[发明专利]单畴钇钡铜氧超导块材的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温铜氧化物超导材料技术领域，具体涉及到顶部籽晶熔渗生长工艺制备氧化物掺杂钇钡铜氧超导块材。

背景技术

单畴铜氧化物高温超导块材(RE-Ba-Cu-O，其中RE为稀土元素，如Y、Gd、Nd等)具有较高的临界温度和临界电流密度，并且在强磁场下具有较强的磁通钉扎能力。这一优势为该类材料在磁悬浮技术方面的应用奠定了基础，特别是在超导磁悬浮轴承、储能飞轮以及超导电机和发电机等研制方面具有良好的应用前景。在制备单畴铜氧化物超导块材的过程中，应用较多的工艺主要有两种，一种是传统的顶部籽晶熔融织构生长工艺，另一种是最近几年发展起来的顶部籽晶熔渗生长工艺。

自从顶部籽晶熔渗生长工艺被发明以来，受到了越来越多研究者的注意，因为它可以有效地解决传统熔融织构生长工艺中存在的问题，例如样品的收缩、变形、内部存在大量气孔和宏观裂纹、液相流失严重、Y₂BaCuO₅粒子的局部偏析等等。但是由于熔渗生长工艺所制备出的超导块材中存在着固有的晶体缺陷，如，晶界间的弱连接、弱的磁通钉扎能力等，这些都制约着超导块材性能的进一步提高；另外，由于顶部籽晶熔渗工艺制备出的超导块材中Y₂BaCuO₅粒子的颗粒已经达到1μm，即达到其最小粒径，因此，要进一步提高临界电流密度J_c就必须在YBCO超导块材中引入有效的磁通钉扎中心。从理论上讲，只有当超导块材中引入的第二相粒子的尺寸与YBCO的相干长度接近时，才能起到有效地磁通钉扎作用，而YBCO超导体的相干长度为纳米量级，所以只有引入纳米量级的非超导粒子作为磁通钉扎中心，才能够有效地控制超导块材片层状组织的定向生长以及能够最大限度地消除弱连接现象。实践证明，在有效地改善材料内部组份以及结构方面所采取的方法中，掺杂是引入有效磁通钉扎中心的最实用的方法之一，其中，把具有双钙钛矿结构的Y₂Ba₄CuMO_x(M为Nb、Zr、W、Ag、Mo、Bi等)纳米粒子作为第二相粒子引入YBCO超导体中，可以有效地提高YBCO超导体的磁悬浮力和临界电流密度J_c。但是在引入纳米Y₂Ba₄CuMO_x粒子之前，我们必须通过多次烧结和球磨的方法先制备出纳米Y₂Ba₄CuMO_x粉体，这样就大大提高了在YBCO超导体引入纳米Y₂Ba₄CuMO_x粒子的成本，本发明则有效地解决了这一技术难题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种磁悬浮力性能高、磁通钉扎能力高的单畴钇钡铜氧超导块材的制备方法。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、配制固相先驱粉

将Y₂O₃与BaCO₃、CuO粉按摩尔比为1∶1∶1的比例混合，用固态反应法制成Y₂BaCuO₅粉，取Y₂BaCuO₅粉加入到球磨机，添加Y₂BaCuO₅粉质量0.1％～2％的Bi₂O₃粉或0.1％～3％的WO₃粉，混合均匀，制备成(1-x)Y₂BaCuO₅+xBi₂O₃或(1-y)Y₂BaCuO₅+yWO₃固相先驱粉。

上式中0.001≤x≤0.02，0.001≤y≤0.03。

2、配制液相源粉