，将温度升至1000℃，同时施加50MPa的压力，保持20个小时。即可得到所述的LaFeAsO_0.8F_0.2超导带材。

实施例3