[发明专利]一种REBCO高温超导块体材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种REBCO高温超导块体材料的制备方法，特别涉及REBCO高温超导块体材料的熔融织构生长方法。

背景技术

熔融织构法(Melt Textured Growth简称MTG)是通过加入籽晶来控制自发形核和取向生长，使高温超导块体材料织构化的一种生长方法。由于MTG制备的块体材料具有可获得单畴大体积和具有高临界电流密度的优点，目前世界各国普遍使用该方法来获得大尺寸、高性能的高温超导(RE123)体材料。另外，具有高超导性能的MTG高温超导块材可广泛应用于磁悬浮力、磁轴承、飞轮储能和永磁体等方面，是一种颇具市场潜力的制备技术。

一般说来，熔融织构法生长与工艺方法有很大关系，按照籽晶体放入时间的不同，有两种不同的方法：热籽晶法和冷籽晶法。热籽晶法是籽晶体在高温下放入的，它容易获得单畴结构，但是操作起来比较困难，不适合于大规模生产。而冷籽晶法是籽晶体在室温下预先放在样品上的方法，操作简便，是目前MTG中普遍采用的方法。采用具有高热稳定性的籽晶材料，在熔融织构法条件下升温加热过程中，籽晶和前驱体块体材料均可承受更高的工艺温度，这有利于：(1)减少自发形核和控制多晶现象的产生；(2)形成大尺寸的单畴结构；(3)籽晶控制下的取向生长；(4)获得具有高超导性能的块材。

目前在具有优越超导应用性能的高熔点REBCO块体材料制备方面(例如NdBCO、SmBCO和GdBCO等)，找到合适的冷籽晶材料始终是本领域中需要突破的难题。经过现有技术的探索发现，“Melt-textured growth of NdBCO bulk seeded by superheating NdBCO thin film”(过热NdBCO薄膜作为籽晶同质生长NdBCO块体材料，Physica C 460，(2007)，1339-1340.)中记载了一种NdBCO/MgO薄膜作为籽晶生长NdBCO块体材料的方法，但是由于考虑到籽晶可承受温度极限，未使用较高的升温加热程序，导致难以得到具有高超导性能的大尺寸单畴的NdBCO样品。

发明内容

本发明的目的在于提出一种REBCO高温超导块体材料的熔融织构生长方法，以解决现在的REBCO高温超导块体材料的熔融织构生长方法的最高温度不高的问题。

一种REBCO高温超导块体材料的熔融织构生长方法，包括以下工序：

a)原料的配料混合，得到混合料；

b)研磨、煅烧处理，得到超导材料粗坯；

c)压片，得到前驱体；

d)灼烧；

e)冷却，得到所述REBCO高温超导块体材料；

所述工序d)灼烧包括以下步骤：

d₁)在所述前躯体的顶部加入籽晶；

d₂)置于生长炉中，升温至最高温度，并保温；

其特征在于，所述步骤d₁)中所述籽晶是具有缓冲层的沉积于单晶氧化镁上的NdBCO薄膜，所述步骤d₂)中所述最高温度是1095℃-1115℃。

其中，所述籽晶的尺寸优选1-2×1-2mm。该籽晶可以从市场购买获得，例如，从德国THEVA公司购得。

在本发明实施时，优选地，所述步骤d₁)中所述具有缓冲层的沉积于单晶氧化镁上的NdBCO薄膜是NdBCO/YBCO/MgO薄膜。

在本发明实施时，优选地，所述步骤d₂)中所述的保温，时间是2-3小时。

在本发明实施时，优选地，所述工序a)原料的配料混合是取123相稀土元素、211相稀土元素与银元素，按照RE123+(10-40)mol％RE211+15wt％Ag的百分比混合均匀，也就是，按照RE123掺入10-40％摩尔百分比(相对于RE123)的RE211，再取RE123和RE211混合粉末与15％质量百分比(相对于RE123)的Ag混合均匀。

在本发明实施时，优选地，所述工序b)研磨、煅烧处理是将所述混合料研磨，然后置于890-910℃的环境下进行40-50小时以上的煅烧；煅烧完毕后再次研磨，然后再次置于890-910℃的环境下进行40-50小时以上的煅烧。

在本发明实施时，优选地，所述工序c)压片，是将所述超导材料粗坯压成圆形饼状结构。