专利名称：用重离子辐照提高GdBaCuO高温超导体性能的方法
技术领域：
本发明涉及一种提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，具体而言涉及一种利用重 离子辐照提高熔融织构GdBaCuO高温超导体性能的方法。
背景材料 自从1986年发现高温超导电性以来，在世界范围内掀起了高温超导研究热潮。到 目前为止，对高温超导的材料领域和强电弱电应用领域都进行了广泛细致的研究。对于高 温超导块材来说，有两个基本的特性即超导磁悬浮力和俘获磁场，块材的磁浮特性可以用 于制作超导无接触输运系统，磁浮轴承，飞轮储能系统等，基于高俘获磁通的特性，可以制 作高温超导磁体，超导电机等。因此，制备高性能的超导材料是关键。利用熔融织构生长技 术可以制备大尺寸高性能的超导块材，但是要想获得能实用的超导材料，必须进一步提高 高温超导块材的临界电流密度和单畴尺寸以及块材的机械强度。为此，采用元素掺杂、细化 RE211 (或RE422)相与辐照等手段来提高样品的临界电流密度。 目前，有许多研究者报道用快中子与慢中子对YBCO超导块材进行辐照能大幅度 提高材料的临界电流密度。我们也曾用热中子对YBCO超导块材进行了辐照，并申请了国家 发明专利，已得到授权。电子辐照能够产生氧原子移动或空位等缺陷，从而在材料内部形 成点缺陷，有时甚至能够产生点缺陷的团聚从而改善超导材料的超导性能；相对于电子辐 照，中子或质子辐照能够制备尺寸较大的缺陷，如尺寸为2-10nm的点缺陷和大量的位错、 层错，从而能够较大幅度提高超导材料的超导性能(Jc);而重离子辐照能够在超导体内部 形成目前认为最有效的磁通钉扎中心之一的柱状缺陷，因此，采用重离子辐照改性高温超 导材料具有更大的研究前景。
发明内容
本发明的目的是提供一种用重离子辐照GdBaCuO高温超导体的方法，以提高熔融 织构GdBaCuO高温超导体的性能。 为实现上述目的，本发明包括一种利用重离子辐照提高GdBaCuO高温超导体性能 的方法，该方法使用重离子辐照装置对熔融织构单畴GdBaCuO高温超导材料进行重离子辐 照，辐照所用离子的能量为40 1000Mev，辐照剂量为IX 1011 5X 1012ionS/cm2。
如上所述的方法，其中，该重离子辐照优选使用4°Ar或132Xe重离子。
如上所述的方法，该方法使用重离子辐照装置对熔融织构单畴GdBaCuO高温超导材 料进行重离子辐照，辐照所用电子的能量优选为48Mev，辐照剂量优选为5X10"ions/cm2。
本发明的有益效果在于，采用重离子辐照GdBaCuO高温超导材料，其磁化强度在 1T外磁场下可提高70X，该方法与中子辐照方法相比，实验周期短，且辐照后放射性副产 品较少。
图1为77K温度下GdBaCuO样品4°Ar重离子辐照前后的磁化强度随外磁场的变化关系曲线。
具体实施方式
实施例l( — )制备GdBaCuO超导块材 首先用熔融织构生长工艺制备GdBaCuO超导块材样品。即把Gd203， BaC03与CuO
分别以化学计量比Gd : Ba : cu = i : 2 : 3与2 : i : i称量，然后以固相法合成相应
的GdBa2Cu20y(Gdl23)与Gd2BaCu05(Gd211)粉体。把Gdl23与Gd211粉体以适当的比例混 合，并经高速振摆球磨混合均匀后，用单轴模压成型，再采用顶部籽晶结合熔融织构生长工 艺(TSMTG)制备单畴GdBaCuO超导块材。球磨混合过程中，球磨的时间约为2h、球料的重量 比l : 1、料球的材质为锆球、料球的大小为①6mm与①3mm，数目比为1 : 6 ;把混合均匀 的粉体装入模具，用约200-270MPa单轴模压成型，成形后柱体的体积为①20mmX 12mm ;然 后在其顶部中心放置尺寸约为2 X 2 X 0. 5mm3的NdBaCuO籽晶，使NdBaCuO籽晶的c轴与样 品轴平行；接着把带有籽晶的样品置入高温加热炉中，升温至1060-1 IO(TC，保温10-30分 钟，再用8-10分钟降温到1060-104(TC，然后又以0. 5_1. 5°C /h的降温速率使温度下降到 1030-101(TC，接着炉冷到室温；在350°C _4001:用lOMPa的高氧压气氛炉对熔融织构单畴 超导块后处理约50h。把GdBaCuO超导块材样品沿解理面切割成尺寸约为3. 5X2. 0X0. 8mm3的小样品，
用于进行重离子辐照实验。 ( 二 )4°Ar重离子辐照实验 重离子辐照装置是采用回旋加速的原理把离子加速，使重离子具有足够高的能 量，然后从加速器里把离子引出到要辐照的样品上。 将Gd211粉体按40mol^的比例加入到Gdl23粉体中，并混入0. 2wt% Pt，经高速 振摆球磨混合均匀后，用单轴模压成型，再采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG) 生成单畴GdBaCuO超导块。 从以上单畴GdBaCuO超导块上取样，样品尺寸约为3. 5X2. 0X0. 8mm3，然后进行 高能电子辐照实验。其中，辐照所用4°Ar重离子的能量为48MeV，辐照剂量为5X 10"ions/ cm2。在77K温度下测量辐照前后同一样品的磁化强度随外磁场的变化曲线，结果如图l所 示。由图可见，经^Ar重离子辐照后超导样品的磁化强度在1T外场下提高了 70%。
权利要求
一种利用重离子辐照提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，其特征在于，使用重离子辐照装置对熔融织构单畴GdBaCuO高温超导材料进行重离子辐照，辐照所用离子的能量为40～1000Mev，辐照剂量为1×1011～5×1012ions/cm2。
2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述重离子辐照使用4°Ar或132Xe重离子。
3. 根据权利要求l所述的方法，其特征在于，使用重离子辐照装置对熔融织构单 畴GdBaCuO高温超导材料进行重离子辐照，辐照所用离子的能量为48Mev，辐照剂量为 5X10"ions/cm2。
全文摘要
本发明提供了一种利用重离子辐照提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，该方法能大幅提高高温超导材料的磁化强度。该方法包括使用重离子辐照装置对熔融织构单畴GdBaCuO高温超导材料进行重离子辐照，辐照所用离子的能量为40～1000Mev，辐照剂量为1×1011～5×1012ions/cm2。
文档编号C04B41/80GK101747086SQ200910242000
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月18日 优先权日2009年12月18日
发明者焦玉磊, 肖玲, 郑明辉 申请人:北京有色金属研究总院