專利名稱：用高能電子輻照提高GdBaCuO高溫超導(dǎo)體性能的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種提高GdBaCuO高溫超導(dǎo)體性能的方法，具體而言涉及利用高能電 子輻照提高熔融織構(gòu)GdBaCuO高溫超導(dǎo)體性能的方法。
背景材料 自從1986年發(fā)現(xiàn)高溫超導(dǎo)電性以來，在世界范圍內(nèi)掀起了高溫超導(dǎo)研究熱潮。到 目前為止，對高溫超導(dǎo)的材料領(lǐng)域和強電弱電應(yīng)用領(lǐng)域都進行了廣泛細致的研究。對于高 溫超導(dǎo)塊材來說，有兩個基本的特性即超導(dǎo)磁懸浮力和俘獲磁場。塊材的磁浮特性可以用 于制作超導(dǎo)無接觸輸運系統(tǒng)，磁浮軸承，飛輪儲能系統(tǒng)等；基于高俘獲磁通的特性，可以制 作高溫超導(dǎo)磁體，超導(dǎo)電機等。因此，制備高性能的超導(dǎo)材料是關(guān)鍵。利用熔融織構(gòu)生長技 術(shù)可以制備大尺寸高性能的超導(dǎo)塊材，但是要想獲得能實用的超導(dǎo)材料，必須進一步提高 高溫超導(dǎo)塊材的臨界電流密度和單疇尺寸以及塊材的機械強度。為此，采用元素摻雜、細化 RE211 (或RE422)相與輻照等手段來提高樣品的臨界電流密度。 目前，有許多研究者報道用快中子與慢中子對YBCO(釔鋇銅氧)超導(dǎo)塊材進行輻 照能大幅度提高材料的臨界電流密度。我們也曾用熱中子對YBCO超導(dǎo)塊材進行了輻照，并 申請了國家發(fā)明專利[ZL 97100759. 4]，已得到授權(quán)。由于用中子輻照，必須利用原子反應(yīng) 堆，實驗周期長，輻照后產(chǎn)生的放射性較強，給實際應(yīng)用帶來不便。因此，需要改進現(xiàn)有輻照 方法以提高高溫超導(dǎo)材料的臨界電流密度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高能電子輻照方法，以提高熔融織構(gòu)GdBaCuO高溫超導(dǎo) 體的性能。 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種利用高能電子輻照提高熔融織構(gòu)GdBaCuO高溫 超導(dǎo)體性能的方法，其中，使用磁場回旋電子加速裝置對熔融織構(gòu)單疇GdBaCuO材料進行 高能電子輻照，輻照所用電子的能量為2. 2Mev或22Mev，電子的電流密度均為200mkA，輻照 劑量為1 X 1017 5 X 1018e/cm2。 本發(fā)明的有益效果在于，采用高能電子輻照裝置代替中子輻照，高溫超導(dǎo)材料的臨 界電流密度得到大幅提高(提高30 70% )，該方法操作比較簡便宜行且放射性污染較小。


圖1為77K溫度下GdBaCuO樣品經(jīng)高能電子輻照前后的臨界電流密度隨外磁場的 變化關(guān)系曲線，高能電子的能量為2. 2MeV，劑量為5X1017e/cm2。 圖2為77K溫度下GdBaCuO樣品經(jīng)高能電子輻照前后的臨界電流密度隨外磁場的 變化關(guān)系曲線，高能電子的能量為2. 2MeV，劑量為lX1017e/cm2。
具體實施方式

實施例1
3
( — )制備GdBaCuO超導(dǎo)塊材 本發(fā)明的GdBaCuO超導(dǎo)塊材樣品是利用熔融織構(gòu)生長工藝制備的。即把6(1203， BaC03與CuO分別以化學(xué)計量比Gd : Ba : Cu = 1 : 2 : 3與2 : 1 : l稱量，然后以固 相法合成相應(yīng)的GdBa2Cu20y(Gdl23)與Gd2BaCu05(Gd211)粉體。把Gdl23與Gd211粉體以 適當?shù)谋壤旌?，并?jīng)高速振擺球磨混合均勻后，用單軸模壓成型，再采用頂部籽晶結(jié)合熔 融織構(gòu)生長工藝(TSMTG)制備單疇GdBaCuO超導(dǎo)塊材。 球磨混合過程中，球磨的時間約為2h，球料的重量比l : l，料球的材質(zhì)為鋯球，料 球的大小為①6mm與①3mm，數(shù)目比為1 : 6 ;把混合均勻的粉體裝入模具，用約200_270MPa 單軸模壓成型，成形后柱體的體積為①20mmX12mm;然后在其頂部中心放置尺寸約為 2 X 2 X 0. 5mm 3的NdBaCuO籽晶，使NdBaCuO籽晶的c軸與樣品軸平行；接著把帶有籽晶 的樣品置入高溫加熱爐中，升溫至1060-1 IO(TC，保溫10-30分鐘，再用8-10分鐘降溫到 1060-104(TC，然后又以0. 5-1. 5°C /h的降溫速率使溫度下降到1030-1010°C ，接著爐冷到 室溫；在350°C _4001:用lOMPa的高氧壓氣氛爐對熔融織構(gòu)單疇超導(dǎo)塊后處理約50h。
把GdBaCuO超導(dǎo)塊材樣品延解理面切割成尺寸約為3. 5X2. 0X0. 8mm3的小樣品， 用于進行高能電子輻照實驗。
(二)高能電子輻照實驗 高能電子輻照裝置是采用磁場回旋加速的原理把電子加速，使電子具有足夠高的 能量，然后從加速器里把電子引出到要輻照的樣品上。 將Gd211粉體按40mol^的比例加入到Gdl23粉體中，并混入0. 2wt% Pt，依照上 述方法經(jīng)高速振擺球磨混合均勻后，用單軸模壓成型，再采用頂部籽晶輔助熔融織構(gòu)生長 工藝(TSMTG)生成單疇GdBaCuO超導(dǎo)塊。 從以上單疇GdBaCuO超導(dǎo)塊上取樣，樣品尺寸約為3. 5X2. 0X0. 8mm3，然后使用 高能電子輻照裝置(俄羅斯科學(xué)院巴依柯夫冶金材料研究院制造)進行高能電子輻照實 驗。其中，輻照所用電子的能量為2. 2MeV，電子的電流密度為200mkA，輻照劑量為5X 1017e/ cm2。在77K溫度下測量輻照前后同一樣品的臨界電流密度(Jc)，結(jié)果如圖l所示。其中，在 0. 015T和IT的外加磁場下，經(jīng)過電子輻照的樣品的臨界電流密度約分別達到4. 21 X 104A/ cm，P 2. 77X 104A/cm2，而輻照前臨界電流密度約分別為2. 49X 104A/cm^P 1. 75X 104A/cm2。 由此可見，經(jīng)電子輻照后在自場和1T磁場下臨界電流密度分別提高了 68%和58%。
實施例2 采用與實施例1相同的方法制備GdBaCuO超導(dǎo)塊材，將Gd211粉體按40mol^的比 例加入到Gdl23粉體中，并混入0. 2wt % Pt，經(jīng)高速振擺球磨混合均勻后，用單軸模壓成型， 再采用頂部籽晶輔助熔融織構(gòu)生長工藝(TSMTG)生成單疇GdBaCuO超導(dǎo)塊。
從以上單疇GdBaCuO超導(dǎo)塊上取樣，樣品尺寸約為3. 5X2.0X0.8mm 然后使用與 實施例l相同的儀器進行高能電子輻照實驗。其中，輻照所用電子的能量為2. 2MeV，電子的 電流密度為200mkA，輻照劑量為lX1017e/cm2。在77K溫度下測量輻照前后同一樣品的臨 界電流密度(J。)，結(jié)果如圖2所示。由圖可見，經(jīng)電子輻照后臨界電流密度在自場和1T磁 場下分別提高了 46%和31%。
權(quán)利要求
一種利用高能電子輻照提高熔融織構(gòu)GdBaCuO高溫超導(dǎo)體性能的方法，其特征在于，使用磁場回旋電子加速裝置對熔融織構(gòu)單疇GdBaCuO高溫超導(dǎo)材料進行高能電子輻照，輻照所用電子的能量為2.2Mev或22Mev，電子的電流密度均為200mkA，輻照劑量為1×1017～5×1018e/cm2。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種利用高能電子輻照提高熔融織構(gòu)GdBaCuO高溫超導(dǎo)體性能的方法，該方法能大幅提高高溫超導(dǎo)材料的臨界電流密度。具體包括使用磁場回旋電子加速裝置對熔融織構(gòu)單疇GdBaCuO高溫超導(dǎo)材料進行高能電子輻照，輻照所用電子的能量為2.2Mev與22Mev，電子的電流密度均為200mkA，輻照劑量為1×1017～5×1018e/cm2。
文檔編號C04B35/45GK101747032SQ200810240068
公開日2010年6月23日 申請日期2008年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月17日
發(fā)明者焦玉磊, 肖玲, 鄭明輝 申請人:北京有色金屬研究總院