[发明专利]铋锶钙铜氧系超导复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铋锶钙铜氧系高温陶瓷超导体复合线材、带材、 板材以及其它型材的制备技术。

自从金属氧化物超导体问世以来，全世界掀起了高温超导体研究 的热潮与竞争，各种高温金属氧化物超导体相继涌现。目前已有许多 科学家和研究人员投入到高温氧化物超导材料的实用化研究中，并取 得了一系列成果。以往，实用超导材料一般都制备成复合材料。即除 了超导体本身外，还包襄含稳定化材料、绝缘材料，有时还需加固材 料以提高其机械性能。由于氧化物高温超导材料具有陶瓷脆性以及对 氧含量的敏感性，给成材带来极大困难。例如，制备钇钡铜氧系高温 陶瓷超导复合材料时高温烧结过程中，超导氧化物将与包套材料进行 反应，影响其超导性能，甚至使之失超。更为严重的是，钇系氧化物 超导材料的氧含量随温度的变化而变化。高温(>900℃)烧结时，为 低氧的非高温超导四角相。因此，S.Jin等人在1987年的美国MRS 会议上公开了一种用银作包套的钇钡铜氧复合超导材料制备方法。此 后，YasuzoTANAKA等人在1988年日本应用物理杂志上公开了一种 银包套钇钡铜氧复合超导线圈的制备方法(YBCOSuperconducting CoilsOperatedatNitrogenTemperature.JapaneseJournalof Applied.Physics,Vol.27,No5,May1988,PP.L799-L801)。这种用银作包 套的方法主要是利用了银具有的二个特性，1.银在钇钡铜氧系超导材 料中并不影响它的超导电性；2.银可固溶氧，因而在冷却过程中可以 从环境中吸氧，进而被钇钡铜氧超导体吸收，使其变成富氧的正交超 导相。利用银的这些特性，日本科学家已将银用作其它金属氧化物系 超导材料的包套。除此之外，用其它金属或合金作高温氧化物超导材 料的包套目前尚未见报导。本发明提供了一种使用多种金属或合金作 铋锶钙铜氧系高温陶瓷超导材料包套的制备方法。为制备零电阻温度 约110K左右的铋锶钙铜氧系高温超导体复合线材、带材、板材以及 其它形状的型材开辟了一条实用化道路。

本发明的目的是，利用铋锶钙铜氧系超导材料在低于800℃，其 氧含量基本不变，较低温度(小于800℃)可烧结以及不易与包套材 料反应的特性，用铜、镍、银或铜合金、镍合金，不锈钢或其它金属 或合金作包套，制备实用的各种铋锶钙铜氧系复合超导体型材。

本发明的工艺过程说明如下：

首先，按美国阿贡实验室公开的《结晶铋锶钙铜氧玻璃110K超 导性》文献(110KSuperconductivityCrystallizedBi-Sr-Ca-Cu-O Glasses,DongiuSHI,MonicaBLANKetal,PyhsicaC156,1988， p822-826)，将Bi₂O₃、SrCO₃、CaCO₃和CuO粉末按一定的Bi、Sr、 Ca、Cu原子比混合研磨，预烧，再研磨，压制，烧结成零电阻温度 约为110K的铋锶钙铜氧系超导体。继而，将烧结后的超导体研磨成 粉体装入用铜、镍、银或铜合金、不锈钢或其它熔点大于800℃的金 属或合金包套中，经室温冷加工或温度低于800℃的热加工，拉丝或 轧制成高密度且有择优取向的各种型材，最后，将复合型材在650-800 ℃温度下。保护气氛(氮、氩、氖)或真空中烧结10-15小时，随炉 慢冷。便制备成临界转变温度约为110K的，高临界电流密度的铋锶 钙铜氧系实用超导复合材料。

本发明的优点是，不但可用银作铋锶钙铜氧系超导体的包套。而 且可用其他熔点大于800℃的金属或合金作为包套制备超导复合材 料。其次，由于包套复合超导材料经拉丝，轧制等工艺过程，超导体 更致密且呈择优取向，因而大大提高了电流密度；由于铋锶钙铜氧系 超导体在低于800℃时，氧不易逸出，型材烧结中无需从外界吸氧， 因此，可用价格较为便宜的金属或合金作包套，使成本大大降低；另 外，本发明工艺可实现一次烧结快速成材，避免了目前人们普遍采用 银作包套进行高温烧结，低温长时间吸氧过程。

下面具体说明符合本发明工艺主题的实施例：