[发明专利]一种纳米复合钇钡铜氧超导块材的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及超导材料制备技术，尤其是涉及一种纳米复合钇钡铜氧超导块材的制备方法。

背景技术

传统的TSIG是(TopSeededInfiltrationGrowth，简称TSIG，顶部籽晶熔渗生长工艺)法液相源为YBa₂Cu₃Oy和Ba₃Cu₅O₈的混合物，在钇钡铜氧(YBCO)超导块材熔化生长的过程中,虽然液相源中的Ba-Cu-O液相大部分都被熔渗到固相源中并用于单畴YBCO超导块材的生长，但是仍有少量Ba-Cu-O液相会与液相源中的Y元素反应生成如Y₂BaCuO₅和YBa₂Cu₃Oy固态液相源残留物，造成Y元素的浪费。另外，残留的液相源很难被完全切割干净，不便于钇钡铜氧(YBCO)超导块材的进一步应用。

发明内容

为克服现有技术的缺陷，本发明提出一种无液相源残留且使用稀土元素较少、成本较低的纳米复合钇钡铜氧超导块材的制备方法。

一种纳米复合钇钡铜氧超导块材的制备方法，包括步骤：将BaCO₃及CuO按原子摩尔比Ba:Cu＝1:1混合，制备BaCuO₂粉体，将平均粒径50nm且纯度大于99.9％的Y₂O₃纳米粉和BaCuO₂粉末按照摩尔比1:1混合，同时添加0.5％～1.5％(w/w)的CeO₂初始粉，混合均匀后作为固相粉，取固相粉压制成固相先驱块；

将BaCuO₂和CuO粉体按摩尔比3:2均匀混合制成Ba3Cu₅O₈粉体，将Ba₃Cu₅O₈粉体压制成液相先驱块，且液相先驱块与固相先驱块的质量比为1:1；

将固相先驱块、液相先驱块自下而上依次同轴放置在由Yb₂O₃粉体制成的支撑块的正上方，再将一块钕钡铜氧籽晶嵌入至液相先驱块下末端的中心位置，且钕钡铜氧籽晶的下表面与固相先驱块的上表面平行，完成前驱块的装配；

将装配好的前驱块放在Al₂O₃垫片上，在Al₂O₃垫片与支撑块之间隔以多个等高的MgO单晶粒，然后放入井式炉中熔渗生长纳米复合钇钡铜氧单畴块材；

将纳米复合钇钡铜氧单畴超导块材放入石英管式炉中，在流通氧气气氛中渗氧处理，最终得到纳米复合钇钡铜氧超导块材。

其中，井式炉以每小时300℃的升温速率升温至800～900℃，保温5～15小时；再以每小时60℃的升温速率升温至1030～1040℃，保温0.5～1.5小时；然后以每小时60℃的降温速率降温至1000～1010℃，再以每小时0.2～0.5℃的降温速率慢冷至970～980℃，随井式炉自然冷却至室温，得到纳米复合钇钡铜氧单畴超导块材。

其中，纳米复合钇钡铜氧单畴超导块材在石英管式炉中以470～400℃的温区中慢冷200小时，使其完成从非超导的四方相向具有超导电性的正交相转变，得到纳米复合钇钡铜氧单畴超导块材。

其中，固相粉中添加1％(w/w)的CeO2初始粉。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

本申请将液相先驱块设置在固相先驱块的上方，则可使液相先驱块在重力和毛细作用力的双重作用下渗到固相先驱块中，从而提高了液相渗入到固相块中的速度和效果，这也是本申请中固相先驱块与液相先驱块按质量比为1：1较现有技术更小的原因。本申请在液相先驱块中为使用任何的稀土金属作为液相源，仅使用Ba₃Cu₅O₈作为液相源，并通过设置液相先驱块与固相先驱块的最佳指标比为1:1时，制备出的纳米复合YBCO超导块材的表面无任何液相残留，从而避免了现有技术中液相源残留而无法去除干净的难题。因此，本申请明在Ba、Cu质量相同的情况下，在制备纳米复合钇钡铜氧单畴超导块材时所用的稀土元素较少，相比现有技术而言，本申请有利于降低制备YBCO超导块材的成本，减少稀有金属的浪费。

附图说明

图1是前驱块的装配结构示意图。

图2是固相先驱块与液相先驱块按质量比为1：1时制备的样品外表示意图。