專利名稱：高熱穩(wěn)定性薄膜用作熔融織構(gòu)法的籽晶制備高溫超導塊體材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的是一種高溫超導材料技術(shù)領(lǐng)域的方法，具體是一種高熱穩(wěn)定性薄膜 YBa2Cu30x/LaA103(YBC0/LA0)用作熔融織構(gòu)法的籽晶制備高溫超導材料。
背景技術(shù)：
由于擁有高于液氮溫度的超導轉(zhuǎn)變溫度以及廣泛的應用前景，REBCO材料一直是高溫超導領(lǐng)域中人們研究的重點。在眾多制備技術(shù)中，熔融織構(gòu)法(Melt Textured Growth 簡稱MTG)是通過加入籽晶來控制自發(fā)形核和取向生長，使高溫超導塊體材料織構(gòu)化的一種生長方法。這種方法制備出的REBCO塊體材料中，RE2Ba1Cu1Ox (RE211)顆粒能成為釘扎中心，從而獲得高的臨界電流密度，有利于大尺寸高性能高溫超導材料的實現(xiàn)，是一種頗具市場潛力的制備技術(shù)。在熔融織構(gòu)生長這種高溫超導材料的制備方法中，選擇合適的種膜或籽晶都是研制過程的關(guān)鍵。目前在薄膜制備方面，YBCO氧化物超導體結(jié)構(gòu)簡單，容易得到超導單相，具有制備工藝簡單、重復性好等優(yōu)點，在REBCO薄膜制備工藝中最為成熟，是作為籽晶的極佳選擇。經(jīng)過對現(xiàn)有技術(shù)的檢索發(fā)現(xiàn),“The phenomenon of the superheating of YBCO thin film andits application in processing REBCO bulk”(TOC0/Mg0 薄膜的過熱行為以及在 REBCO 塊體材料制備中的應用，Supercond. Sci. Technol. 19，(2006)，S423-S428.) 中記載了一種YBC0/Mg0薄膜在高于其熔點50K的溫度下仍未熔化，并用熔融織構(gòu)方法成功外延出了高于YBCO包晶反應溫度的REBCO塊材。但是該技術(shù)織構(gòu)出REBCO塊材的面積很不理想，單疇REBCO塊體材料仍難以制備成功。這需要一種具有更高熱穩(wěn)定性的種膜作為軒晶。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種高熱穩(wěn)定性薄膜用作熔融織構(gòu)法的籽晶制備高溫超導塊體材料，在實時觀察沉積于單晶鋁酸鑭基板上的YBCO薄膜的熔化過程中，發(fā)現(xiàn)在高于其包晶反應溫度(Tp)SOK以上YBCO薄膜仍未完全融化，高于沉積在氧化鎂上的YBCO薄膜30K以上。利用這種薄膜的高熱穩(wěn)定性質(zhì)，可以作為熔融織構(gòu)生長的籽晶，用于制備高熔點的單疇REBCO超導材料。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明涉及一種籽晶制備高溫超導塊體材料的方法，通過將123相稀土元素與 211相稀土元素與銀元素按照50-60 25-40 1_15的摩爾百分比配料后混合，經(jīng)初步研磨煅燒處理后得到超導材料粗坯，將超導材料粗坯壓片后進行灼燒并冷卻后得到高溫超導塊體材料。所述的123相稀土元素與211相稀土元素是指:Gdl23和Gd211、Ndl23和Nd211或 Sml23 和 Sm211。所述的初步研磨煅燒處理是指將混合后的原料研磨后置于890-910°C的環(huán)境下進行40-50小時以上的煅燒，煅燒完畢后重復上述步驟進行二次研磨和二次煅燒，得到超導材料粗坯；所述的壓片是指將超導材料粗坯壓成圓形餅狀結(jié)構(gòu)。所述的灼燒是指經(jīng)壓片后的超導材料粗坯的頂部加入沉積于單晶鋁酸鑭上的 TOCO薄膜作為籽晶，然后置于生長爐中，在4-6小時內(nèi)升溫至1090-1100°C并保溫2-3小時，快速降溫到1015-1055°C并保溫40-80小時，淬火制得塊體材料。本發(fā)明涉及上述方法制備得到的籽晶制備高溫超導塊體材料，在液氮溫度以下具有超導性能，具有89-%K的超導轉(zhuǎn)變溫度Tc。本發(fā)明方法采用具有高熱穩(wěn)定性的TOC0/LA0薄膜作為熔融織構(gòu)生長中的籽晶。 這種新型籽晶具有易制備，高質(zhì)量、易切割、較YBCO/MgO薄膜熱穩(wěn)定性更高等特點。在難以制備具有高熔點的高質(zhì)量REBCO薄膜的情況下，用低熔點YBC0/LA0種膜織構(gòu)生長出單疇 REBCO塊體材料。對塊體材料的研制開發(fā)具有重要意義。
具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例1 ABC0/LA0薄膜作籽晶熔融織構(gòu)生長GdBCO超導塊體材料1、按照 Gdl23+30mol% Gd211+10mol% Ag 組分配料；2、研磨，910°C保溫48小時進行煅燒，再研磨，采用相同工藝二次煅燒；3、壓成φ20χ8 mm圓形餅狀結(jié)構(gòu)，頂部加入2mm * 2mm的TOC0/LA0薄膜作籽晶，將這整個體系放入生長爐中；4、4小時升溫至1090°C，保溫2小時，快速降溫到1015°C，保溫80小時，淬火得到單疇GdBCO塊體材料。本實施例制備得到的高溫超導塊體材料的物理化學特征為尺寸為φ16χ6 mm,在液氮溫度以下具有超導性能，具有91K左右的超導轉(zhuǎn)變溫度(Tc)。 實施例2 :YBC0/LA0薄膜作籽晶熔融織構(gòu)生長NdBCO超導塊體材料1、按照 Ndl23+25mol% Nd211+15mol% Ag 組分配料；2、研磨，900°C保溫50小時進行煅燒，再研磨，采用相同工藝二次煅燒；3、壓成φ20χ8 mm圓形餅狀結(jié)構(gòu)，頂部加入2mm * 2mm的TOC0/LA0薄膜作籽晶，將這整個體系放入生長爐中；4、5小時升溫至1100°C，保溫3小時，快速降溫到1055°C，保溫60小時，淬火得到單疇NdBCO塊體材料。本實施例制備得到的高溫超導塊體材料的物理化學特征為尺寸為φ16χ6 mm,在液氮溫度以下具有超導性能，具有91左右的超導轉(zhuǎn)變溫度(Tc)。實施例3 :YBC0/LA0薄膜作籽晶熔融織構(gòu)生長SmBCO超導塊體材料1、按照 Sml23+35mol% Sm211+15mol% Ag 組分配料；
2、研磨，890°C保溫50小時進行煅燒，再研磨，采用相同工藝二次煅燒；3、壓成φ30χ10 mm圓形餅狀結(jié)構(gòu)，頂部加入2mm * 2mm的TOC0/LA0薄膜作籽晶，將這整個體系放入生長爐中；4、4小時升溫至1095°C，保溫2. 5小時，快速降溫到10;35°C，保溫70小時，淬火得到單疇SmBCO塊體材料。本實施例制備得到的高溫超導塊體材料的物理化學特征為尺寸為φ2Φ<8 mm,在液氮溫度以下具有超導性能，具有9 左右的超導轉(zhuǎn)變溫度(Tc)。
權(quán)利要求
1.一種籽晶制備高溫超導塊體材料的方法，其特征在于，通過將123相稀土元素與211 相稀土元素與銀元素按照50-60 25-40 1-15的摩爾百分比配料后混合，經(jīng)初步研磨煅燒處理后得到超導材料粗坯，將超導材料粗坯壓片后進行灼燒并冷卻后得到高溫超導塊體材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶制備高溫超導塊體材料的方法，其特征是，所述的123相稀土元素與211相稀土元素是指:Gdl23和Gd211、Ndl23和Nd211或Sml23和Sm211。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶制備高溫超導塊體材料的方法，其特征是，所述的初步研磨煅燒處理是指將混合后的原料研磨后置于890-910°C的環(huán)境下進行40-50小時以上的煅燒，煅燒完畢后重復上述步驟進行二次研磨和二次煅燒，得到超導材料粗坯。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶制備高溫超導塊體材料的方法，其特征是，所述的壓片是指將超導材料粗坯壓成圓形餅狀結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的籽晶制備高溫超導塊體材料的方法，其特征是，所述的灼燒是指經(jīng)壓片后的超導材料粗坯的頂部加入沉積于單晶鋁酸鑭上的YBCO薄膜作為籽晶，然后置于生長爐中，在4-6小時內(nèi)升溫至1090-1100°C并保溫2-3小時，快速降溫到 1015-1055°C并保溫40-80小時，淬火制得超導塊體材料。
6.一種籽晶制備高溫超導塊體材料，其特征在于，根據(jù)上述任一權(quán)利要求所述方法制備得到。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的籽晶制備高溫超導塊體材料，其特征是，該材料具有89-%K 的超導轉(zhuǎn)變溫度Tc。
全文摘要
一種高溫超導材料技術(shù)領(lǐng)域的高熱穩(wěn)定性薄膜用作熔融織構(gòu)法的籽晶制備高溫超導塊體材料，通過將123相稀土元素與211相稀土元素與銀元素按照50-60∶25-40∶1-15的摩爾百分比配料后混合，經(jīng)初步研磨煅燒處理后得到超導材料粗坯，將超導材料粗坯壓片后進行灼燒并冷卻后得到高溫超導材料的籽晶。本發(fā)明用低熔點YBCO/LAO種膜織構(gòu)生長出單疇REBCO塊體材料，對具有廣泛應用前景的塊體材料的研制開發(fā)具有重要意義。
文檔編號C04B35/45GK102174711SQ20111006086
公開日2011年9月7日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者姚忻, 陳媛媛 申請人:上海交通大學