一种高密度Fe(Se,Te)超导材料的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于超导材料制备技术领域，具体涉及一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法。
【背景技术】
[0002]2008年，日本Hosono课题组发现了具有26K临界温度的LaCVxFxFeAs铁基高温超导材料，随后Fe基高温超导材料(FHTS)发展迅速。目前，按阻隔层不同可分为四个主要体系，分别是“1111”体系(如 LaFeAsOF)，“ 122”体系(如 BaFe2As2)，“ 111”体系(如 LiFeAs)和“11”体系(如FeSe)。与高温铜氧化物超导体(CHTS)类似，FHTS的晶体结构都为层状结构，由-FeAs-层(或-FeSe-层)作为超导层。
[0003]FHTS迅速发展的主要原因有，首先，一般认为Fe的磁性对常规超导体中的电子配对有破坏作用，故在FHTS中，磁性和超导性的共存为探索高温超导机制提供了新途径；其次，FHTS具有较高的超导性能，并且各向异性弱，适合实际应用的需要，而且FHTS的上临界磁场(Hc2)远高于金属基低温超导材料，如Nb3SruNbTi和MgB2等，一般FHTS在4.2K左右时Hc2可达到50T以上，是Nb 3Sn(Hc2^ 30T)的两倍左右，而Sr 0.6K0.4Fe2As2^ He 2更是达到了140T左右，同时FHTS的载流性能在磁场下的衰减较慢，即使是在20T的磁场条件下，许多FHTS的临界电流密度(Jc)也能达到105A/cm_2以上；此外，FHTS的Jc较高，如SmFeAsOF单晶在 5K 的 Jc 为 2X 16AZcnT^Baa6Kci 4Fe2A2单晶在 4.2K 时 Jc 为 4X 10 VcnT2，FeTea61Sea39的Jc在低于其临界温度14K时即可达到I X 105A/cm_2，这些性能保证了 FHTS实际应用的可能性。在众多FHTS中，尽管FeSe基超导材料的临界转变温度较低，但是在液氦温度下，其临界电流密度可以达到应用的要求，并且，其原料无贵金属，无毒性，储备丰富，使其在工业化生产过程中具有更大的优势。因此，制备出具有实际应用潜力的FeSe基带材是目前该体系铁基超导材料的研宄重点。在FeSe基超导材料中性能更好的Fe (Se, Te)超导材料是我们关注的重点，相对于FeSe超导材料来说，Fe (Se，Te)超导材料的临界温度更高(15K)，临界电流密度更大，因此制备出性能良好的Fe (Se，Te)超导材料带材对铁基超导的实用化至关重要。
[0004]而现有技术在Fe (Se, Te)超导材料制备过程中存在的最主要冋题是:由于Fe (Se，Te)具有两种晶体结构，一种是六方相，其中，Fe: (Se, Te)比例略低于1:1，由于结构的限制六方相Fe (Se，Te)不具备超导性能；另一种是四方相，这种结构中-Fe(Se，Te)-呈片层状分布，即成为了与-FeAs-和-CuO-相似的超导层结构，因此，在14K左右发生超导转变。在材料的烧结过程中，这两种结构之间具有相互转化的关系。目前，采用传统烧结方法，或通过对前驱体粉末进行普通球磨后再烧结的方法仅能通过提高烧结温度和延长烧结时间的手段获得超导相含量的提高，烧结效率差，这一方法不仅消耗大量的能源，而且最佳四方相含量也仅能达到80%以下，并且所获得样品的密度极低，低的芯丝密度对超导线材的制备带来很大负面影响，这种情况下，超导相很难达到联通，材料的载流性能较低，因此现有技术中亟需开发新型的Fe (Se，Te)超导材料制备方法，对后续高性能Fe (Se，Te)超导线材以及Fe基超导材料超导机理的探索都具有重要的意义。
【发明内容】
[0005]本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，该方法消除了烧结处理时扩散过程对反应速率的限制，避免了砸粉熔化后导致的孔洞，得到具有高超导相含量和高密度的Fe (Se，Te)超导材料，具有能耗小，工艺流程短，可重复性强等优点。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是:一种高密度Fe (Se，Te)超导材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0007]步骤一、在充满惰性气体的手套箱中，将混合粉体置于真空球磨罐中，然后将真空球磨罐密封后取出；所述混合粉体由摩尔比为(0.9?1.4):X: (1-X)的铁粉、砸粉和碲粉混合而成，所述X = 0.2?0.8 ;
[0008]步骤二、将步骤一中装有混合粉体的真空球磨罐置于高能球磨机中进行高能球磨处理，具体过程为:
[0009]步骤201、在高能球磨机的转速不低于1500r/min的条件下将混合粉体高能球磨处理5min?30min，然后将真空球磨罐取出后浸泡于液氮中冷却；所述高能球磨处理的过程中混合粉体的温度不高于60°C，所述高能球磨处理的球料比为1: (I?20);
[0010]步骤202、重复步骤201，直至将混合粉体累计高能球磨处理0.5h?12h ；
[0011]步骤三、在充满惰性气体的手套箱中，将步骤二中经高能球磨处理后的混合粉体从真空球磨罐中取出放入不锈钢模具中，将不锈钢模具密封后从手套箱中取出，然后将不锈钢模具置于压片机上，在压片机的压力为5MPa?1MPa的条件下将经高能球磨处理后的混合粉体压制处理2min?30min，得到Fe (Se, Te)还体；
[0012]步骤四、在充满惰性气体的手套箱中，将步骤三中所述Fe (Se，Te)坯体从不锈钢模具中取出置于石英管中，将石英管密封后从手套箱中取出，然后将石英管置于烧结炉中，在烧结炉的温度为500°C?700°C条件下对Fe (Se, Te)还体烧结处理8h?25h，再以不高于300C /h的降温速率降至室温，得到Fe (Se，Te)超导材料；所述Fe (Se，Te)超导材料的密度不低于5.02g/cm3，所述烧结处理在真空或氩气气氛中进行。
[0013]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铁粉为还原铁粉，所述铁粉的质量纯度不低于99%，所述砸粉的质量纯度不低于99%，所述碲粉的质量纯度不低于99%。
[0014]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，步骤一中所述铁粉、砸粉和碲粉的摩尔比为(1.0?1.2):x: (1-χ)，所述X = 0.4?0.6。
[0015]上述的一种高密度Fe (Se，Te)超导材料的制备方法，其特征在于，所述铁粉、砸粉和碲粉的摩尔比为1.1:0.5:0.5。
[0016]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，步骤201中所述高能球磨处理的球料比为1: (3?6)，步骤202中累计高能球磨处理的时间为2h?6h。
[0017]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，所述高能球磨处理的球料比为1: 6，累计高能球磨处理的时间为4h。
[0018]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，步骤三中所述压制处理的压力为8MPa?lOMPa，压制处理的时间为5min?20min。
[0019]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，所述压制处理的压力为lOMPa，压制处理的时间为lOmin。
[0020]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，步骤四中所述烧结处理的温度为600°C?700°C，烧结处理的时间为1h?24h。
[0021]上述的一种高密度Fe (Se, Te)超导材料的制备方法，其特征在于，所述烧结处理的温度为650°C，烧结处理的时间为15h。
[0022]本发明与现有技术相比具有以下优点:
[0023]1、本发明采用高能球磨辅助烧结的工艺过程制备得到高密度的Fe (Se，Te)超导材料，其中，通过调控混合粉体中铁粉、