一種納米復合釔鋇銅氧超導塊材的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及超導材料制備技術，尤其是涉及一種納米復合釔鋇銅氧超導塊材的制備方法。
【背景技術】
[0002]傳統的TSIG 是(Top Seeded Infiltrat1n Growth，簡稱 TSIG，頂部軒晶恪滲生長工藝)法液相源為YBa2Cu3Oy和Ba3Cu5O8的混合物，在釔鋇銅氧(YBCO)超導塊材熔化生長的過程中，雖然液相源中的Ba-Cu-O液相大部分都被熔滲到固相源中并用于單疇YBCO超導塊材的生長，但是仍有少量Ba-Cu-O液相會與液相源中的Y元素反應生成如Y2BaCuO5和YBa2Cu3Oy固態液相源殘留物，造成Y元素的浪費。另外，殘留的液相源很難被完全切割干凈，不便于釔鋇銅氧(YBCO)超導塊材的進一步應用。
【發明內容】
[0003]為克服現有技術的缺陷，本發明提出一種無液相源殘留且使用稀土元素較少、成本較低的納米復合釔鋇銅氧超導塊材的制備方法。
[0004]—種納米復合釔鋇銅氧超導塊材的制備方法，包括步驟:將BaC03& CuO按原子摩爾比Ba: Cu = 1:1混合，制備BaCuO2粉體，將平均粒徑50nm且純度大于99.9%的Y2O3納米粉和1^(:1102粉末按照摩爾比1:1混合，同時添加0.5%?1.5% (w/w)的CeO2初始粉，混合均勻后作為固相粉，取固相粉壓制成固相先驅塊；
[0005]將BaCuOjP CuO粉體按摩爾比3:2均勻混合制成Ba3Cu 50s粉體，將Ba 3Cu50s粉體壓制成液相先驅塊，且液相先驅塊與固相先驅塊的質量比為1:1;
[0006]將固相先驅塊、液相先驅塊自下而上依次同軸放置在由Yb2O3粉體制成的支撐塊的正上方，再將一塊釹鋇銅氧籽晶嵌入至液相先驅塊下末端的中心位置，且釹鋇銅氧籽晶的下表面與固相先驅塊的上表面平行，完成前驅塊的裝配；
[0007]將裝配好的前驅塊放在Al2O3墊片上，在Al 203墊片與支撐塊之間隔以多個等高的MgO單晶粒，然后放入井式爐中熔滲生長納米復合釔鋇銅氧單疇塊材；
[0008]將納米復合釔鋇銅氧單疇超導塊材放入石英管式爐中，在流通氧氣氣氛中滲氧處理，最終得到納米復合釔鋇銅氧超導塊材。
[0009]其中，井式爐以每小時300°C的升溫速率升溫至800?900°C，保溫5?15小時；再以每小時60°C的升溫速率升溫至1030?1040°C，保溫0.5?1.5小時；然后以每小時60°C的降溫速率降溫至1000?1010°C，再以每小時0.2?0.5°C的降溫速率慢冷至970?980°C，隨井式爐自然冷卻至室溫，得到納米復合釔鋇銅氧單疇超導塊材。
[0010]其中，納米復合釔鋇銅氧單疇超導塊材在石英管式爐中以470?400°C的溫區中慢冷200小時，使其完成從非超導的四方相向具有超導電性的正交相轉變，得到納米復合釔鋇銅氧單疇超導塊材。
[0011 ] 其中，固相粉中添加I % (w/w)的Ce02初始粉。
[0012]與現有技術相比，本發明具有如下有益效果:
[0013]本申請將液相先驅塊設置在固相先驅塊的上方，則可使液相先驅塊在重力和毛細作用力的雙重作用下滲到固相先驅塊中，從而提高了液相滲入到固相塊中的速度和效果，這也是本申請中固相先驅塊與液相先驅塊按質量比為1:1較現有技術更小的原因。本申請在液相先驅塊中為使用任何的稀土金屬作為液相源，僅使用Ba3Cu5O8作為液相源，并通過設置液相先驅塊與固相先驅塊的最佳指標比為1:1時，制備出的納米復合YBCO超導塊材的表面無任何液相殘留，從而避免了現有技術中液相源殘留而無法去除干凈的難題。因此，本申請明在Ba、Cu質量相同的情況下，在制備納米復合乾鋇銅氧單疇超導塊材時所用的稀土元素較少，相比現有技術而言，本申請有利于降低制備YBCO超導塊材的成本，減少稀有金屬的浪費。
【附圖說明】
[0014]圖1是前驅塊的裝配結構示意圖。
[0015]圖2是固相先驅塊與液相先驅塊按質量比為1:1時制備的樣品外表示意圖。
[0016]圖3是固相先驅塊與液相先驅塊按質量比為1:1時制備的樣品表面的XRD圖譜示意圖，橫坐標為角度，縱坐標為Intensity (counts)，即信號角度計數。
【具體實施方式】
[0017]在一個實施例中，本發明包括如下步驟:
[0018](I)制備固相先驅塊。使用現有的固相燒結法，先將純度均大于99%的BaC03&CuO按原子摩爾比Ba: Cu = 1:1進行混合，通過多次高溫燒結與多次球磨便可制成碳含量低及純凈的BaCuO2粉體；將平均粒徑50nm且純度大于99.9 %的Y 203納米粉和BaCuO 2先驅粉按照摩爾比1:1混合，同時添加0.5%?1.5% (w/w)的CeO2初始粉，混合均勾，作為固相粉；取固相粉放入圓柱型模具中壓制成圓柱狀的固相先驅塊。
[0019]其中，上述配比中的CeO2初始粉直接添加到固相粉中，在熔滲生長過程中起到抑制Y2BaCuO5納米粒子粗化長大、細化Y2BaCuO5粒度的作用，保證了納米復合乾鋇銅氧超導塊材的成功制備。
[0020](2)制備液相先驅塊:將BaCuOjP CuO粉體按摩爾比3:2均勻混合制成Ba 3Cu508粉體，將Ba3Cu5O8粉體放入圓柱型模具中壓制成圓柱狀的液相先驅塊。
[0021](3)制備氧化鐿支撐塊。用Yb2O3粉體壓制成厚約2_的圓柱形的支撐塊。
[0022](4)裝配前驅塊。如圖1所示，按中心軸對齊的重疊方式，將固相先驅塊2、液相先驅塊3自下而上依次同軸放置在支撐塊I的正上方，再將一塊釹鋇銅氧(NdBCO)籽晶4嵌入至液相先驅塊3下末端的中心位置，且釹鋇銅氧籽晶4的下表面與固相先驅塊2的上表面平行，完成前驅塊的裝配。
[0023](5)熔滲生長納米復合釔鋇銅氧單疇塊材。將裝配好的前驅塊放在Al2O3墊片5上，在Al2O3墊片5與支撐塊I之間隔以多個等高的MgO單晶粒6，然后整體放入井式爐中，以每小時300°C的升