单畴Gd-Ba-Cu-O超导块材生长工艺研究及块状超导体磁浮力测量

摘要

研究了在空气气氛中进行单畴Gd-Ba-Cu-O块材生长。实验中，通过调整Gdl23相与Gd211相配比的方法控制Gd-Ba-Cu-O块材的成分。为抑制稀土元素对钡位的替代，添加了低熔点的BaCuO2。Gd123和211初始粉以及低熔点的BaCu相粉末的烧结温度会影响到整个生长工艺。探索了采用熔融织构工艺在空气条件下生长单畴Gd-Ba-Cu-O块材的工艺条件，通过调整生长过程中的工艺参数，基本找到了适合单畴Gd-Ba-Cu-O在空气气氛下生长的工艺制度。目前，已能成功生长出直径25mm的单畴样品。探索了单畴Gd-Ba-Cu-O块材的氧处理制度，并对生长出来的单畴Gd-Ba-Cu-O块材进行了性能测试及微观结构观察。样品的Tc达到了94K以上，不可逆场比钇钡铜氧要高出很多。磁浮力密度达到了15N/cm2，临界电流密度达到了2.3×104A/cm2(0T,77K)。 建立的超导块材磁悬浮力测量装置利用拉压力传感器和位移传感器测量超导材料在液氮温度下的磁浮力与悬浮间隙之间的关系，可以在非破坏的条件下简单快速地给出整个超导块的磁浮力性能。

目录

文摘

英文文摘

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第1章绪论

1.1超导的发展概况

1.1.1低温超导体的发现及应用

1.1.2高温超导体的发现及现状

1.2块状稀土氧化物超导材料的制备方法

1.2.1粉末烧结法

1.2.2Y-Ba-Cu-O的相图

1.2.3熔融织构生长工艺(MTG)

1.2.4改进的熔融织构生长工艺(MMTG)

1.2.5顶部籽晶熔融织构生长工艺(TSMTG)

1.3 Y-Ba-Cu-O超导块材的应用

1.4轻稀土超导块材的研究

1.5本研究的主要内容及意义

第2章单畴结构Gd-Ba-Cu-O超导块材的制备工艺

2.1工艺流程

2.2先驱物的制备

2.2.1原料纯度的影响

2.2.2样品胚料的预成型

2.3熔融织构样品的生长

2.4熔融织构样品的表面形貌和取向

2.5熔融织构样品的后处理

第3章试验结果与讨论

3.1先驱粉对包晶转变温度的影响

3.2 211相先驱粉烧结温度对单畴超导块中第二相粒子尺度的影响

3.3添加BaCuO2低熔点相对样品性能的影响

3.4原料纯度对样品临界电流密度的影响

3.5氩气后处理对样品临界电流密度的影响

3.6氧处理温度对样品临界电流密度的影响

3.7单畴Gd-Ba-Cu-O样品的均匀性

3.8单畴Gd-Ba-Cu-O样品的临界电流

第4章单畴块状样品的磁浮力测量

4.1测量原理

4.2磁浮力测量装置

4.3影响磁浮力测量结果的因素

4.3.1各向异性

4.3.2单畴尺寸

4.3.3磁场强度

4.3.4磁铁尺寸

4.3.5超导块与磁铁轴向相对位置

4.3.6超导块冷却方式

4.3.7测量过程的持续时间

4.3.8测量次数

4.3.9温度

4.4 Gd-Ba-Cu-O单畴超导块的磁浮力

第5章结论与展望

致谢

参考文献

硕士期间所发表的论文