专利名称：一种制备钐钡铜氧单畴超导块材的方法
技术领域：
本发明涉及一种制备钐钡铜氧单畴超导块材的方法。
背景技术：
顶部籽晶技术与熔融织构生长工艺的结合已被证明是制备单一晶体取向的 单畴(类单晶)超导块材的成功方法。在顶部籽晶技术中，籽晶被放置在预成 型的钐钡铜氧块的顶表面中心，诱导钐钡铜氧块按籽晶的晶体取向定向凝固生
长，形成单一 c轴取向的超导块。这种超导块也被称作单畴超导块。在顶部籽
晶技术与熔融织构生长工艺相结合制备单畴超导块的方法中采用的是在衫钡铜
氧的生长温区均是以0. 2~0.5。C/小时的速率緩冷20。C 30。C，使样品在籽晶的 诱导下自上而下定向凝固。在现有的熔融织构(MTG)晶体生长制备钐钡铜氧超 导块材过程中，緩冷过程必不可少，且是一个非常重要的工艺过程。试验证明 最佳冷却速度与块材的尺寸有关，当緩慢冷却速度大于最佳冷却速度时，超导 块材的单晶生长不完全，表面只有一个小方形的结晶或出现多晶；而当冷却速
度很低的时候，虽然单晶织构很好，但其超导性能不高。并且采用这种方法制 备钐钡铜氧超导块材的生长速度很慢，生长2cm直径的单畴超导块通常需要大 约80个小时(生长速度大约为0. 25mm/小时)，大于5cm直径的单畴超导块材则 需要数百小时的时间，使大尺寸单畴超导块材的制备受到限制。
发明内容
本发明的目的就是提供一种制备钐钡铜氧单畴超导块材的方法，该方法工 艺简单，适用于批量化生产；可以高效快速地制备钐钡铜氧单畴超导块材，有 效节约能源；能制备取向性良好和大尺寸的钐钡铜氧单畴超导块材。
本发明实现其发明目的，所采用的技术方案是 一种制备钐钡铜氧单畴超 导块材的方法，具体做法是
a、 用液相法将Siih03、 BaC03、 CuO粉末分别按摩尔比Sm: Ba: Cu=l: 2: 3和 2: 1: l的比例,分别制得纳米级的SmBaAi30x和SnhBaCuOy两种前驱粉。
b、 将a步的两种前驱粉SmBa2Cii30x和SnhBaCuOy按摩尔比1: 0. 1~0. 4混合并 研磨成混合粉末。
c、 将b步的混合^f分末压制成块，并在块的顶部加入MgO单晶作籽晶。
d、 将a步的SrihBaCuOy粉末压制成片；并将c步的块叠放在片上；再放在基 片上，用坩埚罩罩住之后放在箱式马弗炉中。
e、 将马弗炉4小时升温至910。C 960"C，保温10 40小时，再升温至 10580C~1062°C，保温1Q 4Q分钟;然后以100。C/小时 150。C/小时的速度降温至 1045。C 1030。C内的任一温度值，然后在该温度下进行10 80小时且温度变化不 超过2t的恒温保温，随后炉冷至室温，即得。
与现有技术相比，本发明者有益效果是
实验证明本发明方法中的单畴可在1045t 103(TC生长温区中的任意一个 固定温度下进行恒温生长。而非现有的特定起始温度下的緩慢冷却的方式生长， 不必花费大量的时间寻找并且控制緩冷的最佳起点温度；也不需要严格控制生 长温区的温度緩冷速度。工艺过程控制简单，便于批量生产。并且本发明的恒 温生长方式下的单畴生长速度快，生长速度达到0. 5mm/小时 0. 68mm/小时；较 之现有的緩冷生长工艺提高一倍多。能在50小时的恒温生长时间内，生长出尺 寸达到3cm的钐钡铜氧单畴超导块材，且块材的超导性能好，超导临界转变温 度Tc达到90. 5k。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明作进一步的说明。
图1是本发明实施例一制备的SmBaAi^超导块材的X射线衍射图i普。图中 纵坐标为衍射强度(Intensity),任意单位(a. u.);横坐标为衍射角(29)，单 位为度。
图2是本发明实施例一制备的SmBa2CuA超导块材的磁矩温度转变曲线。图 中纵坐标为磁矩，单位为绝对电磁单位(emu);横坐标为温度，单位为K。
具体实施例方式
实施例一
一种制备衫钡铜氧超导块材的方法，具体做法是
a、 用液相法将SmA、 BaC03、 CuO粉末分别按摩尔比Sm: Ba: Cu=l: 2: 3和 2: 1: l的比例，分别制得纳米级的SmBaAiA和SnhBaCuOy两种前驱粉；
b、 将a步的两种前驱粉SmBa2Cu孔和Sm2BaCuOy按摩尔比1: 0. 1混合并研磨
成混合4分末；
c、 将b步的混合粉末压制成①10 x 8mm的圆块，并在块的顶部加入Mg0单晶 作籽晶。
d、 将a步的Sm2BaCuOy粉末压制成①10x l隱的圓片;并将c步的块叠放在 片上；再放在基片上，用坩埚罩罩住之后放在箱式马弗炉中。
e、 将马弗炉中4小时升温至910。C 960"C,保温30小时，再升温至1060°C, 保温10分钟；然后以120°(7小时的速度降温至1041°C,在此温度此温度下进行 10小时且温度变化不超过2°C的恒温保温，随后炉冷至室温，即得直径为lcm 的超导块材。
图1为本例方法制成的超导块材的X射线衍射图谱，图中的三个峰。03、 006、 009 ),表明样品沿籽晶晶体取向定向凝固生长，说明本例的超导块材具有 很好的c轴结构。
图2为本例方法制成的超导块材的磁矩温度转变曲线。图2示出，该超导 块材的磁矩温度转变宽度AT〈8K，说明其具有较好的单相性；且超导临界转变 温度Tc达到90. 5K。
实施例二
本例与实施例一基本相同，所不同的仅4叉是
b步中两种前驱粉SmBa2Cii30x和SnhBaCuOy的摩尔比为1: 0.2。 c步中的块为 ①20x8mm的圆块，d步的片为①20x2mm的圆片。e步中3小时升温至 910°C~960。C之间保温10小时，升温至1062°C保温20分钟，然后以100。C/h 的速度降到生长温区1039°C,恒温且温度变化不超过2°C，保温30小时，然 后随炉冷至室温，即得。 实施例三
本例与实施例一基本相同，所不同的仅仅是
b步中两种前驱粉SraBa2CuA和Sni2BaCuOy的摩尔比为1: 0.3。 c步中的块 为25 x 25 x 8誦的方块，d步的片为25 x 25 x 3fflm的片。e步中5小时升温至 910°C~960°C之间保温40小时，升温至1058°C保温40分钟，然后以150t/h 的速度降到生长溫区1045°C~1030°C之间的1037。C,在此温度恒温保温40小 时，温度变化不超过2"C，然后随炉冷至室温，即得到衫钡铜氧超导块体材料。
实施例四
本例与实施例一基本相同，所不同的仅仅是
b步中两种前驱粉SmBaAiA和Sm2BaCu0y的摩尔比为1: 0.4。 c步中的块为 32 x 32 x 6mm的方块，d步的片为32 x 32 x 3mm的片。e步中4小时升温至 910。C 960。C之间保温20小时，升温至1061。C保温35分钟；然后以110°C/h的 速度降到生长温区1045t 1030。C之间的1030°C，恒温保温50小时，温度变化 不超过2。C;然后随炉冷至室温，即得到钐钡铜氧超导块体材料。
实施例五
本例与实施例一基本相同，所不同的仅仅是
b步中两种前驱粉SmBaAi3(X和Sm2BaCuOy的摩尔比为1: 0.3。 c步中的块为 ①50xl0mm的圓块，d步的片为①50x3mm的圓片。e步中3小时升温至 910t 960eC之间保温20小时，升温至106lt保温30分钟；然后以110"C/h的 速度降到生长温区1045。C 1030t之间的1045°C，恒温保温80小时，温度变化 不超过2。C;然后随炉冷至室温，即得到钐钡铜氧超导块体材料。
本发明的c步中的块和d步中片的形状和尺寸不受上述实施例的限制，可 根据实际需要确定。同时，本发明e步中的910°C 960°C的保温过程，只要求温 度不低于9100C且不高于960°C即可。
权利要求
1、一种制备钐钡铜氧单畴超导块材的方法，具体做法是a、用液相法将Sm2O3、BaCO3、CuO粉末分别按摩尔比Sm∶Ba∶Cu＝1∶2∶3和2∶1∶1的比例，分别制得纳米级的SmBa2Cu3Ox和Sm2BaCuOy两种前驱粉；b、将a步的两种前驱粉SmBa2Cu3Ox和Sm2BaCuOy按摩尔比1∶0.1～0.4混合并研磨成混合粉末；c、将b步的混合粉末压制成块，并在块的顶部加入MgO单晶作籽晶；d、将a步的Sm2BaCuOy粉末压制成片；并将c步的块叠放在片上；再放在基片上，用坩埚罩罩住之后放在箱式马弗炉中；e、将马弗炉3～5小时升温至910℃～960℃，保温10～40小时，再升温至1058℃～1062℃，保温10～40分钟；然后以100℃/小时～150℃/小时的速度降温至1045℃～1030℃内的任一温度值，在该温度下进行10～80小时且温度变化不超过2℃的恒温保温，随后炉冷至室温，即得。
全文摘要
一种制备钐钡铜氧单畴超导块材的方法，具体做法是a、用液相法制得纳米级的SmBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>x</sub>和Sm<sub>2</sub>BaCuO<sub>y</sub>两种前驱粉；b、将两种前驱粉按摩尔比1∶0.1～0.4混合并研磨成粉末；c、将b步的混合粉末压制成块，并在块的顶部加入MgO单晶作籽晶；d、将a步的Sm<sub>2</sub>BaCuO<sub>y</sub>粉末压制成片；并将c步的块叠放在片上；再放在基片上，罩住后放在箱式马弗炉中；e、将马弗炉升温至910～960℃，保温10～40小时，再升温至1058～1062℃，保温10～40分钟；然后以100～150℃/小时的速度降温至1045～1030℃，进行10～50小时且温度变化不超过2℃的恒温保温，炉冷至室温，即得。该方法工艺简单，生长速度快，节约能源；利于批量生产；制备的超导块材取向性良好。
文档编号C04B35/01GK101104951SQ20071004881
公开日2008年1月16日 申请日期2007年4月5日 优先权日2007年4月5日
发明者刘鸿斌, 白云强, 蒲明华, 勇 赵, 香 阚 申请人:西南交通大学