[发明专利]用Y2BaCuO5为基体材料制备单畴钇钡铜氧超导块材的方法

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，具体涉及到一种用Y₂BaCuO₅为基体材料制备单畴钇钡铜氧超导块材的方法。

背景技术

单畴钇钡铜氧（Y-Ba-Cu-O）高温超导块材具有较强的磁通钉扎能力，能在强外场下维持较高的临界电流密度，具有很高的实用价值，在超导强磁体、超导磁悬浮、储能飞轮以及超导电机、发电机等方面具有良好的应用前景。在该类材料的制备研究进程中，发展起来的主流工艺主要有两种，一种是传统的顶部籽晶熔融织构生长工艺（TSMTG），另一种是最近几年逐步受到重视的顶部籽晶熔渗生长工艺（TSIG）。

随着研究的深入，TSIG方法的优越性得到了越来越多的实验证实，例如它可以有效解决TSMTG工艺中存在的样品收缩、变形，内部存在气孔及宏观裂纹等问题，还能在样品内部捕获更多的小粒径Y₂BaCuO₅粒子，从而改善了样品的力学性能并获得了更优越的磁通钉扎能力。此外，TSIG工艺中使用了高熔点的Y₂BaCuO₅固相压制前驱坯体，在高温热处理过程中能很好的保持样品形状，因此该工艺还可用来制备其他形状或结构的超导样品，如超导圆环，多孔结构或泡沫结构的超导材料等，以满足人们的不同需要。然而，TSIG工艺需要用到更多种类的前驱粉体。而前驱粉都是由初始粉体（如Y₂O₃、CuO等）通过固相反应法（即反复的高温煅烧和研磨）制得，每种粉体均需耗时约5～7天。因此，所需前驱粉种类的增加使得TSIG方法的制备周期相比TSMTG工艺更长，效率更低，工艺流程更繁复。为了解决这个问题，本课题组于2009年先后申请了用熔渗法制备单畴钆钡铜氧超导块材的方法（200910024034.3）、单畴钆钡铜氧超导块材的制备方法（200910024036.2）两项专利，通过改变液相源的成分发明了仅需两种前驱粉即可完成的TSIG方法，降低了工艺制备难度，提高了效率。但在此基础上，仍然有必要进一步改进工艺，发明仅需一种前驱粉即可完成的高效率制备方法。此外，目前TSIG方法中所用的液相支撑块均是由稀土氧化物压制，如Y₂O₃或Yb₂O₃，它们在高温热处理过程中会吸收液相源坯块中的BaCuO₂成分而转变成Y₂BaCuO₅或Yb₂BaCuO₅相，这一方面造成了液相的浪费，另一方面也会改变液相源坯块的初始配比，从而对样品块的生长和性能带来不利的影响。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种步骤简单、效率高且能保证样品初始配比不受影响的、用Y₂BaCuO₅为基体材料制备单畴钇钡铜氧超导块材的方法。

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Y₂BaCuO₅前驱粉：

将Y₂O₃与BaO、CuO初始粉按摩尔比为1：1：1的比例混合均匀，用固相反应法制成Y₂BaCuO₅前驱粉；

（2）配制液相源粉：

将BaO、CuO初始粉按摩尔比为3：5的比例混合均匀，制成名义组分为Ba₃Cu₅O₈的混合粉；再将Ba₃Cu₅O₈混合粉与Y₂BaCuO₅前驱粉按质量比为1：0.1～0.2混合均匀，作为液相源粉；

（3）压制前驱块：

取Y₂BaCuO₅前驱粉放入圆柱型模具1中，压制成Y₂BaCuO₅固相块；取液相源粉放入圆柱型模具2中，压制成液相源块；其中所用Y₂BaCuO₅前驱粉与液相源粉的质量比为1：1.25～1.75，圆柱型模具2的直径为比圆柱型模具1大4～14 mm；再取Y₂BaCuO₅前驱粉放入圆柱型模具2中，压制成厚约2 mm的薄片，作为支撑块；