以ReO/Ag复合材料为基底制备YBaCuO超导厚膜的研究

摘要

金属Ag是超导领域常用的基底或包套材料。由于YBaCuO的熔点(1010℃)高于银基带的熔点(961℃)，因此在采用熔化法处理银基底YBaCuO带材时，需要提高银基带的熔点或降低YBaCuO的熔点。为了解决该问题，本文通过掺杂高熔点稀土氧化物提高银基带的熔点，在熔化法织构生长工艺中使用低氧分压降低YBaCuO的熔点，并在YBaCuO厚膜顶部添加籽晶使YBaCuO晶体择优取向。另外利用Ag在高温下不与YBaCuO超导体发生化学反应的特性，在Ni及Ni-Cr合金表面氰化镀银，使Ag作为Ni合金基底与YBaCuO之间的隔离层，防止Ni或Cr向YBaCuO中扩散，影响YBaCuO的超导电性。 文中选择高熔点的Nd<,2>O<,3>，Y<,2>O<,3>两种稀土氧化物作为添加剂，通过化学共沉积的方法制备了Re<,2>O<,3>/Ag基复合粉末。结果表明，Re<,2>O<,3>/Ag基复合材料的熔化温度随着Re<,2>O<,3>含量的增加而升高，4wt％Y<,2>O<,3>/Ag样品的熔化温度达到了970℃，而4wt％Nd<,2>O<,3>/Ag样品的熔化温度较低为960℃左右。样品条在熔化温度附近均未发生大的变形，显著地提高了Ag基底在高温下的抗变形能力。可以满足在低氧分压条件下熔融织构和定向凝固YBaCuO等工艺对基底材料的需求。 Ar气氛中YBaCuO的熔化温度为940℃，在以Rc<,2>O<,3>/Ag基复合材料为基底的低氧分压熔融织构和区域熔炼YBaCuO过程中，基底材料较好的保持了原有的形貌，但仍有部分银的析出。所得熔融织构样品的最大J<,c>=128A/cm<'2>，区熔样品表面可观察到片状的织构，样品的最大J<,c>=52A/cm<'2>。 在以Ni及其Ni-Cr合金表面氰化镀银材料为基底电泳沉积了YbaCuO厚膜。以最快沉积速度为基准，确定电泳沉积最佳工艺条件为YBaCuO粉末浓度3g/l，碘0.3g/l，外加直流电压应为110V，沉积完成时间一般为5～10min。沉积速度随着粉末浓度和碘加入量的增加先增加后减小，可根据膜厚控制沉积时间。沉积厚膜的烧结固化条件以930℃恒温4小时为最佳。对沉积样品后期热处理过程中，氰化镀银层很好的隔离了Ni，但是由于Cr的氧化和扩散，YBaCuO厚膜的超导电性遭到破坏。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1高温超导体简介

1.1.1超导材料的基本特征

1.1.2高温超导材料的特性

1.1.3超导材料的分类

1.1.4高温超导材料的应用

1.2 YBaCuO高温超导材料

1.2.1 YBaCuO晶体结构与制备工艺

1.2.2 YBaCuO膜制备技术

1.3 YBaCuO高温超导材料研究现状与需求分析

1.3.1高温超导材料的研究现状

1.3.2高温超导材料的需求分析

1.4本文的主要内容和意义

第二章 Re2O3/Ag以及Ag/Ni合金复合基底材料的制备

2.1引言

2.2实验

2.2.1 Re2O3/Ag基复合材料的制备及性能测试

2.2.2 Ni合金表面镀银

2.3结果与讨论

2.3.1 Re2O3/Ag基复合材料的熔化温度与力学性能

2.3.2 Ni和80％Ni-Cr合金表面镀银材料使用温度

2.4小结

第三章Re2O3/Ag基YBaCuO超导体的热处理

3.1引言

3.2实验

3.2.1 Re2O3/Ag基YBaCuO的熔融织构(MTG)

3.2.2 Re2O3/Ag基YBaCuO的区域熔炼(ZM)

3.2.3样品超导电性的测量

3.3结果与讨论

3.4小结

第四章电泳沉积制备YBaCuO超导膜

4.1引言

4.2电泳沉积机理

4.3 YBaCuO的电泳沉积

4.4实验

4.4.1电泳沉积法实验设备

4.4.2 YBaCuO超导厚膜的制备

4.5结果与讨论

4.6 小结

第五章结论

参考文献

致谢