顶部热籽晶熔融织构生长法制备的单畴GdBCO块材的超导性能

摘要

本工作在空气中成功地制备了直径为32 mm、厚度为13 mm的高性能、大尺寸GdBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)(GdBCO)单畴超导块材。以YBa_(2)Cu_(3)O_(7-δ)(Y123)作为液相源可以有效地避免生长过程中液相源的扩散流失,并有利于GdBCO超导块材的性能提升。通过研究该超导块材的超导性能和微观结构发现,整个样品的超导转变温度保持在94 K以上,最大捕获磁场(B_(trap))可以达到0.29 T。在77 K的温度及自场条件下,由于Gd_(2)BaCuO_(5)(Gd211)粒子的富集,在距样品表面较远的边缘位置的B2样品中获得最大临界电流密度,其值可达5.29×10^(4)A/cm^(2)。在离超导块材表面较近的区域,液相源的不足使得该区域的钉扎中心主要由氧缺陷来提供,而氧缺陷形成的磁通钉扎中心在籽晶下方聚集,并且其扩散速率会随着氧缺陷与籽晶间距离的增加而减小,这提高了籽晶下方位置的C1样品的临界电流密度,使之高于边缘位置的B1样品的临界电流密度。而在离超导块材表面稍远的区域,充足的液相源使该区域的钉扎中心主要由Gd211粒子来提供,而籽晶下方位置的C2样品和边缘位置的B2样品的临界电流密度相差不大,这是由于在离块材表面稍远的区域都存在大量的Gd211粒子作为磁通钉扎中心;并且由于Gd^(3+)对Ba^(2+)的替代,两者的临界电流密度在中高场下都有一定的提高,这对超导块材的应用非常重要。