Ni_2O_3掺杂对新固相源顶部籽晶熔渗生长法制备单畴GdBCO超导块材超导性能的影响

摘要

本文通过在新固相源中添加Ni2O3的方法,采用顶部籽晶熔渗生长工艺(TSIG)制备出组分为(1-x)(Gd2O3+1.2Ba Cu O2)+x Ni2O3、直径为20 mm的单畴Gd BCO超导块材(其中x=0,0.02,0.06,0.10,0.14,0.18,0.30,0.50 wt%),并研究了Ni2O3的掺杂量x对样品的表面生长形貌、微观结构、临界温度Tc、磁悬浮力以及俘获磁通密度的影响.研究结果表明,当Ni2O3的掺杂量x在0—0.50 wt%的范围内时,均可制备出单畴性良好的样品,且Ni2O3的掺杂对样品中Gd211粒子的分布和粒径没有明显的影响.在Ni2O3的掺杂量x从0增加到0.50 wt%的过程中,样品的临界温度Tc呈现下降的趋势,从x=0时的92.5 K下降到x=0.50 wt%时的86.5 K,这是由于Ni3+替代Gd BCO晶体中Cu2+所致;样品磁悬浮力和俘获磁通密度均呈现先增大后减小的变化规律,x=0.14 wt%时,磁悬浮力达到最大值34.2 N,x=0.10 wt%时,俘获磁通密度达到最大值0.354 T.样品磁悬浮力和俘获磁通密度的变化规律与Ni2O3的掺杂量x有密切关系,只有当掺杂量x合适时,Ni3+对Cu2+的替代既不会造成Tc的明显下降,但又能产生适量的Ni3+/Cu2+晶格畸变,从而达到提高样品磁通钉扎能力和超导性能的效果.