YBCO体材料的制备与临界电流密度

本文报道了烧结YBCO块材、Ag基YBCO复合带和熔融织构生长YBCO体材的制备方法、临界电流密度及显微结构。对于烧结YBCO块材,由于存在晶间弱连接问题,J_c仅在10~2—10~3A/cm~2范围(77K、0T),且对外磁场(在0—0.004T范围内)和样品尺寸十分敏感。粉轧工艺制备的Ag基-YBCO复合带材,其显微结构和J_c-H关系与烧结块材类似,由于带材中YBCO层的横截面积较小,与烧结块材相比,带材的J_c有一定提高,最高J_c值达6600A/cm~2(77K,0T)。熔融生长的YBCO体材,具有强烈的c-轴织构。这种结构的样品,其J_c值在77K,0T下大于35000A/cm~2,而在2T磁场下大于18000A/cm~2,显示出熔融织构生长工艺明显改善了烧结YBCO体材中所存在的弱连接。     

原始粉末对熔融织构YBCO超导体的影响

采用熔融织构生长法,制备了多晶YBCO超导体。X光衍射图象表明,晶体按垂直于c轴的择优取向排列。这种排列规则的层状结构有利于电流传输,并为77K,0T下的低温测试结果所证实。在0～7T外场下的I-V测试曲线证明:熔融织构生长工艺使普通粉末烧结样品中存在的弱连接问题获得了重大改善。研究了三种不同的原始粉末对熔融生长样品J_c的影响;做出了以三种不同粉末为原料的熔融生长样品的临界电流密度-熔融温度对比曲线;用X光衍射仪对样品做了相分析;用扫描电镜对样品进行了断口形貌观察和对比。采用合适的工艺制度制备的样品,在0T和1T下,J_c值分别达到12200 A/cm~2以上和4200 A/cm~2以上(1μV/cm,77K)。     

连续生长的双面CeO_2种子层均匀性研究

采用直流反应磁控溅射方法在轧制辅助双轴织构Ni-5at%W基带上,成功连续制备出可用作第二代高温超导带材过渡层的高质量双面CeO2种子层薄膜。X射线衍射表明薄膜均为(00l)方向生长,并存在很强的内面外织构;原子力显微镜表征缓冲层表面连续平整,颗粒致密无裂纹,通过对长样品两面和不同位置研究,表明所制备得到的双面薄膜具有很好的两面一致性和单面均匀性。采用相同的工艺条件生长YSZ中间层以及CeO2模版层得到CeO2/YSZ/CeO23层缓冲层结构。并在其短样上采用直流溅射生长YBCO薄膜进一步验证过渡层薄膜的质量,YBCO薄膜具有较高的结晶质量;其单面临界电流密度Jc达到1.3MA/cm2,双面带材临界电流Ic为113A/cm。在总厚度增加不大的情况下,双面带材的提出,能够使电流承载水平成倍增加,其工程电流密度大幅度增加,并有利于器件小型化。     

热处理工艺对无氟PA-MOD法制备YBCO超导薄膜的影响

采用无氟的高分子辅助金属有机物沉积（PA-MOD）法在（00l）LaAlO3单晶基底上制备了超导转变温度Tc = 90 K的YBCO超导薄膜。研究了高温热处理过程中不同成相温度和气氛湿度对制备高性能YBCO薄膜的影响。通过X射线衍射（XRD）θ-2θ扫描、ω扫描和φ扫描分析了不同热处理工艺制备的YBCO薄膜的双轴织构程度;通过扫描电镜（SEM）测试研究了不同薄膜样品的表面形貌;采用超导量子干涉仪测量了薄膜的超导转变温度曲线和磁化曲线。结果表明,770 ℃干燥气氛中成相的样品具有优异的双轴织构及平整、致密的表面形貌。采用该优化工艺制备的YBCO薄膜在77 K零场下的临界电流密度（Jc）达到2 MA/cm2,是其它工艺制备薄膜Jc的1.7~6.7倍。     

粉末爆炸压实制取YBaCuO超导试样的研究

本文叙述了采用爆炸加工方法制备YBCO超导试样的工艺研究过程。研究结果表明,YBCO粉末的爆炸加工结果受到爆炸工艺参数的影响,选择合适的工艺参数可得到较好的爆炸加工结果。采用扫描电镜对爆炸加工态和爆炸加工-烧结态的YBCO体试样的断口样进行了观察,可看出二者之间的微观形貌存在一定的差别。试验结果表明,经爆炸加工而压制的YBCO体,其临界电流密度有一定的提高。     

有织构YBCO超导体的微结构与特性

报导了用熔融定向凝固工艺制备的有织构YBCO超导体的微结构变化及其特性。将YBCO坯料加热到1050—1120℃,分解成Y_2BaCuO_5(211)和液相(Ba-Cu-O),然后在50℃/cm的温度梯度下,慢速移动样品重新合成YBCO超导体。X光衍射结果证实,熔融样品具有较强的c轴织构。扫描电镜观察表明,熔融后晶粒形貌发生了显著变化:YBCO晶粒由原烧结块材的随机排列变为一致取向或局部取向排列的片状组织。熔融样品的J_c(77K,0T,>10000 A/cm~2)值比烧结块材J_c(750A/cm~2)值提高近两个数量级,在1T(H⊥I_c)下,J_c值达5790 A/cm~2。而且J_c随磁场增加而下降的趋势变平缓。     

限制定向凝固法制备YBCO超导体单畴生长的分析

采用定向凝固技术可获得高临界电流密度的YBCO样品。本文研究了YBCO试样在定向凝固过程的融化生长阶段所出现的停止生长现象，并分析了YBCO块材生长前沿的形态和化学成分。结果表明：当生长前沿液相中Y和Ba消耗殆尽而富Cu时，YBCO晶体的生长就会停止；为连续生长具有一定取向的YBCO样品或大块YBCO超导体，需要将融化生长过程中生长前沿的液相成分调整为富Y和Ba的成分。     

钛在航空工业中的应用

报道了采用预成形YBCO/Ag线材熔融法制取YBa_2Cu_3O_(7-δ)多晶超导体的初步结果。熔融后的样品至少分解为三种以上的非超导相及少量超导相。经过适当的后序热处理之后,样品呈现超导性,最高Jc>667A/cm~2。对后序热处理温度、时间和冷却速率与样品的临界电流密度Jc的关系,分别做出了曲线。同时,对YBCO的熔凝过程做了分析。     

采用全化学溶胶--凝胶工艺制备YBCO覆膜导体

采用TFA-MOD工艺在LaAlO3(100)衬底上制备了临界电流密度高达1.5 MA/cm2(77 K,0 T)的YBCO超导薄膜材料,其超导转变温度接近91 K;同时还在LaAlO3(100)衬底上采用溶胶-凝胶工艺制备了具有高度外延取向的Ba0.5Sr0.5TiO3缓冲层材料,在此基础上采用TFA-MOD工艺沉积的YBCO超导薄膜也获得了高达0.25MA/cm2(77 K,0T)的临界电流密度.     

单畴钇系超导块材的扩散连接和钎焊技术

顶部籽晶熔融织构生长法(Top seeded melt-textured growth-TSMTG)制备性能高且大尺寸的单畴钇系(YBCO)块材存在局限性,因而连接高性能小尺寸块材具有重要的应用前景.综述了单畴钇系(YBCO)超导块材的固态扩散连接和钎焊技术,分析了存在的问题,并对今后的研究进行了展望.