Sm-Ba-Cu-O高温超导体系相平衡和外延关系的研究

摘要

我们系统地研究了Sm-Ba-Cu-O体系的相关系和外延关系，并且对利用Sm211晶须作为籽晶生长块体材料做了初步的尝试。我们确定了Sm211晶须的长轴方向为[001]方向，并且根据对低能表面生长模式的分析，改进实验得到了大尺度的Sm211晶须。通过高温金相显微镜原位观察了Sm211晶须(010)表面的相关系和外延关系。在1085℃时，发现了针状高温相的出现。并且与晶须长轴呈0°和90°两种取向。分析表明高温相可能是Sm242相，并且通过生长机制的分析我们认为这是一种亚稳态的外延生长。另外，我们也发现了Sm123在Sm211晶须上有0°和45°两种外延取向，通过实验和热力学分析表明45°的取向更容易出现，具有更好的稳定性。我们对使用大尺度的Sm211晶须作为籽晶进行熔融织构生长RE123块体材料做了初步尝试。根据实验中多晶生长和自发形核的现象，我们对实验的改进提出了思路。

目录

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 高温超导简介

1.2 超导材料的特性与性能

1.2.1 超导临界温度

1.2.2 迈斯纳效应

1.2.3 临界磁场与临界电流密度

1.3 两类超导体

1.3.1 第一类超导体和第二类超导体

1.3.2 非理想的第二类超导体与钉扎作用

1.4 材料科学与超导科学的交叉发展

1.5 本论文的主要工作和目标

参考文献

第二章 Sm-Ba-Cu-O 超导体系的相关系与晶体结构

引言

2.1 Sm-Ba-Cu-O 体系的相关系和相图

2.1.1 三元相图简介

2.1.2 Sm-Ba-Cu-O 体系的等温相图

2.1.3 Sm-Ba-Cu-O 体系的液相线

2.1.4 Sm-Ba-Cu-O 体系的等组分相图

2.1.5 氧分压对Sm-Ba-Cu-O 体系相关系的影响

2.2 Sm-Ba-Cu-O 体系常见相的晶体结构

2.2.1 Sm1+xBa2-xCu307-δ,Sm28aCu05 和Sm203

2.2.2 SmBa6Cu3010+δ与SmBa4Cu308.5+δ

2.2.3 Sm28a04 与Sm28a4Cu209

2.2.4 超导相与非超导相的外延关系

参考文献

第三章 Sm211 晶须的制备与生长机制

引言

3.1 Sm211 晶须的制备与表征

3.2 Sm211 晶须的生长机制–负离子配位体生长基元模型

3.2.1 Sm211 单晶的结构

3.2.2 Sm211 析出时熔体的结构

3.2.3 Sm211 晶须的生长机制

3.3 Sm211 晶须低能表面生长形貌与生长动力学

参考文献

第四章 Sm211 晶须上Sm-Ba-Cu-O 体系的相关系与外延关系

引言

4.1 原位高温金相显微镜

4.2 实验过程

4.3 晶须表面熔体的变化

4.4 高温针状相的形成与外延关系

4.5 超导相Sm123 的形成与外延关系

4.6 Sm123 同质外延的观察与Sm123 的生长机制

4.7 小结

参考文献

第五章 熔融织构生长YBCO 块体材料-Sm211 晶须应用的初步尝试

引言

5.1 熔融织构法生长块体超导材料

5.2 熔融织构工艺中籽晶的选择

5.3 熔融织构工艺的生长模型及理论

5.3.1 生长模型及基本思想

5.3.2 理论计算

5.4 先驱体的合成

5.5 Sm211 晶须作为籽晶生长YBCO 块材的尝试

5.5.1 先驱体制备

5.5.2 熔融织构生长

5.5.3 实验结果

参考文献

第六章 结论

致谢

攻读硕士期间发表或投寄的论文