低成本YBaCuO超导带材制备方法研究

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目前高温超导带材的研究在国际上已经得到了令人注目的进展,YBaCuO在77K具有很好的高场性能,有望成为具有更佳超导性能的实用化材料。本文采用熔融织构生长工艺来消除晶界弱连接。由于YBaCuO的熔点(1010℃)高于银基带的熔点(961℃),本文采用提高银基带的熔点和降低YBaCuO的熔点的方法,还采用了银包套OPIT法制备YBaCuO带材。 为了降低YBaCuO的熔点,采用了低氧分压下的熔融织构生长工艺和在YBaCuO中加入银的方法。实验表明,在低氧分压Ar气氛下,YBaCuO的熔化温度降至940℃,而10wt%Ag+Y123的熔化温度降至930℃。低氧分压下熔融织构生长工艺可以降低YBaCuO/Ag带材的热处理温度,避免Ag带的熔化和粘连。Ar气下熔融织构生长的YBaCuO样品临界电流密度较低,加籽晶和延长吸氧时间可以提高样品的临界电流密度。低氧分压会抑制包晶反应的进行,流动Ar气会减小热处理炉内的温度梯度,不利于织构生长。 在相同OPIT热处理条件下,装管粒度对带材的Jc值有一定影响,固相反应法制备的粒度小于40μm的YBa2Cu3O7-δ粉末所得的带材样品Jc值较大,而粒度为61um~100μm的YBa2Cu3O7-δ粉末和溶胶-凝胶法制备的YBa2Cu3O7-δ粉末所得的带材样品Jc值较小。超导带越薄,样品的临界电流密度越大。为了提高带材样品的Jc,本文还采用了二次热处理,结果表明,经过二次热处理样品的Jc得到了提高。 根据Ag合金相图,要通过固溶法制备高熔点的Ag合金,只有少数如金、钯等贵金属适合,但不具备经济性。因此本文选择高熔点的MgO,Al2O3作为添加剂,通过粉末冶金的方法制备了MgO-Ag基,Al2O3-Ag基复合材料。结果证明MgO很难固溶于Ag中形成复合材料。3wt%Al2O3粒子掺杂在Ag基体中可以提高Ag的熔化温度至990℃。当Al2O3含量为2wt%时,Al2O3-Ag样品的线膨胀系数接近YBaCuO的线膨胀系数。可以认为Al2O3-Ag基复合材料有希望成为新的YBaCuO的衬底材料,其力学性能有待进一步研究提高。 用X-ray衍射(XRD)分析了YBaCuO样品的相组成。用扫描电子显微镜(SEM)观察了YBaCuO样品的取向。用SEM配合能谱分析了Al2O3-Ag基复合材料的组成。
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