[发明专利]用镱基液相源熔渗生长纳米复合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，具体涉及到一种用镱基液相源熔渗生长纳米复合钇钡铜氧超导块材的方法。

背景技术

利用顶部籽晶技术引导生长的单畴RE-Ba-Cu-O（REBCO，RE=Y、Gd、Sm、Nd等）高温超导块材，有效解决了多晶样品和多畴样品中晶界处存在的“弱连接”现象，能承载更高的体临界电流，表现出更高的捕获磁通和磁悬浮性能，在微型超导磁体、超导电机、磁悬浮轴承、储能飞轮和磁悬浮列车等方面具有广阔的应用前景。

通过掺杂RE₂BaCuO₅前驱粉在REBa₂Cu₃O_7−δ超导基体中引入弥散分布的细小RE₂BaCuO₅粒子可以显著提高REBCO超导块材的磁通钉扎能力。在低场条件下，样品的临界电流密度J_c与V_f211/d₂₁₁成正比（V_f211为RE₂BaCuO₅粒子在REBa₂Cu₃O_7−δ超导基体中占的体积分数，d₂₁₁为RE₂BaCuO₅粒子的平均粒径）。因此，若要获得更高的J_c，必须进一步降低RE₂BaCuO₅粒子的尺寸，并使其均匀分布。为此人们曾尝试将纳米级的RE₂BaCuO₅前驱粉掺杂到REBCO超导块材中，然而由于REBa₂Cu₃O_7−δ晶体的生长固化过程非常缓慢，RE₂BaCuO₅粒子在富含RE³⁺的Ba-Cu-O液相中会经历严重的Ostwald粗化长大过程，最终样品内捕获的RE₂BaCuO₅粒子的平均粒径还是增大到亚微米至1微米之间，无法起到最有效的磁通钉扎作用。如果超导体内没有足够强的磁通钉扎中心，其无阻载流能力就会受到限制，从而导致样品的捕获磁通和磁悬浮性能偏低，达不到实际应用所需的技术指标。而且较低的磁通钉扎力也无法阻止高温超导体在液氮温区（77K）工作时因热激活而产生的磁通蠕动，从而出现捕获磁通和磁悬浮力随时间衰减严重的问题。这些问题的存在严重影响了该类材料的实用价值及其实用化进程。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种能在超导基体中引入纳米级钉扎中心从而保证样品超导性能的、用镱基液相源熔渗生长纳米复合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）配制固相粉：

将BaO、CuO初始粉按摩尔比为1：1的比例混合均匀，用固相反应法制成BaCuO₂前驱粉；再将平均粒径50nm的Y₂O₃纳米粉与BaCuO₂前驱粉按摩尔比为1：1的比例混合,同时添加0.5%～1.5%（w/w）的CeO₂初始粉，混合均匀，作为固相粉；

上述配比中的CeO₂初始粉直接添加到固相粉中，在熔渗生长过程中起到抑制Y₂BaCuO₅纳米粒子粗化长大、细化Y₂BaCuO₅粒度的作用，保证了纳米复合钇钡铜氧超导块材的成功制备；

（2）配制液相源粉：

将Yb₂O₃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Yb₂BaCuO₅前驱粉；再将Yb₂BaCuO₅前驱粉与BaO、CuO初始粉按摩尔比为1：9：15的比例混合均匀，作为液相源粉；

（3）压制前驱块：