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TSMTG法制备GdBCO块材及对其性能的研究

作　者: 程晓芳
导　师: 杨万民
学　校: 陕西师范大学
专　业: 凝聚态物理
关键词: 顶部籽晶熔融织构法单畴GdBCO超导块材 Y2O3掺杂微观结构磁悬浮力
分类号: TM26
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
下　载: 44次
引　用: 2次
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内容摘要

顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)是制备钇系高温超导块材的重要技术之一。在钇系超导材料中,GdBCO超导体具有较高的临界温度、较大的无阻载流能力和较强的磁通捕获能力,因而在超导电机、超导磁悬浮列车、磁浮轴承、永磁体、储能飞轮等方面都具有巨大的应用价值。本文采用固相烧结法制备出比较纯的初始粉体,采用TSMTG工艺制各出掺杂不同BaCuO2 (Gd011)含量的GdBCO单畴超导块材,并对该类超导块材的微观结构和磁悬浮力等性能进行了分析；其次,通过在GdBa2Cu3O7-δ(Gd123)初始粉体中掺杂不同含量的Y2O3粉体,制备出了系列(Gd, Y)BCO超导块材,在对其宏观形貌,微观结构和磁悬浮力性能进行分析的基础上,研究了工艺参数对超导块材形貌和性能的影响。在制备GdBCO超导体的过程中,需要用到GdBa2Cu3O7-δ(Gd123)、Gd2BaCuO5(Gd211)和BaCuO2 (Gd011)等初始粉体。这些粉体均采用多次研磨多次烧结的工艺,三种粉体的烧结温度分别为940℃,920℃,910℃。研究了BaCuO2添加对TSMTG法单畴GdBCO块材的生长形貌、微观结构以及磁悬浮力性能的影响。在固定Gd123与Gd211摩尔比为1：0.4时,当Gd011掺杂量在0-0.5mol范围内时,Gd011的掺杂对其表面形貌影响不大,均可制备出单畴GdBCO块材。对整个组分进行的微观结构分析结果表明：随着Gd011掺杂比例的增加,Gd211粒子的尺寸在逐渐地减小。这是由于过量Gd011致使Gd211在液相中溶解的结果。另外,我们研究了Gd211粒子在准单畴GdBCO超导块材中的分布。对掺杂Gd011为0.2mol的准单畴样品分析结果表明,Gd211粒子在整个样品中分布都是不均匀的。对该系列超导块材磁悬浮力测试的结果表明,Gd011的含量对GdBCO超导体的磁悬浮力有明显影响,在固定Gd123与Gd211摩尔比为1：0.4时,掺杂BaCuO2的最佳比例约为0.2mol。研究了Y2O3添加对TSMTG法(Gd, Y)BCO超导块材的生长形貌、微观结构以及磁悬浮力性能的影响。当在Gd123初始粉体中添加Y2O3质量分数较小时,畴区长满整个样品；当两者质量比例超过100：4时,随着添加的Y2O3质量的增加,样品表面所形成的单畴区域面积逐渐减小；当两者质量比例超过100：15时,样品完全停止生长。对其生长前沿成份分析结果表明,成份偏析是导致晶体生长停止的主要原因。对掺杂Y2O3粉体的样品,随着掺杂量的增加,镶嵌在样品中的RE211粒子密度逐渐增加,同时RE123相含量逐渐减少。磁悬浮力测试结果表明,Y2O3的含量对(Gd, Y)BCO超导块的磁悬浮力有明显影响,其最佳添加质量比为Gd123：Y2O3=100：4。温度参数的选择对(Gd, Y)BCO超导块形貌和性能的影响也很大,最高融化温度过高过低都不好,通过多次调整得到最佳熔化温度为1070℃。生长温区的选择直接关系到样品生长的好坏,通过四组不同的生长温区试验得到相对最佳生长温区。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第1章绪论  9-21
  1.1 超导体的基本概念  9-15
    1.1.1 超导体的基本特征  9-12
    1.1.2 超导体的分类  12-15
  1.2 高温铜氧化物超导体的结构特征  15-16
  1.3 用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)制备钇系超导块材  16-18
  1.4 论文选题意义  18-20
  1.5 本论文研究内容  20-21
第2章单相先驱粉体的制备  21-27
  2.1 引言  21-22
  2.2 先驱粉体的制备  22-26
    2.2.1 Gd_2BaCuO_5(Gd211)先驱粉体的制备  22-23
    2.2.2 BaCuO_2(Gd011)先驱粉体的制备  23-25
    2.2.3 GdBa_2Cu_3O_(7-δ)(Gd123)先驱粉体的制备  25-26
  2.3 小结  26-27
第3章 BaCuO_2添加对单畴GdBCO超导块材性能的影响  27-41
  3.1 TSMTG法制备GdBCO超导块  27-31
    3.1.1 块材生长机制  27-28
    3.1.2 制备块材坯体  28-29
    3.1.3 TSMTG生长工艺  29-31
  3.2 单畴GdBCO超导块表面形貌  31-33
  3.3 微观结构分析  33-37
  3.4 磁悬浮力性能  37-40
  3.5 小结  40-41
第4章 Y_2O_3添加对(Gd,Y)BCO超导块材性能的影响  41-55
  4.1 制备样品  42
  4.2 (Gd,Y)BCO超导块表面形貌  42-45
  4.3 微观结构分析  45-46
  4.4 对(Gd,Y)BCO块材的生长前沿成份分析  46-48
  4.5 磁悬浮力性能  48-49
  4.6 温度参数对(Gd,Y)BCO超导块性能的影响  49-52
    4.6.1 最高温度对(Gd,Y)BCO超导块材的影响  50-51
    4.6.2 生长温区对(Gd,Y)BCO超导块材的影响  51-52
  4.7 小结  52-55
结论  55-57
参考文献  57-63
致谢  63-65
攻读学位期间的研究成果  65-66

TSMTG法制备GdBCO块材及对其性能的研究

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