[发明专利]利用单籽晶桥式结构诱导生长REBCO超导块材的方法

说明书

本发明提供一种利用单籽晶桥式结构诱导生长REBCO超导块材的方法，包括以下步骤：配制RE123和RE211纯相粉末，按照RE123+30mol％RE211+1wt％CeO2的组分配料，充分碾磨混合均匀，得到前驱粉料；根据模具直径不同，将所述粉料称取合适质量，放入模具，压制成圆柱形状的籽晶桥1个、缓冲层2～3个和前驱体1个；将籽晶、籽晶桥、缓冲层、前驱体从上至下依次放置；所述籽晶、所述籽晶桥、所述缓冲层构成单籽晶桥式结构；其中，所述籽晶放置在所述籽晶桥的上表面中心，所述籽晶桥搭设在所述缓冲层上方，所述缓冲层沿所述籽晶[110]晶向排列成一列；将所述放置好的前驱体连同和所述单籽晶桥式结构置于生长炉中进行顶部籽晶熔融织构生长，以实现(110)∥(110)取向诱导生长REBCO超导块材。

技术领域

本发明属于超导材料生长方法技术领域，具体涉及一种利用薄膜籽晶，结合桥式结构，实现(110)∥(110)取向诱导生长REBCO超导块材的方法。

背景技术

自REBa₂Cu₃O_7-δ(简称REBCO、RE123、稀土钡铜氧，其中RE选自Y、Gd、Sm、Nd等)高温超导体被发现以来，因其完全抗磁性，高临界电流密度和高冻结磁场等性质所带来的巨大商业潜能，如飞轮储能，永磁体，磁悬浮力元件等，引起了人们广泛的关注。作为应用的必然前提，具有大尺寸和高性能的REBCO块材的制备是必须要解决的问题。目前为止，顶部籽晶熔融织构生长法(Top-Seeded Melt Textured Growth，简称TSMTG)被普遍认为是一种极具潜力的REBCO高温超导块材制备方法。在生长过程中，单个籽晶被放置在REBCO前驱体的上表面中心，作为唯一的形核点诱导REBCO块体按照籽晶取向定向凝固生长，最终形成单一c轴取向的单畴超导块材。但是，由于RE123较低的生长速率，得到大尺寸的超导块材需花费较长时间；而过长的生长时间会导致自发形核，高温相RE211晶粒粗化等问题。因此，对大尺寸样品而言，缩短制备时间显得尤为重要。

多籽晶熔融织构法是解决超导块材过长生长时间的一种极为有效的方法，即在样品上表面按一定取向放置多个籽晶。由于多个籽晶同时诱导生长，整个制备流程所需的时间大为缩短。但研究发现，由于传统的多籽晶法一般为(100)∥(100)放置，样品在晶界处会大量残留非超导相，阻碍超导电流环通过晶界，最终导致样品内部存在多个小的超导电流环而不是一整个大的超导电流环，整体性能大大下降。同时，在传统多籽晶等距放置诱导块材制备过程中，随着使用籽晶数目的增加会进一步降低块材内部晶界的弱连接，从而降低块材的超导性能。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种利用薄膜籽晶，结合桥式结构，实现(110)∥(110)取向诱导生长REBCO超导块材的方法，用于更经济有效地推广REBCO超导块材应用。

本发明提供一种单籽晶桥式结构实现(110)∥(110)取向诱导生长REBCO超导块材的方法，包括以下步骤：

步骤一，按照RE:Ba:Cu＝1:2:3和RE:Ba:Cu＝2:1:1的比例将RE₂O₃，BaCO₃和CuO粉末配制成RE123和RE211的原始粉末。

步骤二，将所述原始粉料充分混合均匀，在空气环境下900℃烧结48小时。为保证最终获得组分均匀单一的RE123和RE211相，将烧结后的粉末再次研磨、烧结，相同工艺共重复三次。

步骤三，将步骤二获得的RE123和RE211纯相粉末按照RE123+30mol％RE211+1wt％CeO₂的组分配料，充分碾磨混合均匀，得到前驱粉料。

步骤四，根据模具直径不同，将所述粉料称取合适质量，放入模具，压制成圆柱形状的籽晶桥1个、缓冲层2～3个和前驱体1个。