[发明专利]降低单畴钆钡铜氧超导块材成本的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高温铜氧化物超导材料技术领域，具体涉及到一种降低单畴钆钡铜氧超导块材成本的方法。

背景技术

在制备单畴铜氧化物超导块材的过程中，应用较多的工艺是传统的顶部籽晶熔融织构生长工艺（Top Seeded Melt Textured Growth简称TSMTG）。该方法是通过加入籽晶来辅助控制自发成核和取向生长，使高温超导块材材料呈织构化生长的一种工艺。由于TSMTG法生长的高温超导块材具有可获得单畴大体积和具有高临界电流密度的优点，目前世界上各个国家都在普遍使用这种方法来获得大尺寸、高性能高温超导块材。

一般来说，传统的顶部籽晶熔融生长工艺主要由高温熔化和过冷生长两个热处理过程组成。在该方法中，首先将预合成的前驱粉体压坯成型，升温至GdBa₂Cu3O_7-δ的包晶分解温度（Tp，1040℃）以上，GdBa₂Cu₃O_7-δ异质熔化分解为Gd₂BaCuO₅固相和富Ba、Cu的液相，整个块体进入一种半熔融状态。随后降温至包晶反应温度以下，在过冷度的驱动力下Gd₂BaCuO₅与Ba-Cu-O液相重新反应生成GdBa₂Cu₃O_7-δ相，并实现片层晶粒的ab面取向生长及定向凝固。

专利201110060866中公开了一种采用高热稳定性薄膜用作熔融织构法的籽晶制备高温超导块体材料的方法，具体采用高热稳定性薄膜籽晶诱导生长单畴超导块材，但先驱块仍是采用预烧结的的两种粉体按一定的摩尔比混合而成，这种方法操作复杂，实验耗资也较高。同时，采用该方法在制备单畴GdBCO超导块材之前，必须首先要制备GdBa₂Cu₃O_7-δ和Gd₂BaCuO₅两种先驱粉体，而传统的固态烧结法制备先驱粉主要是通过反复的高温烧结和研磨得到相纯且粒度较小的先驱粉体，该方法制备时间长，效率低，而且耗资也相对的较高，因此就会导致整个工艺耗时多，成本高，效率低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种降低单畴钆钡铜氧超导块材成本的制备方法，以提高单畴钆钡铜氧超导块材的生产效率和降低成本。

解决上述技术问题所采用的技术方案由下述步骤组成：

1、压制先驱块

将Gd₂O₃与无水BaO、CuO按摩尔比为1:2～3.5:2.67～5.17球磨混合均匀，加入混合物总质量3%～5%的去离子水，混合均匀，压制成圆柱体状先驱块。

2、压制支撑块

将Yb₂O₃粉压制成直径不小于先驱块直径的圆柱体状支撑块。

3、坯体装配

在Al₂O₃垫片上表面至下而上依次放置MgO单晶片、支撑块、先驱块、钕钡铜氧籽晶块，装配成坯体。

4、顶部籽晶金属氧化物熔化生长单畴钆钡铜氧块材

将装配好的坯体放入管式炉中，以每小时100～150℃的升温速率升温至900℃，保温18～24小时，再以每小时40～80℃的升温速率升温至1055～1065℃，保温1～2.5小时，然后以每小时60℃的降温速率降温至1033～1038℃，以每小时0.5～1℃的降温速率慢冷至1028～1032℃，以每小时0.1～0.3℃的降温速率慢冷至1010～1020℃，随炉自然冷至室温，得到单畴钆钡铜氧块材。

5、渗氧处理

将单畴钆钡铜氧块材置入石英管式炉中，在流通氧气气氛、410～330℃的温区中慢冷200小时，得到单畴钆钡铜氧超导块材。

本发明的压制先驱块步骤1中，Gd₂O₃与无水BaO、CuO的摩尔比最佳为1:2.67:3.78。

本发明的坯体装配步骤3中，所述的MgO单晶片优选等高的3～5片MgO单晶片。

本发明优选将支撑块压制成与先驱块直径相同的圆柱体。