CN101519798A - 一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法 - Google Patents
一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101519798A CN101519798A CN200910046507A CN200910046507A CN101519798A CN 101519798 A CN101519798 A CN 101519798A CN 200910046507 A CN200910046507 A CN 200910046507A CN 200910046507 A CN200910046507 A CN 200910046507A CN 101519798 A CN101519798 A CN 101519798A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- powder
- smbco
- texture
- seed crystal
- single domain
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
一种批量制取织构化钐钡铜氧(SmBCO)籽晶的方法。其特征在于采用NdBCO籽晶，通过冷籽晶法引导含少量氧化银的SmBCO前驱物坯体定向凝固生长。所用的SmBCO前驱物坯体主要由粉末SmBa2Cu3O6.5和Sm2BaCuO5组成，所添加的少量Ag2O粉末其含量为这两种粉末总质量的5％；室温下放置的NdBCO籽晶引导熔体定向凝固生长成SmBCO单畴。本发明操作简单，所得单畴织构取向良好，熔点与未掺氧化银的SmBCO坯体基本一致，经简单切割解理便可获得批量SmBCO籽晶。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于生长高温超导块材的籽晶材料的制备方法，尤其是涉及一种批量制取织构化钐钡铜氧(SmBCO)籽晶的制备方法。
背景技术
顶部籽晶熔融织构法是通过籽晶控制自发成核、引导熔融坯体定向凝固，是制备织构化高温超导块材的有效方法。按照籽晶放置方式的不同，该方法可分为热籽晶法和冷籽晶法两种。热籽晶法在坯体熔融状态时放置籽晶，它容易获得单畴结构，但难以精确把握籽晶位置，操作起来比较困难，不适合大规模生产。冷籽晶法在室温下放置籽晶，它操作方便，但要求籽晶熔点足够高以避免制备过程中的籽晶熔化现象。
目前，采用钐钡铜氧(SmBCO)作为冷籽晶材料制备高性能钇钡铜氧(YBCO)单畴超导块材的工艺已经成熟，而随着YBCO块材批量化制备工艺的建立，所需的SmBCO籽晶增加，其制取工艺也需进一步优化。传统的SmBCO籽晶制取方法采用MgO单晶作为籽晶通过冷籽晶法制备SmBCO块材，由于MgO与SmBCO之间晶格结构差异较大，很难得到织构理想的SmBCO单畴块材，且结晶取向不容易控制，因此对于MgO籽晶引导生长的SmBCO块材须经细心敲裂解理，才能逐一切割出所需的SmBCO籽晶，整个过程耗时、效率低下。为了简化SmBCO籽晶制取工艺、提高制取效率，获得织构取向控制理想的SmBCO大块单畴是关键。尽管采用热籽晶法可以获得理想织构SmBCO大单畴块材，但由于热籽晶法存在上述的缺点，从提高SmBCO籽晶制取效率的角度来看并不可取。
发明内容
本发明的目的就是提供一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法，该方法可以用冷籽晶法制备出c轴取向控制理想的SmBCO织构大单畴块材，直接对单畴区域做简易的切割，再对切下的小块沿ab面逐一解理，便可获得批量的SmBCO籽晶。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法，其特征在于使用NdBCO籽晶，通过冷籽晶法引导添加了少量Ag2O粉末的SmBCO前驱物坯体定向凝固生长，具体包括如下步骤：
a.将前驱粉SmBa2Cu3O6.5粉末和Sm2BaCuO5粉末按摩尔比1：0.3或1：0.2配料，并且添加少量CeO2和Ag2O粉末，所添加的CeO2和Ag2O粉末分别占Sm123粉末和Sm211粉末总质量的0.5％和5％，得到混合粉末；
b.将步骤a所得的混合粉末混合均匀后压制成前驱物块状坯体，并在该块状坯体的顶部放置NdBCO籽晶；
c.将Yb2O3粉料压成的2～3mm的薄片放在Al2O3基片上，再将步骤b所得的块状坯体叠放在Yb2O3薄片上，并将这整个体系进行烧结；
d.将烧结温度在5小时内升温至930℃±10℃，保温5～10小时，再升温至1046℃～1048℃，保温1小时；然后以60℃±5℃/小时的速率降温至1033℃，再以0.25℃/小时或0.2℃/小时的缓慢冷却速率降温到1020℃或1019℃，定向凝固生长出织构理想的单畴块材；
e.对制成品的单畴区域进行切割，再对切割下的小块逐一沿ab面解理，从而获得批量籽晶。
与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
1.前驱物坯体中的Ag2O粉末含量精确控制在占Sm123和Sm211总质量的5％，既能最大程度地降低坯体熔点，为NdBCO作籽晶的冷籽晶法制备SmBCO块材提供条件，又可确保生长后的SmBCO块材的单畴区域因Ag含量极低而使得熔点回升到不掺Ag2O时的水平；
2.以NdBCO作为冷籽晶材料生长SmBCO单畴，与热籽晶法及以MgO为籽晶的冷籽晶法相比，在保证能获得织构理想的SmBCO大单畴的前提下大幅降低了制备技术难度；
3.具有理想织构的SmBCO大单畴对于SmBCO籽晶的批量制取非常便利，只要对单畴区域进行简易的切割，再对切割下的小块逐一沿ab面解理，便可获得大量籽晶。
上述的NdBCO即为钕钡铜氧籽晶。
附图说明
图1是本发明的一个样品烧结前各层物料布置示意图。其中1—NdBCO籽晶，2—含Ag2O的SmBCO坯体，3—Yb2O3薄片，4—Al2O3基片。
图2是生长后SmBCO块材的形貌示意图。
图3是对生长后SmBCO块材单畴区域进行切割用于制取籽晶的示意图。
图4是掺Ag2O前后前驱物混合粉体及所得SmBCO籽晶的差示热分析曲线图。
具体实施方法
本发明的一个优选实施例是：
(1)、将Sm2O3、BaCO3、CuO粉末分别按摩尔比Sm:Ba:Cu＝1:2:3和2:1:1的比例，用固相反应法分别制得前驱粉Sm123和Sm211；
(2)、将(1)步的两种前驱粉Sm123和Sm211按1：0.3摩尔量比例进行配制，再添加少量CeO2和Ag2O，CeO2和Ag2O的添加量分别占已配制Sm123/Sm211粉体总质量的0.5％和5％；
(3)、将(2)步的四种粉末经研磨混合均匀后压制成Φ25×7mm的圆块2(参见图1)；
(4)、将Yb2O3粉末压成2mm的薄片3放在Al2O3基片4上，再将(3)步的圆块2放在Yb2O3薄片3上，并在圆块坯体2顶部放置NdBCO籽晶1，籽晶ab面与圆块顶表面平行，最后将这整个体系放入马弗炉中进行烧结(参见图1)；
(5)、将马弗炉5小时升温至930℃，保温5小时，再升温至1046℃，保温1小时；然后以60℃/小时的速率降温至1033℃，再以0.25℃/小时的缓慢冷却速率降温到1020℃，随后炉冷至室温，即得理想织构的SmBCO单畴。如图2所示，制成品顶表面中央的NdBCO籽晶1引导出具有理想十字花纹的正方形单畴2，该单畴的a轴与b轴构成的ab平面与制成品顶表面平行，c轴与表面垂直。ab平面是边长14mm的正方形，c轴方向厚度为3.2mm。
(6)、切去制成品的非单畴区域后，得到图3所示的单畴区域，其中央是NdBCO籽晶1，沿白线把单畴区切割成25块横截面是正方形的小长方体(图3中25个黑色区域即这些长方体的横截面)，这些正方形横截面平行于单畴区域的ab面，边长为2.5mm。小长方体的高沿单畴的c轴方向，其值为单畴区域厚度，即3.2mm。对这25块长方体逐一沿垂直于c轴的方向进行解理，获得ab面面积2.5×2.5mm2、c轴方向厚度约2mm的SmBCO籽晶。
在上述方法所得的25块SmBCO籽晶中随机挑出两块用于差示扫描量热(DSC)分析，结果显示两块籽晶的DSC曲线基本一致，吸热峰均位于1050℃附近。图4中曲线A为所得SmBCO籽晶的DSC曲线，曲线C为未添加Ag2O的SmBCO前驱粉的DSC曲线，曲线B为添加了5wt％Ag2O的SmBCO前驱粉体的DSC曲线，曲线A的吸热峰对应的温度明显高于曲线B，而与曲线C的吸热峰位置基本一致，说明尽管使用熔点较低的添加了5wt％Ag2O的SmBCO前驱粉作为原料，但按上述方法制备所得SmBCO籽晶的熔点相对于未掺Ag2O时并未降低。
利用上述SmBCO籽晶制备了一批共10块YBCO超导单畴块材，所得YBCO织构理想，四条径线呈辐射状，相邻径线夹角90度。
Claims (1)
1、一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法，其特征在于使用NdBCO籽晶，通过冷籽晶法引导添加了少量Ag2O粉末的SmBCO前驱物坯体定向凝固生长，具体包括如下步骤：
a.将前驱粉SmBa2Cu3O6.5粉末和Sm2BaCuO5粉末按摩尔比1：0.3或1：0.2配料，并且添加少量CeO2和Ag2O粉末，所添加的CeO2和Ag2O粉末分别占Sm123粉末和Sm211粉末总质量的0.5％和5％，得到混合粉末；
b.将步骤a所得的混合粉末混合均匀后压制成前驱物块状坯体，并在该块状坯体的顶部放置NdBCO籽晶；
c.将Yb2O3粉料压成的2～3mm的薄片放在Al2O3基片上，再将步骤b所得的块状坯体叠放在Yb2O3薄片上，并将这整个体系进行烧结；
d.将烧结温度在5小时内升温至930℃±10℃，保温5～10小时，再升温至1046℃～1048℃，保温1小时；然后以60℃±5℃/小时的速率降温至1033℃，再以0.25℃/小时或0.2℃/小时的缓慢冷却速率降温到1020℃或1019℃，定向凝固生长出织构理想的单畴块材；
e.对制成品的单畴区域进行切割，再对切割下的小块逐一沿ab面解理，从而获得批量籽晶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910046507A CN101519798A (zh) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | 一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN200910046507A CN101519798A (zh) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | 一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101519798A true CN101519798A (zh) | 2009-09-02 |
Family
ID=41080586
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN200910046507A Pending CN101519798A (zh) | 2009-02-24 | 2009-02-24 | 一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN101519798A (zh) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102925985A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 基于双层碳化硅支架批量生长rebco高温超导块体的方法 |
| CN105401217A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-16 | 上海交通大学 | 利用片状rebco单晶生长rebco块材的方法 |
| CN105420811A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 上海交通大学 | 利用片状rebco单晶生长rebco准单晶的方法 |
| CN113443907A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-09-28 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种用于高温超导飞轮储能的材料性能改善方法 |
-
2009
- 2009-02-24 CN CN200910046507A patent/CN101519798A/zh active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102925985A (zh) * | 2012-09-19 | 2013-02-13 | 上海交通大学 | 基于双层碳化硅支架批量生长rebco高温超导块体的方法 |
| CN102925985B (zh) * | 2012-09-19 | 2015-05-27 | 上海交通大学 | 基于双层碳化硅支架批量生长rebco高温超导块体的方法 |
| CN105401217A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-16 | 上海交通大学 | 利用片状rebco单晶生长rebco块材的方法 |
| CN105420811A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 上海交通大学 | 利用片状rebco单晶生长rebco准单晶的方法 |
| CN113443907A (zh) * | 2021-04-26 | 2021-09-28 | 傲普(上海)新能源有限公司 | 一种用于高温超导飞轮储能的材料性能改善方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100392157C (zh) | 钇钡铜氧单畴超导块的多籽晶制备方法 | |
| CN101519798A (zh) | 一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法 | |
| CN101942699A (zh) | 一种具有倍频效应的硼酸钙氧盐晶体的生长方法 | |
| CN103789835A (zh) | 一种改进型梯度凝固GaAs单晶生长方法 | |
| CN101476156A (zh) | 掺杂钆钇钪镓石榴石、钆钇钪镓铝石榴石及其熔体法晶体生长方法 | |
| CN101275279B (zh) | 四晶格位结构压电晶体 | |
| Brody et al. | Highly textured and single crystal Bi2CaSr2Cu2Ox prepared by laser heated float zone crystallization | |
| CN101279847A (zh) | 微量稀土元素掺杂钇钡铜氧超导块体材料的制备方法 | |
| CN113430646B (zh) | 利用单籽晶桥式结构诱导生长rebco超导块材的方法 | |
| CN101603206B (zh) | Cr3+、Nd3+:YVO4晶体和Cr4+、Nd3+:YVO4晶体的制备方法 | |
| CN105418064A (zh) | 一种纳米复合钇钡铜氧超导块材的制备方法 | |
| CN102586876B (zh) | 一种rebco高温超导块体材料的制备方法 | |
| CN110373717B (zh) | 一种利用组分分层控制法生长rebco高温超导块材的方法 | |
| CN114164485A (zh) | 一种Si、Te元素共同掺杂FeSe超导体材料的方法 | |
| CN1970849A (zh) | a轴取向的钇钡铜氧超导厚膜的氧气氛控制制备方法 | |
| CN102174711B (zh) | 高热稳定性薄膜用作熔融织构法的籽晶制备高温超导块体材料 | |
| CN103541011A (zh) | 一种生长rebco高温超导准单晶体的方法 | |
| CN114561707B (zh) | 一种红外加热区熔炉及其制备n型碲化铋合金的方法 | |
| CN105133014A (zh) | 一种生长rebco高温超导准单晶体的方法 | |
| CN105177712B (zh) | 一种生长rebco高温超导块材的方法 | |
| CN101723680A (zh) | 大直径钇钡铜氧超导单畴块材的制备方法 | |
| US5057487A (en) | Crystal growth method for Y-Ba-Cu-O compounds | |
| JP2007131510A (ja) | 酸化物超電導バルク体の製造方法および酸化物超電導バルク体 | |
| CN100503902C (zh) | 一种制备钐钡铜氧单畴超导块材的方法 | |
| CN1064723C (zh) | 一种钕钡铜氧超导单晶体的制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20090902 |