[发明专利]用掺杂草酸盐共沉淀法制备的Gd211提高GdBaCuO高温超导体性能的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用掺杂亚微米级Gd211颗粒提高熔融织构GdBaCuO高温超导体性能的一种方法。

背景技术

与YBCO超导块材相比，轻稀土氧化物超导体(LREBaCuO)具有较高的临界电流密度和磁场特性，能满足实用化的要求。然而，轻稀土元素对钡位的替代导致产生非超导的RE_1+xBa_2-xCu₃O_y固溶体，严重影响块材的超导性能。通常通过在低氧压下进行熔融织构生长来抑制此类固溶体的产生。由于低氧压气氛生长需要特殊的气氛炉，大大提高了超导块材的制备成本，不利于大规模的生产。因此，在空气中生长具有优良性能的轻稀土钡铜氧超导块材就显得格外重要。钆(Gd)作为一种轻稀土元素，它对钡位的替代相对其他几种轻稀土元素(Sm，Eu，Nd)要少得多，因此研究在空气中生长高性能的GdBaCuO超导块材成为了可能。有人在初始配料中掺入了过量的Ba及其氧化物来抑制Gd对Ba的替代，同时引入高温氩气氛后处理的工艺。采用元素掺杂、细化RE211(或RE422)相与辐照等手段也可提高样品的临界电流密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用掺杂草酸盐共沉淀法制备的Gd211提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，能够提高单畴GdBaCuO超导块的磁悬浮力和磁化临界电流密度。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

用掺杂草酸盐共沉淀法制备的Gd211提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，该方法包括以下步骤：

第一步，把Gd₂O₃，Ba(NO₃)₂与CuO以摩尔比Gd:Ba:Cu＝2:1:1称量，Gd₂O₃与CuO分别用浓硝酸溶解，Ba(NO₃)₂用温度为60-70℃的热去离子水溶解，然后将各溶液混合，得到金属离子混合溶液；

第二步，按照草酸与上述金属离子混合溶液中的各金属离子的摩尔比为1.15：1的剂量称取草酸，溶解于无水乙醇中，无水乙醇在整个溶剂中的含量不低于85％的体积比，得到草酸乙醇溶液；

第三步，将上述金属离子混合溶液加入到上述草酸乙醇溶液中，在磁力搅拌器上不断搅拌使之均匀，并且加入氨水溶液调节pH值到7-9；

第四步，沉淀后陈化8h-10h过滤，醇洗，得到草酸金属盐沉淀物；

第五步，将草酸金属盐沉淀物在烘箱中干燥；

第六步，将干燥后的草酸金属盐沉淀物在马弗炉中850℃-900℃焙烧2.0-2.5小时，炉冷到室温，研磨后得到平均粒度为300纳米-500纳米的Gd211粉体；

第七步，将Gd211粉体以相对于固相法合成的Gd123粉体的30mol％～50mol％的摩尔比加入到固相法合成的Gd123粉体中，再掺入相对于Gd123与Gd211混合粉体的0.2wt％-0.5wt％的Pt，然后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制备单畴GdBaCuO超导块。

在第一步中，所使用的浓硝酸的浓度是65wt％～68wt％。

在第三步中，所使用的磁力搅拌器为常规仪器，该磁力搅拌器具有在密封容器中进行调和混匀的特点，用于液体搅拌和混匀。本仪器属于磁力搅拌，利用电机带动磁钢旋转，磁钢的磁力线带动搅拌容器中的搅拌子，搅拌子以一定的速度旋转，从而达到混匀搅拌溶液的目的。

在第四步中，沉淀后陈化、过滤后的醇洗是用无水乙醇洗。

在第六步中，在用850℃-900℃焙烧2.0-2.5小时后，得到Gd211粉体的团聚比较严重，因此要进行研磨，通过研磨后得到平均粒度为300纳米-500纳米的Gd211粉体。

本发明所采用的球磨混合、单轴模压成型、顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)均为公知工艺。

采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)，其中，TSMTG是顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺英文Top Seeded Melt Textured Growth的缩写。采用本发明的方法得到纳米级的Gd211粉体，以适当的比例与固相法合成的Gd123粉体混合，并经高速振摆球磨混合均匀后，用单轴模压成型，采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)的工艺参数没有变化。

本发明的优点是：