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Bi系高温超导体的分析电子显微镜研究

作　者: 边为民
导　师: 周廉
学　校: 东北大学
专　业: 金属材料及热处理
关键词: Bi系超导体 Bi-2212相 Bi-2223相 Bi-4435相 非公度调制结构 选区电子衍射(SAED) 会聚束电子衍射(CBED) 高分辨电子显微术(HREM) 点群 空间群 刃型位错
分类号: TM26
类　型: 博士论文
年　份: 1997年
下　载: 165次
引　用: 2次
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内容摘要


在高温超导研究中，Bi系超导体是继Y系超导体之后又一重大发现。Bi系超导体因具有较高的T_c值，又不含稀土元素、容易制成带材等优点而受到普遍地关注。但由于其本身存在高温强磁场下J_c值严重衰减的弱点而难以在实际上获得应用。Bi系超导体在结构上比Y系更复杂，尤其是受调制结构的影响，在许多细节问题上至今仍存争议。电子显微分析具有集微观形貌观察、电子衍射和微区成份分析为一体的优点，在材料科学微观结构及缺陷的研究中占有相当重要的地位。本工作是以分析电镜作为实验手段，采用常规的电镜分析方法，结合会聚束电子衍射和高分辨电子显微术，对Bi系超导体的微观组织和结构做深入系统地研究。目的在于更多地了解和掌握Bi系超导体微观结构的特殊性和复杂性，进一步揭示其相变规律和微结构特点，为改进制作工艺，提高其超导电性能，深入探索高温超导体的超导机制等，提供有益的线索和重要的依据。 本研究工作首先是通过电镜对各种Bi系超导样品做大量系统地观察。根据实验结果结合位错动力学和固态扩散理论，首次提出了Bi-2212相向Bi-2223相转变的位错管扩散模型。依据该模型从理论上计算了Bi-2223相形核及长大所需要的能量及速率。计算结果在850℃附近位错管扩散模型比普通点阵扩散所需要的力要小10~5数量级，与室温下刃型位错滑移所需要的力大体相当。这表明Bi-2223相的形成过程以位错管扩散方式要比点阵扩散方式容易得多。而Bi-2223相的形核要比其长大所需要的能量大得多，这表明Bi-2212相向Bi-2223相转变过程缓慢主要原因是形核过程需要的时间较长。一旦晶核形成就能通过位错管道迅速地长大。其扩散速率可达到每秒十几个μm以上。由此解释了从工艺上Bi-2223相转变速度较慢，但在实验上却很少能被观察到的特殊现象。在淬火的样品中直接观察到Bi-2201相生成并转变为Bi-2212相的过程。由此可确定由Bi-2201相→Bi-2212相与Bi-2212相→Bi-2223相是完全不同的两种相变机制。 在Bi-2212向Bi-2223相转变过程的研究中，首次发现了一个中间过渡相

全文目录


独创性声明  3-4
摘要  4-6
Summary  6-12
第一章 绪论  12-32
  1.1 高温超导研究进展  12-18
    1.1.1 超导体的发现与研究  12-13
    1.1.2 高温超导研究的兴起  13-16
    1.1.3 高温超导体的结构特征  16
    1.1.4 高稳超导机制的研究  16-18
  1.2 Bi系高温超导体的研究现状  18-23
    1.2.1 最具有应用希望的高温超导材料  18
    1.2.2 Bi系高温超导体的平均结构  18-21
    1.2.3 Bi系超导带材的研制  21-22
    1.2.4 在Bi系超导体研究中目前存在的问题  22-23
  1.3 电子显微分析在高温超导研究中的应用  23-29
    1.3.1 电子显微分析技术简介  24-27
    1.3.2 电子显微分析在高温超导研究中的应用  27-29
  1.4 本课题研究的目的和主要内容  29-32
第二章 实验样品制备  32-35
  2.1 电镜样品的制备  33
  2.2 制备样品时应注意的几个问题  33-35
第三章 Bi-2212相向Bi-2223相转变过程的动力学研究  35-51
  3.1 引言  35-36
  3.2 实验观察结果  36-40
  3.3 位错管扩散机制模型  40-42
  3.4 讨论  42-50
  3.5 本章小结  50-51
第四章 Bi-4435相晶体结构的透射电镜研究  51-61
  4.1 引言  51-52
  4.2 Bi-4435相的发现  52-54
  4.3 实验结果与讨论  54-60
  4.4 本章小结  60-61
第五章 Bi系超导体中非公度调制结构的CBED研究  61-76
  5.1 引言  61-63
  5.2 实验结果分析  63-72
    5.2.1 Bi-2212相CBED花样分析  63-71
    5.2.2 Bi-2223相CBED花样分析  71-72
  5.3 讨论  72-74
  5.4 本章小结  74-76
第六章 Bi系超导体中氧原子位移调制的计算机模拟实验  76-91
  6.1 引言  76-77
  6.2 氧原子位移调制结构模型的提出  77-81
  6.3 实验结果与讨论  81-89
    6.3.1 选区电子衍射花样模拟计算  81-86
    6.3.2 会聚束电子衍射花样模拟计算  86-89
  6.4 本章小结  89-91
第七章 Bi-2223／Ag基带材加工过程显微组织观察  91-98
  7.1 引言  91
  7.2 实验  91-92
  7.3 结果与讨论  92-97
  7.4 本章小结  97-98
第八章 总结论  98-102
参考文献  102-111
致谢  111-113
攻读博士期间发表的论文  113-116
个人简历  116

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中图分类: > 工业技术 > 电工技术 > 电工材料 > 超导体、超导体材料
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