专利名称：一种铁基SmFeAsO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>超导线材的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁基SmFeAsOi-xFx超导材料的制备方法，特别是一种铁基 SmFeAsO^Fx超导线材的制备方法。
背景技术：
2008年初，日本和中国科学家相继报告发现了一类新的高温超导材料—— 铁基超导材料，引起了科学界的广泛关注。日本科学家首先发现，La[O^FJFeAs 化合物在临界温度26开尔文时，具有超导特性(《Journal of the American Chemical Society》第130巻，第3296页)。随后，中国科技大学陈仙辉领导的 科研小组又发现，SmFeAsOo.85F(H5化合物在临界温度43开尔文时也变成超导体 (《Nature》第453巻，第761页)，氟掺杂量达到0.2即最佳掺杂量时，其超导 临界温度可达54开尔文(《arXiv.org》0804.2105v3 )。中国科学院物理研究所赵 忠贤领导的科研小组报导，SmFeAsOLxFx化合物在压力环境下，其超导临界温 度可达55开尔文"(Chinese Physics Letters》第25巻，第2215页)。中日科学 家新发现的这一 系列铁基超导材料都具有相同的晶体结构，它们在有些方面与 铜基超导材料相似。新的铁基超导材料有可能会为探究高温超导机制提供一个 更清晰的体系。另外由于该材料本身的一些优点——较长的相干长度、较高的 超导临界温度和上临界^兹场，在超导强电和电子学方面有良好的应用前景。
现有制备铁基超导材料是采用固相反应法。将原材料压成片状后用钽片包 裹，密封于真空石英管中进行高温烧结，用钽片包裹对原材料的密封与约束作 用小，使制得的超导材料较疏松，材料性能差。同时，在烧结过程中，挥发出 来的氟会腐蚀石英管，使石英管破裂，使得样品制备成功率低。
发明内容
本发明的目的就是提供一种铁基SmFeAsOkFx超导线材的制备方法，该方 法工艺简单，便于工业化生产，制得的铁基SmFeAsO^Fx超导线材致密、纯度 高，超导性能稳定，超导转变温度高，上临界磁场高。
本发明实现其发明目的所釆用的技术方案是 一种铁基SmFeAsOi.xFx超导 线材的制备方法,其操作步骤为
a、 备料按制备铁基超导材料SmFeAsOkFx, 0.15Sx^).35的化学计量比， 分别称量原料SmAs, Fe, Fe203, FeF3，研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、 压紧，并将钽管两端密封。
b、 制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，然后拉拔成直径1.8 ~ 2.2mm的 线材。
c、 烧结将线材置于石英管中并真空密封后，放入烧结炉内，在惰性气体 气氛保护下，以100 ~ 150。C/小时速率升温至1150 ~ 1170°C,保温36~50小时， 然后随炉冷却，即得。
与现有技术相比，本发明的有益效果是
一、 本发明将原料粉末混合均匀后在钽管中填满，压紧，使原料在钽管中 紧密且分布均匀，然后将钽管密封后装入铜管再进行旋转锻打和拉拔成型，使 超导原材料定型为密实的线材。
二、 铜管及钽管的双层复合包套使烧结过程中SmFeAsO^Fx超导材料的膨 胀受到严格的约束，从而使烧结成的线材致密、紧实，从而提高线材的临界电 流密度。
三、 铜管的外层包套还可防止在旋锻和拉拔的加工过程中钽管出现裂紋， 使超导材料免受外部杂质的污染，制成品的纯度高。
四、 由于原料粉末密封在钽管中，烧结时，氟不能逸出钽管而与石英管壁 接触使石英管破裂，使得线材的制备成功率高。
五、 用钽管装填原材料，较之用钽片包裹原料，其操作更方便、 一致性好， 适合于工业化生产
总之，本发明方法能够制得SmFeAsO^Fx超导线材，且其致密，纯度高， 性能好。
实验结果也表明本发明的超导线材其超导转变温度可达52K;上临界磁 场大，可达190T (0K);零场(B=0T)、 10K条件下的临界电流密度高达到 2xl06mA/cm2。
下面结合附图和具体的实施方式对本发明进一步说明。
图1是本发明实施例一制备的8^6八30。.^。.2超导材料的扫描电子显微镜
(SEM)照片。
图2是本发明实施例一制备的SmFeAsOo.8F().2超导线材的临界电流密度(A) 随磁场(H)变化的曲线。
图3是本发明实施例一制备的SmFeAsOa8Fa2超导线材自场下临界电流密度 随温度(T)变化的曲线。
具体实施方式
实施例一
一种铁基SmFeAsO!-xFx超导线材的制备方法,其操作步骤为a、备料按 制备铁基超导材料SmFeAsO^Fx， x=0.2的化学计量比，分别称量原料SmAs， Fe, Fe203， FeF3，研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、压紧，并将钽管两端 密封，密封时可采用焊接方法进行；b、制线材将钽管套入铜管并进行旋锻， 然后拉拔成直径2ram的线材；c、烧结将线材置于石英管中真空密封后，放 入烧结炉内，在惰性保护气氛下，以100。C/小时速率升温至U50。C,保温48小 时，然后随炉冷却，即得SmFeAsOo.8F().2超导线材。
图1为用本例方法制得的SmFeAsOo.8F。.2超导材料的扫描电子显微镜(SEM) 照片。由图1可见，线材中的超导材料非常致密。图2为本例方法制得的 SmFeAsOasFa2超导线材的的临界电流密度随磁场(H)的变化曲线。图3 是用本例方法制备的SmFeAsOo.sFo.2超导线材自场下临界电流密度(义)随温度 (T)的变化曲线。由图3可见，SmFeAsO0.8Fa2超导线材零场(B=0T)， 10K 条件下的临界电流密度为2xl06mA/cm2 ,临界电流密度高。 实施例二
本发明的一种具体实施方式
为 一种铁基SmFeAsO^Fx超导线材的制备方 法，其操作步骤为a、备料按制备4錄超导材料SmFeAsO^Fx， x=0.15的化学 计量比，分别称量原料SmAs， Fe， Fe203， FeF3，研磨、混合均匀后，装入钽 管，填满、压紧，并将钽管两端密封；b、制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，
然后拉拔成直径2.2mm的线材；c、烧结将线材置于石英管中真空密封后，放 入烧结炉内，在惰性保护气氛下，以150。C/小时速率升温至U70。C,保温36小 时，然后随炉冷却，即得SmFeAsOo.85F(U5超导线材。 实施例三
一种铁基SmFeAsO^Fx超导线材的制备方法,其操作步骤为a、备料按 制备铁基超导材料SmFeAsO^Fx, x=0.2的化学计量比，分别称量原料SmAs, Fe, Fe203， FeF3，研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、压紧，并将钽管两端 密封；b、制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，然后拉拔成直径1.8mm的线材； c、烧结将线材置于石英管中真空密封后，放入烧结炉内，在惰性保护气氛下， 以120。C/小时速率升温至U70。C,保温40小时，然后随炉冷却，即得 SmFeAsOQ.8F().2超导线材。 实施例四
一种铁基SmFeAsOLxFx超导线材的制备方法,其操作步骤为a、备料按 制备铁基超导材料SmFeAsOi.xFx, x=0.25的化学计量比，分别称量原料SmAs， Fe, Fe203， FeF3,研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、压紧，并将钽管两端 密封；b、制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，然后拉拔成直径2mm的线材； c、烧结将线材置于石英管中真空密封后，》文入烧结炉内，在惰性保护气氛下， 以100。C/小时速率升温至U50。C,保温50小时，然后随炉冷却，即得 SmFeAsOo.75F().25超导线材。 实施例五
一种铁基SmFeAsOLxFx超导线材的制备方法,其操作步骤为a、备料按 制备4失基超导材料SmFeAsO^Fx, x=0.3的化学计量比，分别称量原料SmAs, Fe, Fe203， FeF3，研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、压紧，并将钽管两端 密封；b、制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，然后拉拔成直径2.2mm的线材； c、烧结将线材置于石英管中真空密封后，方史入烧结炉内，在惰性保护气氛下， 以150。C/小时速率升温至116(TC,保温40小时，然后随炉冷却，即得 SmFeAsOa7FQ.3超导线材。 实施例六
一种铁基SmFeAsO^Fx超导线材的制备方法,其操作步骤为a、备料按 制备铁基超导材料SmFeAsOi.xFx， x=0.35的化学计量比，分别称量原料SmAs， Fe, Fe203， FeF3，研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、压紧，并将钽管两端 密封；b、制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，然后拉拔成直径2mm的线材； c、烧结将线材置于石英管中真空密封后，放入烧结炉内，在惰性保护气氛下， 以100。C/小时速率升温至U70。C，保温36小时，然后随炉冷却，即得 SmFeAsOa65Fa35超导线材。
权利要求
1、一种铁基SmFeAsO1-xFx超导线材的制备方法，其操作步骤为a、备料按制备铁基超导材料SmFeAsO1-xFx，0.15≤x≤0.35的化学计量比，分别称量原料SmAs，Fe，Fe2O3，FeF3，研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、压紧，并将钽管两端密封；b、制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，然后拉拔成直径1.8～2.2mm的线材；c、烧结将线材置于石英管中并真空密封后，放入烧结炉内，在惰性气体气氛保护下，以100～150℃/小时速率升温至1150～1170℃，保温36～50小时，然后随炉冷却，即得。
全文摘要
一种铁基SmFeAsO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>超导线材的制备方法，其操作步骤为a.备料按制备铁基超导材料SmFeAsO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>，0.15≤x≤0.35的化学计量比，称量原料SmAs，Fe，Fe<sub>2</sub>O<sub>3</sub>，FeF<sub>3</sub>，研磨、混合均匀后，装入钽管，填满、压紧，将钽管两端密封；b.制线材将钽管套入铜管并进行旋锻，然后拉拔成直径1.8～2.2mm的线材；c.烧结将线材置于石英管中真空密封后，放入烧结炉内，在惰性气体气氛保护下，以100～150℃/小时速率升温至1150～1170℃，保温36～50小时，然后随炉冷却。该方法工艺简单，便于工业化生产，制得的铁基SmFeAsO<sub>1-x</sub>F<sub>x</sub>超导线材致密、纯度高，超导性能稳定，超导转变温度高，上临界磁场高。
文档编号H01B12/00GK101345103SQ20081004589
公开日2009年1月14日 申请日期2008年8月27日 优先权日2008年8月27日
发明者崔雅静, 勇 张, 程翠华, 勇 赵, 陈永亮 申请人:西南交通大学