不同温度下烧结的Y211对YBCO的磁通俘获场的影响

采用顶部籽晶熔融织构法制备了YBCO准单畴块材,研究了在不同温度下烧结的Y2BaCuO5(Y211)粒子在块材中的分布及其对于磁通俘获场的影响.Y211前驱粉是通过使用氧化钇(Y2O3)、碳酸钡(BaCO3)、氧化铜(CuO)粉末在840到970℃之间煅烧制备.扫描电子显微镜(SEM)观察发现,通过900℃烧结的Y211颗粒在准单畴超导块材中的分布是均匀的.总的来说,使用性能好的Y211粉末将会降低Y211颗粒在块材的尺寸,提高了块材的磁通俘获场.在77K的温区下,直径为35mm的YBCO块材的磁通俘获场的最大值可以达到0.73T.     

REBaCuO单畴超导块的研究与进展

研究了YBCO单畴超导块的结晶形貌、取向、临界电流密度和磁悬浮力之间的关系.测量了不同直径超导块的磁浮力,大直径材料显示出更好的性能.对1200块30mm直径单畴超导块的性能进行了统计,80%以上样品的磁浮力密度超过10N/cm2,标志着批量化工艺已经建立.40～50mm直径单畴超导块也已能小批量的制备,最高性能达到16.8N/cm2.研究了超导块的俘获场特性.25mm直径的GdBaCuO单畴超导材料也被制备,Tc约94K,不可逆磁场超过4T.     

Y_2BaCuO_5粒子在准单畴超导块材中的分布及其对磁悬浮力的影响

熔融织构准单畴YBCO超导块材中的Y2BaCuO5(Y-211)相粒子可以起到增强材料磁通钉扎力的作用.实验发现,顶部籽晶诱导生长熔融织构YBCO超导块材中的Y-211粒子分布呈不均匀性.Y-211相粒子在近籽晶处密度较低,而在样品底部则密度较高,并且呈现Y-211粒子团聚现象.通过优化Y-211相粒子在母体中的分布,可以有效提高YBCO块材的磁悬浮力.实验研究结果表明,Y-211相粒子在母体中的分布越均匀,且Y-211粒子平均粒径越小,则块材的磁悬浮力则越大.     

Y2BaCuO5粒子在准单畴超导块材中的分布及其对磁悬浮力的影响

熔融织构准单畴YBCO超导块材中的Y2 BaCuO5(Y-211)相粒子可以起到增强材料磁通钉扎力的作用.实验发现,顶部籽晶诱导生长熔融织构YBCO超导块材中的Y-211粒子分布呈不均匀性.Y-211相粒子在近籽晶处密度较低,而在样品底部则密度较高,并且呈现Y-211粒子团聚现象.通过优化Y-211相粒子在母体中的分布,可以有效提高YBCO块材的磁悬浮力.实验研究结果表明,Y-211相粒子在母体中的分布越均匀,且Y-211粒子平均粒径越小,则块材的磁悬浮力则越大.     

直径53 mm熔融织构单畴YBCO块材制备研究

实验表明:通过对Y123/Y211前驱粉体粒度的调整以及采用Y123∶Y211=1∶0.3摩尔比的配制方案,在顶部籽晶诱导熔融织构生长条件下,可以提高单畴YBCO块材的起始生长温度Ts,从而有效地抑制了大尺寸单畴高温超导块材生长过程中的非籽晶成核现象. 利用这一技术,我们成功地生长出多块直径53 mm、厚18mm单畴YBCO高温超导块材,其中最大磁浮力达到302牛顿,最小为274牛顿,平均磁浮力密度达到12.9 N/cm2(77K、0.55T),达到和超过了该类材料的实用化国际标准.从宏观形貌上看,样品沿径向呈完全织构生长状态,沿轴向也基本呈完全生长状态. XRD和极图分析结果显示,整块样品具有较理想的织构化程度.这一结果意味着近期有望实现更大直径单畴YBCO超导块材的织构生长.     

Y211相粒径对YBCO单畴块材的生长及磁通俘获场的影响

本文研究了Y211相粒径对YBCO单畴块材的生长及磁通俘获场性能的影响.能量色散谱(EDS)分析结果显示:YBCO熔体中的Y离子浓度随着Y211相粒径减小而增加.差示扫描量热法(DSC)热分析结果表明:YBCO熔体的起始结晶温度随着Y211相粒径减小而升高.前驱粉Y123/Y211中使用粒径细化的Y211相能使YBCO单畴块材的磁通俘获场明显增强.上述实验分析结果意味着使用细化的Y211粉体将有助于大尺寸、高性能单畴样品的制备.     

大畴YBCO超导块

叙述了用熔融织构生长 ( MTG)工艺和顶部籽晶法制备大畴 YBCO超导块材的工艺过程 ;还叙述了样品磁悬浮力及冻结磁场的测量方法及所达到的性能 ;综述了大畴 YBCO超导块材潜在的实际应用。     

TSPMP法制备的单畴GdBaCuO块材的磁悬浮力和捕获磁通的特性研究

本文对φ20mm,φ30mm的GdBaCuO超导块材在液氮温区的磁悬浮特性及捕获磁通进行了研究,77K零场冷条件下,GdBaCuO超导块材磁悬浮力密度在2～10N/cm2.对不同Gd211含量的GdBaCuO超导块材的磁悬浮力和捕获磁通性能进行了对比,发现对φ30mm的样品,40%molGd211(Gd1.8)的GdBaCuO超导块材捕获磁通性能最高.同时对比了GdBaCuO和YBCO超导块材的磁悬浮力和捕获磁通性能,结果表明GdBaCuO与YBCO超导块材在相同的磁悬浮力性能下,捕获磁通性能大于YBCO超导块材.     

钇钡铜氧单畴超导块的多籽晶制备方法

顶部籽晶技术与熔融织构生长工艺的结合已经被证明是制备单一晶体取向的YBaCuO单畴超导体的成功方法.由于YBaCuO晶体的生长速度慢,使大尺寸单畴超导快的制备受到限制.采用多籽晶的方法可以减少生长大块材料的时间,但多籽晶诱导生长的大晶粒的边界通常是弱耦合的,材料的磁浮力和冻结磁场性能明显低于单籽晶生长的材料.本研究在采用多籽晶法制备YBCuO超导块时,通过在先驱物坯料的顶部增加成分梯度过渡层的方法成功地生长出单畴结构的超导材料.冻结磁通的分布为单峰状,证实材料为单畴结构,其磁浮力也达到单籽晶样品的水平.这些结果表明成分梯度层和多籽晶结合的工艺可以改善多籽晶生长样品的晶界耦合,是生长大尺寸单畴超导材料的一种可行方法.     

Y2Ba4CuWOx掺杂对单畴YBCO块材微观结构及超导性能的影响

为了研究掺杂Y-W2411(Y2Ba4CuWOx)对单畴YBCO超导块材磁通钉扎能力的影响.应用顶部籽晶-熔融织构法(TS-MTG)制备出了掺杂纳米Y-W2411的单畴块材.通过实验发现不同量的掺杂会对样品的宏观形貌及磁悬浮力产生不同的影响.当掺杂量x≤8时,样品基本可以生长成单畴的超导块材,且样品的磁悬浮力随着Y-W2411掺杂量的增加先增大后减小.当x=2wt%时,样品磁悬浮力最大.样品的电镜扫描结果(SEM)表明成功地在Y-123(YBa2Cu3O7)基体中嵌入了Y-W2411粒子.     

二次单畴化制备GdBCO超导块材的方法及其性能

高质量单畴REBa_2Cu_3O_(7-δ) (REBCO)超导块材具有广泛的应用前景,但制备过程中极易产生大量多畴样品,致使成功率明显下降、成本显著提高,并制约其进一步批量化和实用化的进程.受顶部籽晶熔渗生长(TSIG)方法的启发,本文提出了一种对生长失败的GdBCO超导块材重新单畴化织构生长的新方法,即将生长失败的样品进行预处理后作为固相源坯块,然后采用改进后的TSIG法进行二次单畴化织构生长,并成功地制备出了一系列二次单畴化的GdBCO超导样品,同时,对样品的超导性能及微观结构进行了研究.结果表明,所制备的二次单畴化GdBCO超导样品的磁悬浮力均大于30 N,样品的捕获磁通密度均在0.3 T以上,捕获磁通效率高达60%以上,该结果为进一步发展低成本、高效率制备REBCO超导体的新方法提供了科学依据和新思路.     

批量化制备高性能单畴YBCO超导块

用顶部籽晶熔融织构生长法（TSMTG）批量制备了30mm直径的YBCO单畴超导块材，使用一种六面控温的箱式炉和一台改进的坩埚炉进行晶体生长，采用了高压氧化退火工艺对生长出的YBCO晶体进行后处理，与流动氧化工艺相比，在保持样品超导性能不变的情况下高压氧化大大节约了用氧量，缩短了氧化退火时间，提高了生产效率，大多数单畴超导块在77k和0.5T的磁场下的磁悬浮力超过10N/cm^2，其中最高值达到了15N/cm^2，目前我们巳具备了年生产1000块30mm直径优质单畴导块的能力。     

钇钡铜氧单畴超导块的多籽晶制备方法

顶部籽晶技术与熔融织构生长工艺的结合已经被证明是制备单一晶体取向的YBaCuO单畴超导体的成功方法．由于YbaCuO晶体的生长速度慢，使大尺寸单畴超导快的制备受到限制．采用多籽晶的方法可以减少生长大块材料的时间，但多籽晶诱导生长的大晶粒的边界通常是弱耦合的，材料的磁浮力和冻结磁场性能明显低于单籽晶生长的材料．本研究在采用多籽晶法制备YBCuO超导块时，通过在先驱物坯料的顶部增加成分梯度过渡层的方法成功地生长出单畴结构的超导材料．冻结磁通的分布为单峰状，证实材料为单畴结构，其磁浮力也达到单籽晶样品的水平．这些结果表明成分梯度层和多籽晶结合的工艺可以改善多籽晶生长样品的晶界耦合，是生长大尺寸单畴超导材料的一种可行方法．     

复层籽晶制备单晶畴YBCO超导块材

本文介绍了沿c轴方向排布复层籽晶制备YBCO超导单畴的方法.该方法能够使123晶畴在不同深度进行生长.通过c轴方向籽晶的排布,研究了YBCO单畴中的(001)/(001)晶界.虽然由于压模中籽晶ab面的倾斜,造成部分(001)/(001)晶界出现大角晶界,使晶界上残余有液相,但仍有晶界连接良好、晶界上不存在残余液相和211粒子、错配角小于5°的(001)/(001)晶界的形成.对于制备有深度要求的单畴块材,复层籽晶法是一种有效的生长方法.在定向控制好籽晶方向的条件下,该方法可以提高超导单畴的生长深度.在77K,0.5T下,测试该样品磁悬浮力达到37N.     

单畴熔融织构YBCO/Ag样品的生长工艺研究

本文研究了用冷籽晶技术制备掺Ag单畴熔融织构YBCO超导块材的工艺.通过引入有效的隔离层避免了籽晶的熔化.使用纯Y1.8粉作为隔离层的材料,并探索出同时施加两个隔离层的方法.对施加隔离层后大块单畴YBCO/Ag样品生长窗口的研究发现,加入隔离层后使慢降温上限温度升高,970℃到955℃是Y123/Ag系单畴生长的主要窗口.制备的直径26mm单畴超导块材的磁浮性能已达到12N/cm2(77K,0.5T).认为如果进一步提高熔化温度或延长保温时间将有助于抑制自发成核.     

永磁轨道上方高温超导块材各向异性对悬浮力弛豫特性的影响

采用顶部熔融织构生长法制备的高温超导块材YBCO通常有5个生长区域．通过捕获磁通实验研究,人们发现高温超导块材内部生长区域及边界的捕获磁通能力不同,存在明显的各向异性．面向高温超导磁悬浮应用,本文比较研究了3块不同的高温超导块材YBCO组合在永磁轨道上方悬浮力弛豫特性．实验结果表明,无论场冷还是零场冷情况,块材籽晶生长...     

单畴GdBCO超导块材制备方法的改进及超导特性研究

通过改变液相源成分和先驱块的装配方式对顶部籽晶熔渗生长方法(TSIG)进行改进,并用新方法成功制备了单畴Gd-Ba-Cu-O(GdBCO)超导块材.对样品形貌和微观结构的研究发现,应用新方法制备的样品呈现出良好的织构度,其内俘获的Gd₂BaCuO₅(Gd-211)内含物分布均匀且粒度较小.超导性能的测试表明,样品具有较高的超导转变温度和自场临界电流密度,表现出较大的磁悬浮力.此外,应用新方法可以简化实验步骤,缩短制备周期,提高实验的稳定性,从而降低了实验难度,为大尺寸单畴块材的批量化制备打下了基础. 关键词： GdBCO 熔渗生长 液相源 装配方式     

最高熔化温度对GdBaCuO单畴块材生长及磁悬浮性能的影响

采用熔融织构生长工艺结合冷籽晶法,通过调整最高熔化温度,成功制备出直径53mm的GdBCO单畴超导块材.不同高温下淬火坯体的XRD图谱表明,提高最高熔化温度对Gd123相的充分熔解和大单畴的生长具有重要意义.最高熔化温度对块材的磁悬浮性能有重要影响,最高温度偏低不利于熔体中气体排出,制成的单畴存在大量孔洞,使磁悬浮力下降;适当提高最高熔化温度,可减少单畴内部的孔洞,使材料致密从而提高磁悬浮力.     

NdBCO厚膜籽晶生长YBCO块体材料

本研究采用液相外延生长(Liquid phase epitaxy,简称LPE)的NdBa2Cu3O7-δ(NdBCO)高温超导厚膜作籽晶,通过冷籽晶熔融织构的方法生长YBa2Cu3O7-δ(YBCO)块体材料.与通常使用的籽晶相比,NdBCO厚膜籽晶具有如下优点:相对于非超导材料籽晶(MgO 等),NdBCO具有和YBCO相似的晶体结构和晶格常数,并对体系不会造成污染;与单晶体及熔融织构获得的籽晶相比,LPE获得的大尺寸NdBCO厚膜,有可能得到大单畴结构的YBCO块体材料;与NdBCO薄膜籽晶相比,NdBCO厚膜具有更高的结晶性能.本文讨论NdBCO厚膜籽晶生长YBCO块材过程中籽晶的影响及其热力学稳定性等问题.     

Ag箔钎焊YBCO高温超导块材

采用Ag箔在两种不同的工艺条件下对YBCO高温超导块材进行了钎焊连接,钎焊完成后,分别对原始超导块材和钎焊接头进行磁悬浮力测量和俘获磁场测试、以评价钎焊质量.磁悬浮力的测试结果表明,在两种工艺条件下,钎焊接头的磁悬浮力分别可达原始块材的69.88%和79.37%.俘获场测试结果表明,单畴原始母材的俘获场为单峰,钎焊接头的俘获场为双峰;同时,钎缝区域的俘获磁场强度较低,没有完全恢复接头母材的超导环流,而限制了钎焊接头超导性能的提高.