專利名稱：大尺寸單疇稀土鋇銅氧超導塊材生長爐的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及用于大尺寸單疇超導塊材制備的爐體。
背景技術：
稀土鋇銅氧(ReBaCuO)超導塊材是ー種通過包晶反應生成c軸擇優取向晶體結構的氧化物陶瓷材料，是ー種具有強磁通釘扎和高臨界電流密度的非理想第II類超導體。通常是采用頂部籽晶熔融織構生長的方法制備，由于受晶體生長的特點(非常慢，每小時只生長毫米量級甚至更少)的限制，在生產大尺寸ReBCO塊材時，遇到了很大的困難。在其熔融織構生長過程中，希望獲得在超導材料徑向溫度非常均勻，而軸向具有比較大的溫度梯度的生長環境，普通馬弗爐及坩鍋爐的設計很難同時滿足塊材生長的溫度需要。
實用新型內容針對現有技術的上述問題，本實用新型對常規坩堝爐進行改裝，即可在較低成本下獲得適合稀土鋇銅氧(ReBaCuO)超導塊材生長的爐體，配備精密的控溫裝置，可獲得高性能的單疇超導塊材。為實現上述目的，本實用新型包括如下技術方案ー種大尺寸單疇稀土鋇銅氧超導塊材生長爐，其包括外爐殼1，保溫層2，上爐蓋3，上加熱盤4，主加熱絲6，內爐膛壁7，下加熱盤8，熱電偶和精密控溫儀；該外爐殼I內設置保溫層2，保溫層2內為內爐膛壁7，內爐膛壁7外側纏繞主加熱絲6，主加熱絲6的螺旋密度由下至上依次遞減；該外爐殼I上部具有開ロ，開ロ處設置上爐蓋3，爐蓋3下方設置上加熱盤4 ;上加熱盤4位于內爐膛5上方；內爐膛5底部與保溫層2之間設置下加熱盤8 ;三個熱電偶置于內爐膛5中，分別位于上、下加熱絲附近和超導塊材附近；三個熱電偶分別與精密控溫儀連接。如上所述的生長爐，優選地，該內爐膛5的直徑為200 400mm，深度為300 500mmo如上所述的生長爐，優選地，該主加熱絲為鐵鉻鋁加熱絲，功率3 5KW，絲徑2. 5 3mm，螺旋直徑15 25mm，每300mm高度的爐膛，纏繞6 8圈加熱絲，加熱絲纏繞密度由下至上姆圈遞減10 20%。如上所述的生長爐，優選地，該內爐膛5的直徑為250mm，深度為300mm ;所述加熱絲為4KW功率的鐵鉻鋁，絲徑為2. 5mm,螺旋直徑為20mm，纏繞7圈加熱絲，加熱絲纏繞密度由下至上姆圈遞減10%。本實用新型的有益效果在于該裝置可按照超導塊材的熔融織構生長エ藝，調整上下爐盤及主加熱部分的溫度設定，即可獲得在超導材料生長過程中所希望的徑向溫度非常均勻，而軸向具有比較大的溫度梯度的生長環境。主加熱部分的作用是達到超導材料生長所需的溫度，獲得溫度基本均勻的空間，上爐盤可以通過輔助加熱，使爐膛內徑向溫度進一步均勻化，下爐盤在輔助加熱使爐膛內徑向溫度均勻化的同時還可以通過調整上下爐盤的溫控設置達到控制軸向溫度梯度的目的，以適合單疇超導塊材的生長，可獲得高性能的單疇超導塊材。
圖I為實施例I的大尺寸單疇稀土鋇銅氧超導塊材生長爐的結構示意圖。圖2為爐膛下部加熱絲結構示意圖。圖3為爐膛上部加熱絲結構示意圖。
具體實施方式
實施例I大尺寸單疇稀土鋇銅氧超導塊材生長爐本實用新型的ー種優選實施方式如圖I所示，該生長爐包括外爐殼1，保溫層2，上爐蓋3，上加熱盤4，主加熱絲6，內爐膛壁7，下加熱盤8，熱電偶和精密控溫儀。外爐殼I內設置保溫層2，保溫層2內為內爐膛壁7，內爐膛壁7外側纏繞主加熱絲6。內爐膛5的直徑為250mm，深度為300mm。主加熱絲6為鐵鉻鋁加熱絲，功率4KW，絲徑2. 5mm,螺旋直徑20mm，由上至下纏繞7圈加熱絲，加熱絲纏繞密度(螺旋加熱絲的螺旋匝數)由下至上每圈遞減10% (參照圖2和圖3)。外爐殼I上部具有開ロ，開ロ處設置上爐蓋3，爐蓋3下方固定IKW碳化硅爐盤(上加熱爐盤4)。內爐膛5底部與保溫層2之間設置IKW碳化硅爐盤(下加熱爐盤8);三個熱電偶置于內爐膛5中，分別位于上、下加熱絲附近和超導塊材附近；三個熱電偶分別與精密控溫儀連接。實施例2應用實施例I所述生長爐制備30mm直徑單疇釔鋇銅氧(YBCO)超導塊材將Y18Ba2.4Cu3.40x前驅粉體，加入O. 5wt%的PtO2,在混料機中均勻混合。將混合均勻的原料壓制成直徑為30mm，高度為20mm的坯料。將該坯料放入爐中，經3小時升溫至1040°C (超導塊材附近溫度，主要由主加熱絲控制)，同時上加熱絲附近溫度1030°C，下加熱絲附近溫度1050°C。保溫I. 5小吋，快速降溫至1020°C (超導塊材附近溫度)，上加熱絲附近溫度較之低10°C，下加熱絲附近溫度較之高10°C，以下相同。以O. 40C /h降溫至980°C結束，爐冷至室溫，獲得的塊材經過后氧處理后磁浮力性能達到12N/cm2以上。超導磁浮力的測量使用北京有色金屬研究總院研制的符合國家標準(GB/T21115-2007)的專用測量設備。
權利要求1.一種大尺寸單疇稀土鋇銅氧超導塊材生長爐，其特征在于，其包括外爐殼(1)，保溫層(2)，上爐蓋(3)，上加熱盤(4)，主加熱絲(6)，內爐膛壁(7)，下加熱盤(8)，熱電偶和精密控溫儀； 該外爐殼(I)內設置保溫層(2)，保溫層(2)內為內爐膛壁(7)，內爐膛壁(7)外側纏繞主加熱絲￠)，主加熱絲￠)的螺旋密度由下至上依次遞減；該外爐殼(I)上部具有開口，開口處設置上爐蓋(3)，爐蓋(3)下方設置上加熱盤(4);上加熱盤(4)位于內爐膛(5)上方；內爐膛(5)底部與保溫層(2)之間設置下加熱盤(8);三個熱電偶置于內爐膛(5)中，分別位于上、下加熱絲附近和超導塊材附近；三個熱電偶分別與精密控溫儀連接。
2.如權利要求I所述的生長爐，其特征在于，所述內爐膛(5)的直徑為200 400mm，深度為300 500mm。
3.如權利要求2所述的生長爐，其特征在于，所述主加熱絲為鐵鉻鋁加熱絲，功率3 5KW,絲徑2. 5 3mm,螺旋直徑15 25mm,每300mm高度的爐膛，纏繞6 8圈加熱絲，力口熱絲纏繞密度由下至上每圈遞減10 20%。
4.如權利要求3所述的生長爐，其特征在于，所述內爐膛(5)的直徑為250mm，深度為300mm ;所述加熱絲為4KW功率的鐵鉻鋁，絲徑為2. 5mm,螺旋直徑為20臟，纏繞7圈加熱絲，加熱絲纏繞密度由下至上每圈遞減10%。
專利摘要一種大尺寸單疇稀土鋇銅氧超導塊材生長爐，其包括外爐殼，保溫層，上爐蓋，上加熱盤，主加熱絲，內爐膛壁，下加熱盤，熱電偶和精密控溫儀；該外爐殼內設置保溫層，保溫層內為內爐膛壁，內爐膛壁外側纏繞主加熱絲，主加熱絲的螺旋密度由下至上依次遞減；該外爐殼上部具有開口，開口處設置上爐蓋，爐蓋下方設置上加熱盤；上加熱盤位于內爐膛上方；內爐膛底部與保溫層之間設置下加熱盤；三個熱電偶置于內爐膛中，分別位于上、下加熱絲附近和超導塊材附近；三個熱電偶分別與精密控溫儀連接。該生長爐使爐膛內徑向溫度均勻化的同時還可以通過調整上下爐盤的溫控設置達到控制軸向溫度梯度的目的，適合單疇超導塊材的生長。
文檔編號C30B11/00GK202401163SQ20112054353
公開日2012年8月29日 申請日期2011年12月22日 優先權日2011年12月22日
發明者焦玉磊, 鄭明輝 申請人:北京有色金屬研究總院