[发明专利]一种生长REBCO高温超导块材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高温超导材料领域，更具体地，涉及一种生长REBCO高温超导块材的方法。

背景技术

自REBa₂Cu₃O_x(简称REBCO、RE123、稀土钡铜氧，RE＝Y、Gd、Sm、Nd等)超导体被发现以来，就引起了人们的广泛关注。由于其具有完全抗磁性、高临界电流密度和高冻结磁场等特性，REBCO超导体在诸如磁悬浮力、磁性轴承、飞轮储能和永磁体等方面有许多潜在的应用。

顶部籽晶熔渗生长法(TSIG)和顶部籽晶熔融生长法(TSMG)都是制备超导单晶块材的常用方法。然而在传统的生长方法中，我们需要制备Y₂BaCuO₅(Y211),YBa₂Cu₃O_y(Y123)等多种粉体，过程复杂且费时费力，样品中的Y211粒子含量也不尽如意。

目前，顶部籽晶熔融织构法(MT)可有效制备大尺寸的REBCO超导块材以其容易制备、可实现高掺杂并且生长可靠等特点，成为一种极具潜力的REBCO高温超导材料制备方法，但通常要通过掺杂一定量的RE211相，这使样品中RE211颗粒大、含量高。

因此，本领域的技术人员致力于开发一种利用熔融织构法生长REBCO高温超导块材的方法，相较于现有技术，能够显著优化超导块材内的RE211的尺寸和分布，从而提高REBCO块材的超导性能。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种REBCO高温超导块材的方法，在空气中熔融织构法制备生长REBCO高温超导块材，实现REBCO单畴内RE211的均匀分布和尺寸的细化，满足科研和实际工业化生产的需求。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种生长REBCO高温超导块材的方法，包括如下工序：

a)按照摩尔比Ba：Cu＝2：3制备Ba₂Cu₃O₅粉末；

b)按(0.55～0.8)RE₂O₃+Ba₂Cu₃O₅+(0.3～1.5)wt％CeO₂的配比制备前驱体；

c)将所述前驱体置于生长炉中以籽晶诱导熔融织构法生长REBCO高温超导块材；

其中，工序b)中的前驱体为工序a)获得的Ba₂Cu₃O₅粉末按(0.55～0.8)RE₂O₃+Ba₂Cu₃O₅+(0.3～1.5)wt％CeO₂的比例混合均匀，压制而成的圆柱形前驱体。具体地，前驱体中RE₂O₃和Ba₂Cu₃O₅的摩尔比为(0.55～0.8):1，CeO₂为RE₂O₃和Ba₂Cu₃O₅粉末的总质量的0.3～1.5％；

进一步地，工序c)中，所述籽晶置于前驱体的上表面中心处，以顶部籽晶熔融织构生长REBCO高温超导块材。

优选地，所述籽晶采用嵌入式籽晶法压制成圆柱形前驱体，并且工序c)中，所述籽晶以嵌入式籽晶法熔融织构生长REBCO高温超导块材。

其中，嵌入式籽晶法压制成圆柱形前驱体是指：将Ba₂Cu₃O₅粉末按(0.55～0.8)RE₂O₃+Ba₂Cu₃O₅+(0.3～1.5)wt％CeO₂的配比混合均匀，再压制形成圆柱形的前驱体，并在压制过程中，将籽晶水平固定地嵌入所述前驱体上表面中央区域的内部，所述籽晶的诱导生长面位于所述前驱体的内部，且所述诱导生长面的背面与所述前驱体的上表面共面，形成所述嵌入式籽晶前驱体。