CN101707089A

CN101707089A - 一种提高铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法

Info

Publication number: CN101707089A
Application number: CN200910241919A
Authority: CN
Inventors: 王雷; 马衍伟; 齐彦鹏; 王栋樑; 张志宇; 高召顺; 张现平
Original assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Current assignee: Institute of Electrical Engineering of CAS
Priority date: 2009-12-15
Filing date: 2009-12-15
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2029-12-15
Also published as: CN101707089B

Abstract

一种提高A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr)超导体上临界场和临界电流密度的方法，其特征是，在A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr)块材或线带材的先驱粉中添加银粉或铅粉，混合均匀后，将先驱粉压制成块，或填入金属管拉拔轧制成线带材。再将块材或线带材在保护气氛下，经500-1100℃焙烧0.5-100小时，可以得到A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr)块材或线带材。本发明有效提高了铁基超导体的上临界场和临界电流密度。

Description

一种提高铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法

技术领域

本发明涉及一种铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法。

背景技术

2008年1月初，细野秀雄小组发现在铁基氧磷族元素化合物LaOFeAs中，将部分氧以掺杂的方式用氟取代，可使LaO1-xFxFeAs的临界温度达到26K，这一突破性进展开启了科学界新一轮的高温超导研究热潮[Kamihara Y.et al.，Iron-based layered superconductorLaO_1-xF_xFeAs(x＝0.05-0.12)with T_c＝26K.J.Am.Chem.Sco.130，3296-3297(2008)].在新超导体发现的浪潮中，我国科学家占据了重要位置，发现了一系列具有代表性和高临界转变温度的铁基超导体。目前，根据母体化合物的组成比和晶体结构，新型铁基超导材料大致可以分为以下四大体系：(1)“1111”体系，成员包括LnOFePn(Ln＝La，Ce，Pr，Nd，Sm，Gd，Tb，Dy，Ho，Y；Pn＝P，As)以及DvFeAsF(Dv＝Ca，Sr)等；(2)“122”体系，成员包括AFe2As2(A＝Ba，Sr，K，Cs，Ca，Eu)等；(3)“111”体系，成员包括AfeAs(A＝Li，Na)等；(4)“11”体系，成员包括FeSe(Te)等.

铁基超导体是一种新发现的高温超导体，其最高超导转变温度目前已达到到55K，并有可能继续提高。与传统超导材料向比，铁基超导体有转变温度高、上临界场大、临界电流的强磁场依赖性小等优点，是一种在20-70K范围内具有极大应用前景的新型超导材料。与氧化物高温超导材料相比，铁基超导体的晶体结构更为简单、相干长度大、各向异性小、制备工艺简单，因此铁基超导材料的制备受到国际上的广泛关注。科学家们在关注其超导机理的同时，也十分重视其潜在的应用前景。目前，将铁基超导体制备成块材和线带材的工作也已经展开，对如何提高铁基超导体的临界电流密度和不可逆场的研究也在逐渐深入。这对于发展新型铁基超导体具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺点，通过在A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)先驱粉中添加适量的银粉或铅粉的方法，有效提高铁基超导体的不可逆场以及临界电流密度。

本发明的特征在于，将纯度≥99.9％的Sr(或Ba)、K、Fe、As，或所述元素的化合物，如SrAs(BaAs)、FeAs、KAs等，按摩尔比A∶K∶Fe∶As＝1-x∶x∶2∶2(A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)称量，放入球磨罐或研钵，在氩保护气氛下，将各种原料磨碎并混合均匀。可将上一步骤混合均匀，未经烧结的混合物(生粉)直接作为先驱粉，也可将500-1000℃烧结后的熟粉作为先驱粉。

再将适量的Ag粉或Pb粉(质量比，Ag或Pb∶A_1-xK_xFe₂As₂＝y∶1，0≤y≤0.5，A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)添加到所述的先驱粉中，再次混合均匀.然后将掺有Ag或Pb的先驱粉压制成块，或填入金属管、复合金属管或合金管中，按照一定的道次加工率进行旋锻、拉拔、轧制、加工得到线材或带材.如果以生粉作为先驱粉，压制成块或填入金属管的过程须在氩保护气氛下进行.

将加工成型的块材或线带材置于氩保护气氛或真空环境中，经500-1100℃烧结0.5-100小时，最后得到A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr)超导块材或线带材。

本发明所采用的球磨混合、化学添加、粉末装管、线带材的拉拔轧制、一步或多步固态反应法均为公知工艺。

本发明的优点是：银和铅的添加不改变超导体的临界转变温度，有效提高超导体的不可逆场和临界电流密度，在30K下，可以将不可逆场从3T提高13T以上，在5K，0T下，可以将临界电流从10000A/cm²提高到20000A/cm²以上。

附图说明

图1是本发明实施例1添加5％和20％的银后Sr0.6K_0.4Fe₂As₂临界转变温度对比图。

具体实施方式

实例1

在氩气氛手套箱中，将Ba屑，K块，Fe粉，As粉末按照化学式Ba_0.5K_0.5Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Ba 1.963克、K 0.559克，Fe 3.193克，As 4.284克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Ag∶Ba_0.5K_0.5Fe₂As₂＝0.01∶1的银粉，经再次研磨混合均匀后，将添加了银的先驱粉装入磨具压制成块，装入石英管，将石英管抽真空后密封。将密封好的石英管置于退火炉中，在500℃保温0.5小时，再升温至1100℃保温0.5小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Ba_0.5K_0.5Fe₂As₂超导块材。

实例2

在氩气氛手套箱中，将固态反应法烧结好的Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂称量10克，研磨均匀，再添加质量比为Ag∶Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂＝0.05∶1的银粉，经再次研磨混合均匀，将混合均匀后的粉末装入10cm长的铁管中，管内径5mm，外径7mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铁管两端。将密封好的铁管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，升温至1000℃保温5小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂超导块材。

实例3

在氩气氛手套箱中，将Ba屑，K块，FeAs粉末按照化学式Ba_0.7K_0.3Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Ba 2.602克、K 0.318克，FeAs 7.080克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Ag∶Ba_0.7K_0.3Fe₂As₂＝0.1∶1的银粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的铌管中，管内径8mm，外径10mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铌管两端。将密封好的铌管置于退火炉中，抽真空后，在500℃保温10小时，再升温至900℃保温20小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Ba_0.7K_0.3Fe₂As₂超导块材。

实例4

在氩气氛手套箱中，将固态反应法烧结好的Ba_0.8K_0.2Fe₂As₂称量10克，研磨均匀，再添加质量比为Ag∶Ba_0.8K_0.2Fe₂As₂＝0.2∶1的银粉，经再次研磨混合均匀，将混合均匀后的粉末装入8cm长的钽管中，管内径8mm，外径10mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭钽管两端。将密封好的钽管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，在500℃保温15小时，再升温至800℃保温50小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于12000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于8T(30K)的Ba_0.8K_0.2Fe₂As₂超导块材。

实例5

在氩气氛手套箱中，将BaAs，KAs，Fe粉，As粉末按照化学式Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂所示的摩尔比，称量BaAs 4.478克、KAs 0.601克，Fe 2.945克，As 1.976克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Ag∶Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂＝0.5∶1的银粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的银管中，管内径5mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭银管两端。将密封好的银管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，在500℃保温20小时，再升温至700℃保温100小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于10000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于5T(30K)的Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂超导块材。

实例6

在氩气氛手套箱中，将固态反应法烧结好的Sr_0.55K_0.45Fe₂As₂称量10克，研磨均匀，再添加质量比为Ag∶Sr_0.55K_0.45Fe₂As₂＝0.4∶1的银粉，经再次研磨混合均匀，将添加了银的先驱粉装入磨具压制成块，装入石英管，将石英管抽真空后密封。将密封好的石英管置于退火炉中，升温至850℃保温80小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Sr_0.55K_0.45Fe₂As₂超导块材。

实例7

在氩气氛手套箱中，将Sr屑，K块，Fe粉，As粉末按照化学式Sr_0.65K_0.35Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Sr 1.715克、K 0.412克，Fe 3.362克，As 4.511克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Ag∶Sr_0.65K_0.35Fe₂As₂＝0.25∶1的银粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的锆管中，管内径6mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭锆管两端。将密封好的锆管置于退火炉中，抽真空后，在500℃保温10小时，再升温至950℃保温35小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Sr_0.65K_0.35Fe₂As₂超导块材。

实例8

在氩气氛手套箱中，将Sr屑，K块，FeAs粉末按照化学式Sr_0.75K_0.25Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Sr 1.950克、K 0.920克，FeAs 7.760克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Ag∶Sr_0.75K_0.25Fe₂As₂＝0.15∶1的银粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的铜管中，管内径7mm，外径9mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铜管两端.将密封好的铜管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，在500℃保温20小时，再升温至850℃保温20小时.炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国QunatumDesign公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于10000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于5T(30K)的Sr_0.75K_0.25Fe₂As₂超导块材。

实例9

在氩气氛手套箱中，将Ba屑，K块，Fe粉，As粉末按照化学式Ba_0.5K_0.5Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Ba 1.963克、K 0.559克，Fe 3.193克，As 4.284克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Pb∶Ba_0.5K_0.5Fe₂As₂＝0.01∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀后，将添加了铅的先驱粉装入磨具压制成块，装入石英管，将石英管抽真空后密封。将密封好的石英管置于退火炉中，在500℃保温0.5小时，再升温至1100℃保温0.5小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Ba_0.5K_0.5Fe₂As₂超导块材。

实例10

在氩气氛手套箱中，将固态反应法烧结好的Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂称量10克，研磨均匀，再添加质量比为Pb∶Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂＝0.05∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀，将混合均匀后的粉末装入10cm长的铁管中，管内径5mm，外径7mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铁管两端。将密封好的铁管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，升温至1000℃保温5小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Ba_0.6K_0.4Fe₂As₂超导块材。

实例11

在氩气氛手套箱中，将Ba屑，K块，FeAs粉末按照化学式Ba_0.7K_0.3Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Ba 2.602克、K 0.318克，FeAs 7.080克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Pb∶Ba_0.7K_0.3Fe₂As₂＝0.1∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的铌管中，管内径8mm，外径10mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铌管两端。将密封好的铌管置于退火炉中，抽真空后，在500℃保温10小时，再升温至900℃保温20小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Ba_0.7K_0.3Fe₂As₂超导块材。

实例12

在氩气氛手套箱中，将固态反应法烧结好的Ba_0.8K_0.2Fe₂As₂称量10克，研磨均匀，再添加质量比为Pb∶Ba_0.8K_0.2Fe₂As₂＝0.2∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀，将混合均匀后的粉末装入8cm长的钽管中，管内径8mm，外径10mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭钽管两端。将密封好的钽管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，在500℃保温15小时，再升温至800℃保温50小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于12000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于8T(30K)的Ba_0.8K_0.2Fe₂As₂超导块材。

实例13

在氩气氛手套箱中，将BaAs，KAs，Fe粉，As粉末按照化学式Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂所示的摩尔比，称量BaAs 4.478克、KAs 0.601克，Fe 2.945克，As 1.976克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Pb∶Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂＝0.5∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的银管中，管内径5mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭银管两端。将密封好的银管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，在500℃保温20小时，再升温至700℃保温100小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于10000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于5T(30K)的Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂超导块材。

实例14

在氩气氛手套箱中，将固态反应法烧结好的Sr_0.55K_0.45Fe₂As₂称量10克，研磨均匀，再添加质量比为Pb∶Sr_0.55K_0.45Fe₂As₂＝0.4∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀，将添加了银的先驱粉装入磨具压制成块，装入石英管，将石英管抽真空后密封。将密封好的石英管置于退火炉中，升温至850℃保温80小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Sr_0.55K_0.45Fe₂As₂超导块材。

实例15

在氩气氛手套箱中，将Sr屑，K块，Fe粉，As粉末按照化学式Sr_0.65K_0.35Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Sr 1.715克、K 0.412克，Fe 3.362克，As 4.511克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Pb∶Sr_0.65K_0.35Fe₂As₂＝0.25∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的锆管中，管内径6mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭锆管两端。将密封好的锆管置于退火炉中，抽真空后，在500℃保温10小时，再升温至950℃保温35小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于15000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Sr_0.65K_0.35Fe₂As₂超导块材。

实例16

在氩气氛手套箱中，将Sr屑，K块，FeAs粉末按照化学式Sr_0.75K_0.25Fe₂As₂所示的摩尔比，称量Sr 1.950克、K 0.920克，FeAs 7.760克，充分均匀混合，制得先驱粉。再在先驱粉中添加质量比为Pb∶Sr_0.75K_0.25Fe₂As₂＝0.15∶1的铅粉，经再次研磨混合均匀后，将混合均匀后的粉末装入8cm长的镍管中，管内径7mm，外径9mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭镍管两端。将密封好的镍管置于退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，在500℃保温20小时，再升温至850℃保温20小时。炉冷至室温后，通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国QunatumDesign公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，可以得到磁化临界电流密度大于10000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于5T(30K)的Sr_0.75K_0.25Fe₂As₂超导块材。

实例17

将Sr屑、K块、Fe粉和As粉，按摩尔比Sr∶K∶Fe∶As＝0.5∶0.5∶2∶2，称量Sr 1.348克、K 0.602克，Fe 3.438克，As 4.612克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨5小时，将各种原料磨碎并混合均匀。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Ag∶Sr_0.5K_0.5Fe₂As₂＝0.01∶1银粉添加到先驱粉中，再次混合均匀。将混合均匀后的粉末装入10cm长的铁管中，管内径5mm，外径7mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铁管两端。继而对这一装有混合粉末的铁管进行旋锻至4mm，然后拉拔至2mm，加工成线材。将加工后的线材置于真空退火炉中，于室温下抽真空，然后升温至500℃保温10小时，再升温至1100℃保温5小时。最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于1000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于15T(30K)的Sr_0.5K_0.5Fe₂As₂超导线材。

实例18

将Sr屑、K块、Fe粉和As块，按摩尔比0.6∶0.4∶2∶2，称量Sr 1.594克、K 0.474克，Fe 3.387克，As 4.544克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨10小时，使各种原料磨碎混合均匀，制得先驱粉。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Ag∶Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂＝0.1∶1的银粉添加到先驱粉中，再次混合均匀。将混合均匀后的粉末装入10cm长的铜管中，管内径8mm，外径10mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铌管两端。继而对这一装有混合粉末的铜管进行旋锻至8mm，然后拉拔至1.2mm，再经冷轧机按一定道次轧制成厚度为0.5mm的带材。将加工后的带材置于真空退火炉中，于室温下抽真空，然后升温至500℃保温20小时，再升温至1000℃保温20小时。最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于2000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂超导带材。

实例19

将固态反应法烧结好的Sr_0.7K_0.3Fe₂As₂粉放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨2小时，将原料研磨均匀，制成先驱粉。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Ag∶Sr_0.7K_0.3Fe₂As₂＝0.2∶1银粉添加到先驱粉中，再次混合均匀。将混合均匀后的粉末装入10cm长的银管中，管内径6.5mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭银管两端。将装入超导先驱粉的银管装入内径8.2mm，外径10mm的铁管中，两端压紧。继而对这一铁银符合管进行旋锻至3mm，然后拉拔至1mm，加工成线材。将加工后的线材置于真空退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，升温至900℃保温50小时。最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于1500A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于15T(30K)的Sr_0.7K_0.3Fe₂As₂超导线材。

实例20

将Sr屑、K块、Fe粉和As块，按摩尔比0.6∶0.4∶2∶2，称量Sr 1.594克、K 0.474克，Fe 3.387克，As 4.544克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨48小时，将原料研磨均匀，制成先驱粉。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Ag∶Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂＝0.5∶1银粉添加到先驱粉中，再次混合均匀.将混合均匀后的粉末装入10cm长的银管中，管内径6.5mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭银管两端.将装入超导先驱粉的银管装入内径8.2mm，外径10mm的铜管中，两端压紧.继而对这一铜银符合管进行旋锻至3mm，然后拉拔至1mm，再经冷轧机按一定道次轧制成厚度为0.6mm的带材.将加工后的带材置于真空退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，升温至500℃保温20小时，再升温至800℃保温100小时.最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于1500A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于15T(30K)的Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂超导带材。

实例21

将Ba屑、K块、Fe粉和As粉，按摩尔比Ba∶K∶Fe∶As＝0.55∶0.45∶2∶2，称量Ba 2.130克、K 0.496克，Fe 3.149克，As 4.225克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨10小时，将各种原料磨碎并混合均匀。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Pb∶Ba_0.55K_0.45Fe₂As₂＝0.01∶1的铅粉添加到先驱粉中，再次混合均匀。将混合均匀后的粉末装入10cm长的铌管中，管内径5mm，外径7mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铌管两端。继而对这一装有混合粉末的铌管进行旋锻至4mm，然后拉拔至2mm，加工成线材。将加工后的线材置于真空退火炉中，于室温下抽真空，然后升温至500℃保温10小时，再升温至1100℃保温10小时。最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于1000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于15T(30K)的Ba_0.55K_0.45Fe₂As₂超导线材。

实例22

将Ba屑、K块、Fe粉和As块，按摩尔比0.65∶0.35∶2∶2，称量Ba 2.449克、K 0.375克，Fe 3.064克，As 4.111克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨20小时，使各种原料磨碎混合均匀，制得先驱粉。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Pb∶Ba_0.65K_0.35Fe₂As₂＝0.05∶1的铅粉添加到先驱粉中，再次混合均匀。将混合均匀后的粉末装入10cm长的钽管中，管内径8mm，外径10mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭铌管两端。继而对这一装有混合粉末的钽管进行旋锻至8mm，然后拉拔至1.2mm，再经冷轧机按一定道次轧制成厚度为0.8mm的带材。将加工后的带材置于真空退火炉中，于室温下抽真空，然后升温至500℃保温20小时，再升温至1000℃保温40小时。最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于2000A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于10T(30K)的Ba_0.65K_0.35Fe₂As₂超导带材。

实例23

将固态反应法烧结好的Ba_0.75K_0.25Fe₂As₂粉放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨5小时，将原料研磨均匀，制成先驱粉。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Pb∶Ba_0.75K_0.25Fe₂As₂＝0.2∶1的铅粉添加到先驱粉中，再次混合均匀。将混合均匀后的粉末装入10cm长的银管中，管内径6.5mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭银管两端。将装入超导先驱粉的银管装入内径8.2mm，外径10mm的铜管中，两端压紧。继而对这一铜银符合管进行旋锻至3mm，然后拉拔至1.7mm，加工成线材。将加工后的线材置于真空退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，升温至900℃保温80小时。最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于1500A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于15T(30K)的Ba_0.75K_0.25Fe₂As₂超导线材。

实例24

将Ba屑、K块、Fe粉和As块，按摩尔比0.9∶0.1∶2∶2，称量Ba 3.177克、K 0.101克，Fe2.871克，As 3.852克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨72小时，将原料研磨均匀，制成先驱粉。在氩气保护的手套箱中，将质量比为Pb∶Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂＝0.5∶1的铅粉添加到先驱粉中，再次混合均匀。将混合均匀后的粉末装入10cm长的银管中，管内径6.5mm，外径8mm，使粉末在管中达到充实、紧密，然后封闭银管两端。将装入超导先驱粉的银管装入内径8.2mm，外径10mm的铁管中，两端压紧。继而对这一铁银符合管进行旋锻至3mm，然后拉拔至1.5mm，再经冷轧机按一定道次轧制成厚度为0.6mm的带材。将加工后的带材置于真空退火炉中，抽真空后充入高纯氩气，升温至500℃保温20小时，再升温至800℃保温100小时。最后随炉子冷却至室温，通过超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的临界电流进行测量，可以得到传输临界电流密度大于1500A/cm²(4.2K，0T)，不可逆场大于15T(30K)的Ba_0.9K_0.1Fe₂As₂超导带材。

比较例1

将Sr屑、K块、Fe粉和As块，按摩尔比0.6∶0.4∶2∶2，称量Sr 1.5943克、K 0.4743克，Fe 3.3872克，As 4.5442克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨10小时，使各种原料磨碎混合均匀，制得先驱粉。将质量比为Ag∶Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂＝0.05∶1的银粉添加到先驱粉中，混合均匀，分别装入5cm长的内径5mm，外径8mm的Nd管中。用这种的方法制备成三根棒材(银的质量百分数分别为：0、5％、20％)。将棒材置于退火炉中，通入流动高纯氩气，然后升温至500℃，保温15小时，再升温至850℃，保温35小时。最后随炉子冷却至室温。分别测量三个样品的临界转变温度、不可逆场和临界电流密度。通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)对样品的磁性和电阻进行测量，如附图1所示，添加Ag的样品的临界转变温度都在35K，转变宽度约为2K。30K下的不可逆场从3T提高到15T以上，4.2K零场下的磁化临界电流密度从~10000A/cm²提高到20000A/cm²以上。

比较例2

将Sr屑、K块、Fe粉和As块，按摩尔比0.6∶0.4∶2∶2，称量Sr 1.5943克、K 0.4743克，Fe 3.3872克，As 4.5442克，放入球磨罐，在氩保护气氛下球磨20小时，使各种原料磨碎混合均匀。将质量比为Pb∶Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂＝0.05∶1的铅粉添加到先驱粉中，混合均匀，然后分别装入5cm长的内径5mm，外径8mm的铁管中。用这种方法制备四根棒材(铅的质量百分数：0、5％、10％、20％)，继而对这些装有混合粉末的铁管进行旋锻至8mm，然后拉拔至2mm，加工成线材。将加工后的线材置于真空退火炉中，于室温下抽真空，然后升温至500℃，保温15小时，再升温至900℃，保温40小时。。最后随炉子冷却至室温，便制成Sr_0.6K_0.4Fe₂As₂超导线材。通过综合物性测量系统(PPMS-9，美国Qunatum Design公司制造)和超导线带材临界电流测试系统(日本东北大学强磁场实验室自制设备)对样品的电阻和临界电流进行测量，添加铅的样品的临界转变温度没有变化，30K下的不可逆场从3T提高到12T以上，4.2K零场下的输运临界电流密度从500A/cm²提高到3000A/cm²以上。

Claims

1.一种提高铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法，其特征是：首先将Sr或Ba、K、Fe、As，SrAs或BaAs、FeAs、KAs，按摩尔比A∶K∶Fe∶As＝1-x∶x∶2∶2(A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)称量，放入球磨罐或研钵，在氩保护气氛下，将所述原料磨碎并混合均匀，制成先驱粉，或将混合均匀的原料物经500-1000℃烧结后的熟粉作为先驱粉；

再将适量的Ag粉或Pb粉(质量比，Ag或Pb∶A_1-xK_xFe₂As₂＝y∶1，0≤y≤0.5，A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)添加到所述的先驱粉中，再次混合均匀；然后将掺有Ag或Pb的先驱粉压制成块，或填入金属管、复合金属管或合金管中，按照一定的道次加工率进行旋锻、拉拔、轧制、加工得到线材或带材；

最后，将加工成型的块材或线材或带材置于真空或氩保护气氛中，在500-1100℃的温度下烧结0.5-100小时，得到A_1-xK_xFe₂As₂(A＝Ba或Sr，0≤x≤0.5)的块材或线材或带材。

2.如权利要求所述的提高铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法，其特征是：如果以混合均匀的原料物作为先驱粉，压制成块或填入金属管的过程须在氩保护气氛下进行。

3.如权利要求所述的提高铁基超导体上临界场和临界电流密度的方法，其特征是：所述的Sr或者用SrAs替代，所述的Ba或者用BaAs替代，所述的K或者用KAs替代，所述的Fe或者用FeAs替代。