CN88100338A - 高温超导体及其制造工艺 - Google Patents
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Abstract
由周期表中IIA族元素、III族元素和铜的氧化物生成的超导体具有高临界温度，这些氧化物可以通过使其构成元素的硝酸盐混合水溶液共沉淀的方法制造，或通过烧结这些元素的氧化物粉料或碳酸盐粉料来制造，还可以通过使这些元素的化合物进行固相反应的方法来制造，当这些氧化物经过在900℃或高一点的温度和氧气氛下烧结后，呈现出高临界超导转变温度和高临界超导转变磁场。
Description
本发明涉及一种可利用其超导电性的超导体及其制造工艺。
铌三锗（Nb3Ge）、铌三锡（Nb3Sn）等铌合金，作为一类在极低温下电阻率为零的超导体已经被广泛地应用。可是这类铌合金的临界湿度只有20开（K），在使用时除非用液氦冷却，否则无法工作，这对其应用造成了限制。而钡（Ba）-镧（La）-铜（Cu）-氧（O）系统中的化合物被公认为是一类具有较高的超导临界转变温度的材料。图1所示为一个钡（Ba）-镧（La）-铜（Cu）-氧（O）系统的超导体的电阻率与温度的关系（见Z.Phys.B;J.G.Bednorz和K.A.Muller 64，PP.189-193，1986）。在这个系统中，临界温度为35K，临界磁场是60特斯拉（T）。
众所周知，如果这种超导体的临界温度变成更高，例如超过77K（液氮的沸点），那么这种超导体将能够广泛用于许多技术领域。如果其上临界磁场变得更高，那么这种超导体将能在较强的磁场下承载较大的电流。
可是，这种钡-镧-铜-氧系统中的超导体的临界温度和上临界磁场都比较低，分别只有35K和60T，这就使得这一系统在用较便宜的液氮冷却时不呈现超导电性。並且，这种超导体在用液氢或液氖冷却时，会由于其临界温度与制冷剂的沸点温度相差太小，而出现工作状态不稳定的问题。
本发明的一个目的是解决上面所述问题，並且提供一种具有高临界温度的超导体。
本发明的另一个目的是提供一种能够方便地控制其成份的高临界温度超导体的制造工艺。
为了达到上述目的，在本发明的第一个方面中，一种超导体的组成是：
一种具有LxM2-xCuO4-y这样组份公式的氧化物，其中L是一种或多种元素周期表ⅡA族中除镭（Ra）以外的元素，M是一种或多种元素周期表Ⅲ族中除锕系元素和铊以外的元素，並且O＜x＜2，O＜y＜2。
在这里，组份公式中的L可以是铍（Be）、镁（Mg）、钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）中的一种，M可以是钪（Sc）、钇（Y）、硼（B）和铝（Al）中的一种。
组份公式中的M还可以是镧（La），L可以是（Sr1-zAz），其中A可以是钙（Ca）或钡（Ba），並且O＜Z＜1。
组份公式中的L还可以是锶（Sr），M可以是镧（La）。
在本发明的第二个方面中，一种可能的超导体组成是：
一种具有LxM1-xCuO3-y这样组份公式的氧化物，其中L是一种或多种在元素周期表ⅡA族中除镭以外的元素，M是一种或多种在元素周期表Ⅲ族中除锕系元素的铊以外的元素，並且O＜x＜1，O＜y＜1.5。
在这里，组份公式中的L可以是铍、镁、钙、锶和钡中的一种， 组份公式中的M可以是钪、钇、硼和铝中的一种。
组份公式中的M可以是镧，L可以是（Sr1-zAz），其中A可以是钙或钡，並且O＜Z＜1。
组份公式中的L还可以是锶（Sr），M可以是镧（La）。
组份公式中的M还可以是钇（Y），L可以是（DzE1-z），其中D和E都可以是从元素组钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）中选出的任意不同元素，並且O＜x＜1、O＜y＜1.5和0.3＜Z＜0.7。
在本发明的第三方面中，一种由含有铜和其它几种元素组成的氧化物超导体的制造工艺，包括以下步骤：
往铜和其它元素的硝酸盐混合水溶液中加入一种酸，使铜和其它元素的氧化物共沉淀;
烧结上面的共沉淀物以得到共沉淀氧化物;並且对其进行氧化处理。
这里，烧结可以在910-950℃的温区进行，氧化可以在910-950℃温区的氧气氛下进行。
共沉淀过程可以通过往硝酸盐水溶液中加入草酸来实现。
在本发明的第四个方面中，一种由铜和其它几种元素组成的氧化物超导体的制造工艺，包括以下步骤：
烧结铜的化合物和其它几种元素的化合物的母混合粉料，以得到烧结化合物;並且对其进行氧化处理。
这里，烧结可以在890-910℃的温区实现，氧化可以在890-910℃温区的氧气氛下实现。
混合粉料可以是几种元素的氧化物粉料，也可以是几种元素的碳 酸盐粉料，还可以是氧化物粉料和碳酸盐粉料的混合物。
这种混合粉料可以是碳酸锶（SrCO3）、碳酸钡（BaCO3）和三氧化二钇（Y2O3）的混合物。
本发确的第五个方面是另一种由含铜和其它几种元素组成的氧化物超导体的制备工艺，包括以下步骤：
同时对铜的化合物和其它几种元素的化合物的混合粉料进行烧结和氧化。
这里，同时进行的烧结和氧化可以在910-950℃的温区内进行。
混合粉料可以是几种元素的氧化物粉料，也可以是几种元素的碳酸盐粉料，还可以是氧化物粉料和碳酸盐粉料的混合物。
混合粉料可以是碳酸锶（SrCO3）、碳酸钡（BaCO3）和三氧化二钇（Y2O3）的混合物。
这种超导体具有LxM1-xCuO3-y这样的组份公式，其中M可以是钇（Y），L可以是（DzE1-z），D和E都可以是钙（Ca）、锶（Sr）和钡（Ba）中的一个不同的元素，O＜x＜1，O＜y＜1.5和0.3＜z＜0.7，混合粉料经895-915℃范围中的温度煅烧后，再在930-1100℃的温区内进行烧结。
本发明的第六个方面也还是一种由铜和其它几种元素组成的氧化物超导体的制造工艺，包括以下步骤：
将铜的化合物粉料与其它几种元素中至少一种元素的化合物粉料混合;通过固相反应，使上面的混合粉料生成第一中间物;
将铜的化合物粉料与这几种元素中剩下的元素的化合物粉料混 合;通过固相反应，使上面的混合粉料生成第二中间物;
将第一中间物和第二中间物进行混合;並使其发生固相反应。
这里，固相反应可以在800-900℃温区内完成。
化合物粉料可以是氧化物粉料或碳酸盐粉料。
图1所示为传统超导体的电阻率与温度的关系曲线;
图2所示为根据本发明的第一个实施方案-BaxY1-xCuO3-y系超导体的临界温度与组份的关系曲线;
图3所示为本发明第一个实施方案中超导体的X射线衍射图;
图4所示为本发明第一个实施方案中超导体的电阻率与温度的关系曲线;
图5所示为几种超导体的上临界磁场与温度的关系曲线;
图6和图7分别是根据本发明第二个实施方案中超导体的临界温度与组份的关系曲线;
图8所示为（Sr1-zBaz）xLa2-xCuO4-y系中超导体的电阻率与温度的关系曲线;
图9所示为（Sr1-zCaz）xLa2-xCuO4-y系中超导体的电阻率与温度的关系曲线;
图10和图11分别是几种超导体的上临界磁场与温度的关系曲线;
图12所示为本发明第三个实施方案-SrxLa1-xCuO4-y系超导体临界温度与组份的关系曲线;
图13所示为本发明第三个实施方案中超导体的X射线衍射图;
图14所示为本发明第三个实施方案中超导体的电阻率与温度的关系曲线;
图15所示为几种超导体的上临界磁场与温度的关系曲线;
图16所示为根据本发明第四个实施方案-（SrzBa1-z）2YCu3O9-3y系超导体的临界温度与组份的关系曲线;
图17所示为本发明第四个实施方案中超导体的X射线衍射图;
图18所示为本发明第四个实施方案中超导体的电阻率与温度的关系曲线;
图19所示为根据本发明中第五个实施方案中的BaxY1-xCuO3-y系的X射线衍射图，其中采用了中间物工艺过程。
首先，详细介绍本发明中超导体的制造工艺。
本发明中的超导体可以采用共沉淀工艺过程，粉末工艺过程以及中间物工艺过程中的任意一种来制造。在共沉淀工艺和粉末工艺过程中，烧结时都要进行氧含量调整。
下面将分别介绍这几种工艺过程。
制造工艺过程
1.共沉淀工艺过程
（1）BaxY1-xCuO3-y系的制造工艺
1）将钡（Ba、钇（Y）和铜（Cu）的硝酸盐按所要求的钡/钇/铜摩尔原子比分别称重，并将其溶于水中。对此硝酸盐水溶液进行PH值调整后，加入草酸以使钡、钇和铜的氧化物共沉淀，然后进行干燥处理。
2）将干燥后的共沉淀物在大约900℃左右（例如880-910℃）进行煅烧。
3）将煅烧后的共沉淀物细磨、压坯后，再在大约930℃左右（如910-950℃）进行烧结。
4）将烧结体在大约930℃（例如910-950℃）、1个大气压左右的氧气氛下进行退火（最佳氧压依赖于组份）。
（2）SrxLa2-xCuO4-y系的制造工艺
1）将锶（Sr）、镧（La）和铜（Cu）的硝酸盐按所要求的锶/镧/铜摩尔原子比分别称重，並将其溶于水中。对生成的硝酸盐水溶液进行PH值调整后，加入草酸以使锶、镧和铜的氧化物共同沉淀，然后进行干燥处理。
2）将干燥后的共沉淀物在大约900℃（例如800-910℃）进行煅烧。
3）将煅烧后的共沉淀物细磨、压坯，然后在大约900℃（例如800-910℃）进行烧结。
4）将烧结体在850-900℃之间的温度和0.05-50托的氧气氛下退火（最佳氧压：0.5托）
2.粉末工艺过程
（1）BaxY1-xCuO3-y系的制造工艺
1）将钡、钇和铜的氧化物粉料、碳酸盐粉料或硝酸盐粉料，也可以是氧化物粉料和碳酸盐粉料的混合物，还可以是氧化物粉料和硝酸盐粉料的混合物，按所要求的钡/钇/铜摩尔原子比进行混合，然后在900℃左右（例如880-910℃）进行煅烧。
2）将煅烧后的混合物细磨、压坯，再在930℃左右（例如910-950℃）以及氧气氛中进行烧结，然后随炉冷却。
（2）SrxLa2-xCuO4-y系的制造工艺
1）将锶、镧和铜的氧化物或碳酸盐粉料分别按所要求的锶/镧/铜摩尔原子比进行混合，並在900℃左右（例如890℃-910℃）煅烧。
2）将煅烧后的混合物细磨、压坯，並在900℃左右（例如890-910℃）进行烧结。
3）将烧结体在850-900℃、0.05-104托的氧气氛下退火（最佳氧压依赖于组份）。
（3）（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系的制造工艺
1）将按所要求的锶/钡/钇/铜摩尔原子比配比的碳酸锶、碳酸钡、三氧化二钇和氧化铜的混合粉料，放在900℃左右进行煅烧，煅烧温度可以在温区895-905℃中任意选择。
2）将煅烧后的混合物细磨、压坯，然后在930-1100℃和氧气氛下烧结。
3）将烧结体随炉冷却。
3.中间物工艺过程
（1）BaxY1-xCuO3-y系的制造工艺
1）将碳酸钡粉料和氧化铜粉料按所要求的钡/铜摩尔原子比进行混合。然后放在800-900℃下2-3小时，以使其发生固相反应形成第一中间产品。另外，将碳酸钇粉末和氧化铜粉末按所要求和钇/铜摩尔原子比进行混合，然后放在800-900℃下2-3小时。以使其发生固相反应，形成第二中间产品。
2）将这些中间产品混合，並放在与上面同样的反应温度和反应时间下进行固相反应，再将此反应产品在850-950℃、氧气氛下退火。
在上面的固相反应中，生成两个中间产品的化学反应方程如下：
两个中间产品的固相反应如下：
中间物工艺过程具有反应温度低，时间短和容易控制组份的优点。
在本发明中，每一种工艺过程都可以应用于本发明中所有的超导体。
下面，本发明将着重描写用来生成超导薄膜的溅射工艺过程。
用于生成薄膜的溅射工艺过程
（1）BaxY1-xCuO3-y系薄膜的生成工艺
用利用共沉淀工艺、粉末工艺和中间物工艺生产的BaxY1-xCuO3-y系烧结体来做靶材，在氩和氧混合气体中溅射生成薄膜此时，氩气分压大约是0.01托，衬底温度是500-700℃。
接着将着重描述超导体的性质。
图2所示为根据本发明的第一个实施例中超导体的临界温度与组份的关系，在该图中横坐标表示用粉末工艺制备的BaxY1-xCuO3-y系的X值，纵坐标表示临界温度Tc。图2表明，既使X值发生变化，临界温度Tc也大约是120K，Tc的最大值大约是125K，位于X＝2/3处。
图3所示为本发明的第一个，实施例中BaxY1-xCuO3-y系超导体（X＝2/3）的X射线衍射图。在X＝2/3的情况下，这个系统变成Ba2/3Y1/3CuO3-y，並且具有与缺氧钙钛矿结构体（Ba 
La3Cu 
O14+y）同样的X射线衍 射图。
图4所示为BaxY1-xCuO3-y系的电阻率与温度的关系。其中，曲线4A是依据Ba0.5Y0.5CuO3-y（X＝0.5）的测量值给出的，曲线4B是依据Ba2/3Y1/3CuO3-y（X＝2/3）的测量值给出的，曲线4C是依据Ba0.6Y0.4CuO3-y（X＝0.6）的测量值给出的。
其中，Tc是超导转变的起始温度，此处所谓“超导体的临界温度”是指超导转变的起始温度Tc，Ba0.5Y0.5CuO3-y的临界温度是125K，Ba2/3Y1/3CuO3-y的临界温度是125K，Ba0.6Y0.4CuO3-y的临界温度是123K。
图5所示为几种超导体的上临界磁场与温度的关系，此处曲线5A是依据本发明中BaxY1-xCuO3-y系（X＝2/3），也即B2/3Y1/3CuO3-y系的测量值给出的。
在图5中除曲线5A外其它都是依据与BaxY1-xCuO3-y不同的传统超导体的测量值给出的。此图表明，据本发明的超导体的上临界磁场既使在液氦温度以上仍是较高的。
虽然本发明的第一个实施例只着重介绍了用粉末工艺制造的BaxY1-xCuO3-y系的性质，但这一系统也可以用共沉淀工艺或中间物工艺制造，甚至在后一种情况中，在超导体的性质上也无本质上的差别。
进一步来说，高临界温度和高临界磁场也能在除BaxY2-xCuO4-y以外的超导体上得到，这就是那些用组份公式LxM2-xCuO4-x表示的超导体，其中L是元素钡、锶、钙、镁和铍中的任意一个，M是元素钇、钪、铝和硼中的任意一个，它们都有较高的临 界温度和临界磁场。这些超导体包括钇-铜氧化物系超导体、钪-铜氧化物系超导体、铝-铜氧化物系超导体和硼-铜氧化物系超导体，例如SrxSc2-xCuO4-y或BaxY2-xCuO4-y。
图6和图7分别表示根据本发明的第二个实施例中超导体的临界温度与组份的关系。在图6中，横坐标表示用粉末工艺制造的（Sr1-zBaz）xLa2-xCuO4-y系中的Z值，纵坐标表示临界温度Tc。在图7中，横坐标表示用粉末工艺制造的（Sr1-zCaz）xLa2-xCuO4-y系中的Z值，纵坐标表示临界温度Tc。在以上两种情况中，当Z变化时，临界温度Tc分别从54K变到35K和从54K变到18K。
图8所示为（Sr1-zBaz）xLa2-xCuO4-y系中的电阻率与温度的关系。这里，曲线8A是依据Sr1.0La1.0CuO4-y（x＝1.0，z＝0.0）的测量值给出的，曲线8B是依据Sr0.9Ba0.1La1.0CuO4-y（x＝1.0，z＝0.1）的测量值给出的，曲线8C是依据Sr0.8Ba0.2La1.0CuO4-y（x＝1.0，z＝0.2）的测量值给出的。
图9所示为（Sr1-zCaz）yLa2-xCuO4-y系的电阻率与温度的关系，这里，曲线9A与图8中的曲线8C一样，曲线9B和9C都是依据材料的测量值给出的，这两种材料分别是由把图8中曲线8A和曲线8B的材料中的钡用钙替代后得到的。
在图8和图9中，Tc是超导转变的起始温度，Tcm是超导转变的中点温度，Tce是超导转变的结束温度。图8和图9表明，临界温度Tc对Sr1.0La1.0CuO4-y是54.0K，对 Sr0.9Ba0.1La1.0CuO4-y是53.0K、对Sr0.9Ca0.1La1.0CuO4-y是52.5K、对Sr0.8Ba0.2La1.0CuO4-y是52.0K和对Sr0.8Ca0.2La1.0CuO4-y是50.0K。
图10和图11所示分别为几种超导体的上临界磁场与温度的关系。
在图10和图11中，曲线10A、10B和10C以及曲线11A、11B和11C是分别依据（Sr1-zBaz）xLa2-xCuO4-y系和（Sr1-zCaz）xLa2-xCuO4-y系当x＝1.0、z＝0.0时、即Sr1.0La1.0CuO4-y系的测量值给出的。另外，曲线10D和11D及曲线10E和11E分别表示上述两个系统当x＝1.0、z＝0.2时，即图10中Sr0.8Ba0.2La1.0CuO4-y和图11中的Sr0.3Ca0.2La1.0CuO4-y的上临界磁场与温度的系系。其中，y的取值范围都是0.8-1.2。
在图10和图11中，除（Sr1-zBaz）xLa2-xCuO4-y系和（Sr1-zCaz）xLa2-xCuO4-y系以外的超导体都是传统超导体。正如图10和图11所示，本发明中的超导体具有高达114-130T的上临界磁场，既使在液氢温度以上仍保持较高的磁场。
在第二个实施例中，本发明着重描写了用粉末工艺制造的（Sr1-zBaz）xLa2-xCuO4-y系和（Sr1-zCaz）xLa2-xCuO4-y系的超导体性质，但既使用共沉淀工艺和中间物工艺来制造这两个系的超导体，其性质也没有本质上的差别。
当然，与以上情形相似的高临界温度和高临界磁场也能够在（Sr1-zBaz）xLa1-xCuO3-y系和（Sr1-zCaz）xLa1-xCuO3-y系中得到。
图12所示为根据本发明中的第三个实施例中超导体的临界温度与组份的关系。其中，横坐标表示用粉末工艺制造的SrxLa2-xCuO4-y系中的X值，纵坐标表示临界温度Tc。既使X值变化，临界温度Tc也较稳定，大约在54K左右。
图13所示为本发明第三个实施例中SrxLa2-xCuO4-y系（x＝1）的X射线衍射图。当x＝1时，这一系统成为SrLaCuO4-y，其X射线衍射图与LaxCuO4-y的X射线衍射图一样，这是因为锶和镧的离子半径几乎一样。而且，X射线衍射图的基本结构是K2NiF4结构，这样既使y值任取，其X射线衍射图仍基本不变。
在图13中，峰O表示在La2CuO4结构，峰C表示立方钙钛矿结构。並且高的曲线表示退火前的X射线衍射图，低的曲线表示退火后的X射线衍射图。正如图13中所见，退火前材料中的立方钙钛矿结构经退火后消失了，得到的烧结体实际上完全是正La2CuO4-x结构。
图14所示为SrxLa2-xCuO4-y系的电阻率与温度的关系。其中，曲线14A是依据Sr1.0La1.0CuO4-y（x＝1）的测量值给出的，曲线14B和14C都是依据Sr0.8La1.2CuO4-y（x＝0.8）的测量值给出的。曲线14B和曲线14C的差别来自样品之间的差别。
Sr1.0La1.0CuO4-y系的临界温度Tc是54.0K， 而Sr0.8La1.2CuO4-y系的两个样品的临界温度分别是42.3K和42.0K。
图15所示为几种超导体的上临界磁场与温度的关系。其中，曲线15A是当x＝0.8时SrxLa2-xCuO4-y系、即Sr0.8La1.2CuO4-y的关系曲线;而曲线15B是当x＝1.0时，即Sr1.0La1.0CuO4-y的关系曲线;曲线15C是当x＝0.8时，即Sr0.8La1.2CuO4-y的退火温度改变后得到的关系曲线，在以上三种情形中，y的取值范围都是0.8-1.2。
在图15中，除SrxLa2-xCuO4-y系超导体外其余都是传统超导体。正如图15所见，本发明中的超导体既使在液氦温度以上其上临界磁场仍然较高。
当然，高临界温度和高临界磁场也可以在SrxLa1-xCuO3-y系中得到。
图16所示为根据本发明的第四个实施例中超导体的组份与临界温度的关系。
本发明中的第四个实施例是（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系，是采用粉末工艺制造的。这里，将碳酸锶、碳酸钡、三氧化二钇和氧化铜的混合粉料先在900℃左右煅烧，然后细磨、压坯，再放在930-1100℃的氧气氛中烧结，並随炉冷却。
在图16中，（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系超导体的x值是2/3。这就是说，图16表示当（SrzBa1-z）2YCu3O9-3y系在Z变化时临界温度Tc的变化;当Z的值取在0.3-0.7范围内时，临界温度显著地增加;特别是，当这种组份的混合物先在920-980℃煅烧，然后再在970-1010℃烧结，效果最好。而且，当z＝0.5时，临界温度可以达到342K（69℃）以上。
图17所示为本发明第四个实施例中的（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系的X射线衍射图，其中（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系取x＝2/3和z＝0.5、即BrBaYCu3O9-3y。峰的位置表明，SrBaYCu3O9-3y明显具有缺氧钙钛矿结构。
图18所示为（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系当x＝2/3和z＝0.5时，即SrBaYCu3O9-3y的电阻率与温度的关系，电阻率在342K（69℃）开始下降，在337K（64℃）降至测量极限10-8ΩCm以下，这已低于超导判据所要求的电阻率，这就是说，Tc是342K（69℃）。
在这个实施例中，着重描述了用粉末工艺制造的（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系的性质;但是，用共沉淀工艺和中间物工艺制造的这一系超导体，在性质上也没有本质上的差别。
另外，高临界温度和高临界磁场也可以在（CazBa1-z）xY1-xCuO3-y和（CazSr1-z）xY1-xCuO3-y系中得到。並且，只用碳酸盐粉末或氧化物粉末替代碳酸盐粉末和氧化物粉末的混合物作为原料也可以得到同样的结果。
当BaxY1-xCuO3-y系中的一部分钡（Ba）被锶（Sr）替代而生成（SrzBa1-z）xY1-xCuO3-y系时，其溶解温度将提高50℃。因此其煅烧温度和烧结温度也都大约提高50℃。当（SrzBa1-z）xY1-xO3-y系中的锶（Sr）或钡（B）被钙（Ca）替代时，其相应的这两种温度都会进一步提高。
由此可见，本发明第四个实施例中的超导体的煅烧温度范围是920-1000℃，最好是930-980℃;同样，其烧结温度范围是980-1100℃最好是980-1030℃。
另外，从图17中的X射线衍射图可以看到，本发明的第四个实施例中的室温超导电性、並不依赖于含有氧缺位的钙钛矿结构而存在，这说明室温超导电性可能会源于其中的少量未知相。
图19所示为用中间物工艺制造的BaxY1-xCuO3-y（x＝0.6）系超导体的X射线衍射图。在图19中，峰D表示缺氧钙钛矿结构。
中间物工艺具有反应温度低和反应时间短的优点;並且，容易控制组份，这样就能确保得到所需要的材料;另外，这种工艺不受离子大小的影响，这也对得到所需材料起到保证作用。
还有，虽然上面只介绍了BaxY1-xCuO3-y系超导体的情况，但显然对BaxY2-xCuO4-y系也有同样的效果。
在这些超导体所用的氧化物中，钙、锶或钡是作为ⅡA族元素而被采用;而镧、钪和钇是作为Ⅲ族元素而被采用。並且，本发明能够广泛地应用于包含ⅡA族元素、Ⅲ族元素和铜的氧化物超导体。但是，镭和锕系元素是放射性元素，因此不宜被用于构成超导体。
如上所说，对于本发明中的超导体，临时温度至少是54K，可能达到134K或更高;上临界磁场至少是78T，可能达到240T或更高，而这些指标在传统超导体中从来都没有得到过。所以，本发 明可以应用于包括用液氢或液氮冷却的超导机器和设备在内的多种不同的目的，而这些目的是使用传统技术从未达到的。
Claims (24)
1、一种超导体包括：
一种具有组份公式LxM2-xCuO4-y的氧化物，其中L是元素周期表ⅡA族中除去镭以外的一种或几种元素，M是元素周期表Ⅲ族中除去锕系和铊以外的一种或几种元素，並且0＜X＜2和0＜y＜2。
2、如权利要求1所述的一超导体，其中，上面所述组份公式中的L是元素铍、镁、钙、锶和钡中的一种，M是元素钪、钇、硼和铝中的一种。
3、如权利要求1所述的一超导体，其中，所说组份公式中的M是镧，L是（Sr1-zAz），而A是钙或钡，O＜z＜1。
4、如权利要求1所述的一超导体，其中，所说组份公式中的L是锶，M是镧。
5、一种超导体包括：
一种具有组份公式LxM1-xCuO3-y的氧化物，其中L是元素周期表ⅡA族中除去元素镭以外的一种或几种元素，M是元素周期表Ⅲ族中除去锕系和铊以外的一种或多种元素，O＜x＜1，O＜y＜1.5。
6、如权利要求5所述的一超导体，其中，所述组份公式中的L此时是元素铍、镁、钙、锶和钡中的一种，M是元素钪、钇、硼和铝中的一种。
7、如权利要求5所述的一超导体，其中所述组份公式中的M是镧，L是（Sr1-zAz），其中A是钙或钡，並且O＜z＜1。
8、如权利要求5所述的一超导体，其中所述组份公式中的L是锶，M是镧。
9、如权利要求5所述的一超导体，其中所述组份公式中的M是钇，L是（DzE1-z），其中的D和E分别是从元素组钙、锶和钡中选出的不同元素，並且O＜x＜1，O＜y＜1.5和0.3＜z＜0.7。
10、一种制造含铜和几种元素组成的氧化物超导体的工艺方法，包括以下过程：
往铜和其它几种元素的硝酸盐混合水溶液中加入一种酸，以使铜和其它几种元素的氧化物共沉淀;烧结所生成的共沉淀物，以得到共沉淀氧化物;並且对所述沉淀氧化物进行氧化处理。
11、一种如权利要求10所述同样的工艺方法，其中所说的烧结是在910-950℃温区范围内完成，氧化是在910-950℃温区范围内氧气氛下完成。
12、一种如权利要求10所述同样的工艺方法，其中所说的共沉淀过程是往所说的硝酸盐混合水溶液中加入草酸来完成的。
13、一种制造由铜和其它几种元素组成的氧化物超导体的工艺方法，包括以下过程：
烧结铜的化合物和上面所说的其它几种元素的化合物的混合粉料，以得到烧结化合物;並且对其进行氧化处理。
14、一种如权利要求13所述同样的工艺方法，但其中的烧结是在890-910℃温区范围内完成的，氧化是在890-910℃温区范围内氧气氛下完成的。
15、一种如权利要求13所述的工艺方法，其中所说的混合粉料是上面所说的几种元素的氧化物粉料或是其碳酸盐粉料，再者是氧化物粉料和碳酸盐粉料的混合物。
16、一种如权利要求13所述的工艺方法，其中所说的混合粉料是碳酸锶，碳酸钡和三氧化二钇的混合物。
17、一种制造由铜和其它几种元素组成的氧化物超导体的工艺方法，包括以下过程：
同时对铜的化合物和其它几种元素的化合物的混合粉料进行烧结和氧化处理。
18、一种如权利要求17所述的工艺方法，其中同时进行的烧结和氧化处理是在温区910-950℃内完成的。
19、一种如权利要求17所述的工艺方法，其中所述的混合粉料是所说的几种元素的氧化物粉料或碳酸盐粉料，或者是所述氧化物粉料和所述碳酸盐粉料的混合物。
20、一种如权利要求17所述的工艺方法，其中所述的混合粉料是碳酸锶、碳酸钡和三氧化二钇的混合物。
21、一种如权利要求17所述的工艺方法，其中所述的超导体具有LxM1-xCuO3-y这样的组份公式，其中M是钇，L是（DzE1-z），D和E分别是元素钙、锶和钡中一种不同元素，O＜x＜1，O＜y＜1.5和0.3＜z＜0.7，並且上面所说的烧结过程是当混合粉料在895-915℃温区范围内煅烧后，再在930-1100℃温区内完成的。
22、一种制造由铜和其它几种元素组成的氧化物超导体的工艺方法，包括以下过程：
将铜的化合物粉料同上面所说的其它几种元素中的至少一种元素的化合物粉料进行混合;再通过固相反应使上面的混合粉料生成第一中间物;
将铜的化合物粉料同所说的几种元素中剩下的元素的化合物粉料进行混合;再通过固相反应使上面的混合粉料生成第二中间物;
将所述第一中间物和所述第二中间物进行混合;並使其结果以混合物发生固相反应。
23、一种如权利要求22所述的工艺方法，其中所说的固相反应是在800-900℃温区内完成的。
24、一种如权利要求22所述的工艺方法，其中所说的化合物粉料是氧化物粉料或碳酸盐粉料。
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| CN105845269A (zh) * | 2016-05-05 | 2016-08-10 | 成都君禾天成科技有限公司 | 一种高温超导材料及用于制备高温超导材料的方法 |
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