专利名称：一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种超导块材的制备方法，特别是涉及一种单畴钐钡铜氧超 导块材的制备方法。
背景技术：
在所有稀土钡铜氧(REBCO, RE:Y, Nd, Sm， Eu, Gd)高温超导材料 中，Sm-Ba-Cu-O是一种非常具有吸引力的材料，因为它具有比YBCO更 高的超导转变温度和捕获磁通性能，在高场下具有更高的临界电流密度。 同时，SmBaCuO也被广泛使用，作为YBCO超导块材制备的冷籽晶。由 于SmBa2Cu307-s(Sml23)相具有较高的熔化温度，不可能釆用传统的 NdBaCuO作为冷籽晶来制备单畴Sm-Ba-Cu-O块材，因为两者熔化温度相 差仅为26°C。若保证了 Sml23相完全的分解，则Nd-Ba-Cu-O籽晶也将会 发生部分熔化，造成样品的多畴生长。有些研究小组釆用MgO单晶来引 导样品的生长，虽然MgO单晶熔点高于任何的REBCO块材超导体，但 它并不适合做籽晶，其晶格参数与REBCO化合物的晶格参数的失配度达 到10%，属于半共格界面，导致了 RE123的随机形核，因此也不能精确地 控制REBCO织构的形成过程。
发明内容
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 种工艺相对简单，重复性好，易于定向生长的单畴钐钡铜氧超导块材的制
备方法。
为解决上述技术问题，本发明釆用的技术方案是 一种单畴钐钡铜氧 超导块材的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤为(1 )釆用添加适量MgO粉末的Nd-Ba-Cu-0为基体的Nd-Ba-Cu-Mg-0 烧结块作为籽晶，所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的G.5-2%;
(2 )釆用Sm2BaCuOs相、BaCu02相和CuO相按摩尔比Sm : Ba : Cu=l. 6 : 2.3: 3. 3的比例配制，同时添加适量Ce02粉末，混合均勻后单轴向压制 成钐钡铜氧预熔块，所述"02粉末的添加量为所述预熔块质量的1%;
(3)将步骤(1)中的Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶置于步骤(2)中的钐钡 铜氧预熔块的表面中心，再把所述钐钡铜氧预熔块和所述Nd-Ba-Cu-Mg-0 籽晶一同放于六面加热炉中，以300°C/h的速度快速升温，在温度1070 °C ~ 1075'C的条件下保温2~ 3h,然后从凝固温度105(TC开始以小于1°C /h的速度缓慢冷却，生长成为具有单畴组织的钐钡铜氧块材，将具有单畴 组织的钐钡铜氧块材置于管式炉中，在流通的氧气气氛中，30(TC-50(TC 保温100-200h进行渗氧处理，转变为具有超导性能的衫钡铜氧超导块材。 上述步骤(1)中所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的1-2%。 上述步骤U)中所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的1%。 本发明一方面采用了添加MgO粉末的钕钡铜氧(Nd-Ba-Cu-Mg-0 )作 为籽晶，添加0. 5-2wt°/。 MgO粉末的Nd-Ba-Cu-O基体最高熔化温度比没有 MgO添加的Nd-Ba-Cu-0粉末提高了 15。C以上，使得Nd-Ba-Cu-Mg-0熔化 温度比PMP-SmBaCuO粉末的熔化温度高了 40 。C以上，这一温差就可以使 以Nd-Ba-Cu-0为基体的Nd-Ba-Cu-Mg-0籽晶制备单畴的钐钡铜氧块材成 为可能。另一方面，选择了粉末熔化工艺来制备钐钡铜氧块材，从前驱粉 末的配比以及熔化生长工艺方面降低了预熔块的熔化温度，提高单畴钐钡 铜氧块材的性能。
本发明与现有技术相比具有以下优点釆用本发明成功地制备出尺寸 为017 ~ 25mm的单畴钐钡铜氧超导块材，可重复性好，Nd-Ba-Cu-Mg-0籽 晶与钐钡铜氧Sm-Ba-Cu-O基体完全共格，且在粉末熔化工艺生长钐钡铜氧 的熔化温度为107(TC ~ 1075。C下保持物理化学性质的稳定性；同时该工艺 方法所需的最高熔化温度相对较低，对设备的最高温度要求也低，可行性
强，且比较容易获得具有单畴组织形貌的块材样品。
下面通过实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
具体实施例方式
实施例1
从添加了 lwt%MgO粉末的Nd-Ba-Cu-0为基体的Nd-Ba-Cu-Mg-0烧结 块上解理出尺寸为2mmx2mm， (001)晶面的小晶粒作为籽晶。钐钡铜氧 预熔块釆用Sm2BaCu05相、BaCu02相和CuO按Sm : Ba : Cu=l. 6 : 2. 3 : 3. 3 的摩尔比配制，同时添加lwt%Ce02,将粉末混合均匀，单轴向压制成尺寸 为O^0,x iomm的钐钡铜氧块材。将Nd-Ba-Cu-Mg-0籽晶置于钐钡铜氧预
熔块的表面中心，以引导钐钡铜氧块材定向生长。把钐钡铜氧预熔块和 Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶一同放于六面加热炉中，以30(TC/h的速度快速升温， 在1070'C保温2h,然后从凝固温度105(TC开始以l°C/h的速度缓慢冷却， 定向生长为具有较好单畴形貌、尺寸约为①17mm的钐钡铜氧块材。最后在 流通的氧气气氛的管式炉中，35(TC保温100h进行渗氧处理，转变成尺寸 约为Onmm的衫钡铜氧超导块材。 实施例2
从添加了 lwt°/。MgO粉末的Nd-Ba-Cu-0为基体的Nd_Ba-Cu-Mg-0烧结 块上解理出尺寸为2mmx2mm, (001)晶面的小晶粒作为籽晶。钐钡铜氧 预熔块釆用Sm2BaCuOj@、 BaCu02相和CuO按Sm : Ba : Cu=l. 6 : 2. 3 : 3. 3 的摩尔比配制，同时添加lwt°/。Ce02，将粉末混合均匀，单轴向压制成尺寸 为O30mmx 10mm的钐钡铜氧块材。将Nd-Ba-Cu-Mg-0籽晶置于衫钡铜氧预
熔块的表面中心，以引导钐钡铜氧块材定向生长。把钐钡铜氧预熔块和 Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶一同放于六面加热炉中，以30(TC/h的速度快速升温， 在1 075 t:保温3h，然后从凝固温度105(TC开始以0. 5°C/h的速度缓慢冷 却，定向生长为具有较好单畴形貌、尺寸约为①25mm的钐钡铜氧块材。最 后在流通的氧气气氛的管式炉中，35(TC保温150h进行渗氧处理，转变成尺寸约为O 25誦的钐钡铜氧超导块材。 实施例3
从添加了 2wt°/。Mg0粉末的Nd-Ba-Cu-0为基体的Nd-Ba-Cu-Mg-0烧结 块上解理出尺寸为2誦x2mm, (001)晶面的小晶粒作为籽晶。钐钡铜氧 预熔块釆用Sm2BaCu0d@、 BaCu02相和Cu0按Sm : Ba : Cu=l. 6 : 2. 3 : 3. 3 的摩尔比配制，同时添加lwt%Ce02,将粉末混合均匀，单轴向压制成尺寸 为①20隱x 10mm的衫钡铜氧块材。将Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶置于钐钡铜氧预
熔块的表面中心，以引导衫钡铜氧块材定向生长。把钐钡铜氧预熔块和 Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶一同放于六面加热炉中，以300°C/h的速度快速升温， 在107(TC保温2h，然后从凝固温度105(TC开始以rC/h的速度缓慢冷却， 定向生长为具有较好单畴形貌、尺寸约为①17mm的钐钡铜氧块材。最后在 流通的氧气气氛的管式炉中，35(TC保温100h进行渗氧处理，转变成尺寸 约为017醒的钐钡铜氧超导块材。
权利要求
1.一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法，其特征在于所述制备方法步骤为(1)采用添加适量MgO粉末的Nd-Ba-Cu-O为基体的Nd-Ba-Cu-Mg-O烧结块作为籽晶，所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的0.5-2％；(2)采用Sm2BaCuO5相、BaCuO2相和CuO相按摩尔比Sm∶Ba∶Cu＝1.6∶2.3∶3.3的比例配制，同时添加适量CeO2粉末，混合均匀后单轴向压制成钐钡铜氧预熔块，所述CeO2粉末的添加量为所述预熔块质量的1％；(3)将步骤(1)中的Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶置于步骤(2)中的钐钡铜氧预熔块的表面中心，再把所述钐钡铜氧预熔块和所述Nd-Ba-Cu-Mg-O籽晶一同放于六面加热炉中，以300℃/h的速度快速升温，在温度1070℃～1075℃的条件下保温2～3h，然后从凝固温度1050℃开始以小于1℃/h的速度缓慢冷却，生长成为具有单畴组织的钐钡铜氧块材，将具有单畴组织的钐钡铜氧块材置于管式炉中，在流通的氧气气氛中，300℃-500℃保温100-200h进行渗氧处理，转变为具有超导性能的钐钡铜氧超导块材。
2. 按照权利要求1所述的一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法， 其特征在于步骤(1 )中所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的1-2%。
3. 按照权利要求2所述的一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法， 其特征在于步骤(1)中所述MgO粉末的添加量为所述烧结块质量的1%。
全文摘要
本发明提供了一种单畴钐钡铜氧超导块材的制备方法，其特征在于采用添加了MgO粉末的钕钡铜氧作为籽晶，采用Sm<sub>2</sub>BaCuO<sub>5</sub>相、BaCuO<sub>2</sub>相和CuO相按一定摩尔比配制同时添加适量CeO<sub>2</sub>粉末，混合均匀后单轴向压制成钐钡铜氧预熔块，经粉末熔化工艺生长成为具有单畴组织的钐钡铜氧Sm-Ba-Cu-O块材，后经氧退火处理成单畴钐钡铜氧超导块材。采用此方法制备钐钡铜氧超导块材的工艺重复性好，对设备的最高温度要求相对较低，且比较容易获得具有单畴组织形貌的块材样品。
文档编号C04B35/45GK101348368SQ200810150939
公开日2009年1月21日 申请日期2008年9月12日 优先权日2008年9月12日
发明者于泽铭, 冯建情, 卢亚锋, 张翠萍, 徐晓燕, 熊晓梅 申请人:西北有色金属研究院