本发明专利技术提供了一种利用片状REBCO单晶生长REBCO块材的方法，包括如下工序：a)制备RE123相、RE211相的粉末；b)使用片状REBCO晶体作为籽晶，按RE123+(15～30)mol％RE211+(0.3～1.5)wt％CeO2的配比制备嵌入式籽晶的前驱体；c)将所述嵌入式籽晶的前驱体置于生长炉中进行熔融织构法生长块材；其中，所述片状REBCO晶体是通过沿a-b面解离REBCO单晶而获得；所述片状REBCO晶体沿c轴方向的厚度为0.05mm～2mm，沿a-b面的尺寸为2mm×2mm～10mm×10mm。本发明专利技术提供一种低成本、制备简单、成品率高的REBCO籽晶材料，基于熔融织构法制备生长REBCO高温超导块材，以满足科研和实际工业化生产的需求。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高温超导材料，尤其涉及一种利用片状REBC0单晶作为籽晶诱导生长REBC0块材的方法。
技术介绍
自REBa2Cu30x (简称 REBCO、RE123、稀土钡铜氧，RE = Y、Gd、Sm、Nd 等)超导体被发现以来，就引起了人们的广泛关注。由于REBa2Cu30x具有完全抗磁性、高临界电流密度和高冻结磁场等特性，REBC0超导体在诸如磁悬浮力、磁性轴承、飞轮储能和永磁体等方面有许多潜在的应用。对于进一步的科研工作，籽晶这一用于提供生长形核点、控制生长取向、抑制自发形核的材料对于晶体的生长至关重要。顶部籽晶熔融织构法(MT)生长REBC0高温超导体需要在上千度的高温下进行，将前驱体先在高温下熔化成熔融状态，然后再降温过程中发生包晶反应生成晶体。这就要求籽晶要承受住使前驱体熔化的高温，并在结晶过程中提供生长形核点、控制生长取向。目前，可以通过REBC0进行元素掺杂(比如掺杂镁元素)提高籽晶熔点从而诱导生长REBC0块材。另外薄膜籽晶也可以作为籽晶，比如NdBCO/YBCO/MgO薄膜籽晶因具有过热性能从而可以用来诱导生长REBC0块材。然而，对于大规模生产REBC0材料而言，上述籽晶材料的成本仍然较高。因此，继续寻求低成本的籽晶材料仍是本领域亟待解决的技术问题之一。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种低成本、制备简单、成品率高的REBC0籽晶材料，基于熔融织构法制备生长REBC0高温超导块材，以满足科研和实际工业化生产的需求。本专利技术解决上述技术问题的思路在于:专利技术人经理论和实验研究发现，REBC0晶体表面能具有各向异性，a-b面的表面能低，较难熔化，薄膜作为准二维结构具有低的表面能，所以热稳定性好。根据上述REBC0晶体过热机理，可以得知并经实验验证发现薄片状的REBC0单晶同样具有良好的过热性能和热稳定性，能够用于籽晶制备生长REBC0高温超导材料，包括块体材料、块材材料等，并且无需制备元素掺杂的REBC0晶体，也无需采用镀膜技术制备薄膜籽晶。为实现上述目的，本专利技术提供了一种利用片状REBC0单晶生长REBC0块材的方法，包括如下工序:a)制备RE 123相、RE211相的粉末；b)使用片状 REBC0 晶体作为籽晶，按 RE123+(15 ?30)mol% RE211+(0.3 ?1.5)wt% Ce02的配比制备嵌入式籽晶的前驱体；其中RE123和RE211的摩尔比为1:(15?30% ), Ce02^ RE 123 和 RE211 总质量的(0.3 ?1.5) % ;c)将所述嵌入式籽晶的前驱体置于生长炉中进行熔融织构法生长块材；其中，所述片状REBC0晶体是通过沿a_b面解尚REBC0单晶而获得；所述片状REBC0晶体沿c轴方向的厚度为0.05mm?2mm，沿a_b面的尺寸为2_X 2_?10mmX 10mm。进一步地，所述工序a)包括:按照RE:Ba:Cu = 1:2:3的摩尔比例将RE203、BaC03和CuO粉末混合，得到RE123相的前驱粉末；按照RE: Ba: Cu = 2:1:1的摩尔比例将RE203、BaC0#P CuO粉末混合，得到RE211相的前驱粉末；分别将所述RE123相的前驱粉末和所述RE211相的前驱粉末研磨后，在空气中900°C烧结48小时并重复3次此研磨、烧结过程。进一步地，所述工序b)中的前驱体为工序a)获得的RE123相、RE211相粉末按RE123+(15?30)mol% RE211+(0.3?1.5)wt% Ce02的比例混合均匀，压制而成的圆柱形前驱体；所述嵌入式籽晶是指在压制过程中，将籽晶的诱导生长面水平地固定嵌入所述前驱体的中央区域的内部。进一步地，待解离的所述REBC0单晶是通过顶部籽晶溶液法生长制得。进一步地，所述工序b)中，所述前驱体的直径为15?30_，所述前驱体的高度为5 ?20mmo进一步地，所述工序c)的熔融织构生长包括以下步骤:使生长炉内的温度在第一时间内升至第一温度；保温2?5小时；使生长炉内的温度在第二时间内降至第二温度；使生长炉内的温度在第三时间内降至第三温度；最后淬火，获得所述REBC0块材。进一步地，第一时间为3?10小时，第一温度高于REBC0高温超导块材的包晶反应温度30?80°C;第二时间为15?30分钟，第二温度为包晶反应温度；第三时间为10?50小时，第三温度为低于包晶反应温度5?20°C。 进一步地，所述淬火为:将所述REBC0块材随炉冷却。进一步地，REBC0块材为YBC0块材、GdBCO块材、SmBCO块材或NdBCO块材。进一步地，所述片状REBC0单晶为片状YBC0单晶、片状SmBCO单晶或片状NdBCO单晶。本专利技术的有益效果如下:1、本专利技术引入薄片状REBC0晶体作为籽晶，嵌入式籽晶熔融织构法诱导生长REBC0高温超导块材，这种籽晶通过解离顶部籽晶溶液法生长的高品质单晶而获得，易于制备，稳定性高，结晶品质高，且具有过热性能，有利于在高温度的生长炉内保证薄膜结构和组分的完整性，用于成功诱导REBC0块材的外延生长。2、本专利技术在前驱粉的压制成圆柱形前驱体的过程中，将籽晶的诱导生长面水平地固定嵌入前驱体的内部，背离籽晶的诱导生长面的另一面所在的平面与前驱体的上表面所在的平面共面；实现嵌入式籽晶的前驱体的制备，操作简单方便。并且，由于籽晶嵌入到REBC0前驱体内，在结晶过程中增强了籽晶与溶液的浸润性，从而有利于REBC0块材的生长。【具体实施方式】以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的【具体实施方式】加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本专利技术的精神下进行各种修饰或改变。以下结合具体的实施例对本专利技术的技术方案作进一步描述。以下实施例不构成对本专利技术的限定。实施例1一种利用薄片状YBC0单晶作为籽晶诱导生长YBC0块材的方法，包括如下工序:1、按照 Y:Ba:Cu = 1:2:3 和 Y:Ba:Cu = 2:1:1 的摩尔比例，将 Y203、BaC03和 CuO粉末混合以获得Y123相和Y211相的粉末。2、分别将步骤1中的Y123相的粉末、Y211相的粉末充分研磨均匀后、空气中900 °C烧结48小时，将烧结后的粉末再次研磨、空气中900 °C烧结48小时，重复三次，得到组分均匀单一的Y123纯相粉末、Y211纯相粉末。3、将步骤2获得的Y123纯相粉末、Y211纯相粉末和0602粉末按照Y123+30mol %Y211+lwt% Ce02的组分配料，充分碾磨混合均匀后，取10g混粉备用。4、选取尺寸为2mmX2mmX 1mm的c轴取向的薄片状YBC0单晶作为籽晶，将单晶籽晶的诱导生长面a-b面水平放置在磨具底座的中央区域，接着将磨具的圆柱体套合在底座上，把步骤3中的混粉放入磨具内，将磨具的压头置入磨具的圆柱体内，将整套磨具放在压机上进行加压制片，之后脱模得到直径为20mm的圆柱形的前驱体。所得前驱体中，籽晶的诱导生长面水平地固定嵌入前驱体的内部，背离籽晶的诱导生长面的另一面所在的平面与前驱体的上表面所在的平面共面。其中，2mm本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种利用片状REBCO单晶生长REBCO块材的方法，包括如下工序：a)制备RE123相、RE211相的粉末；b)使用片状REBCO晶体作为籽晶，按RE123+(15～30)mol％RE211+(0.3～1.5)wt％CeO2的配比制备嵌入式籽晶的前驱体；其中RE123和RE211的摩尔比为1：(15～30％)，CeO2为RE123和RE211总质量的(0.3～1.5)％；c)将所述嵌入式籽晶的前驱体置于生长炉中进行熔融织构法生长块材；其特征在于，所述片状REBCO晶体是通过沿a‑b面解离REBCO单晶而获得；所述片状REBCO晶体沿c轴方向的厚度为0.05mm～2mm，沿a‑b面的尺寸为2mm×2mm～10mm×10mm。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：姚忻，相辉，崔祥祥，钱俊，刘艳，潘彬，
申请(专利权)人：上海交通大学，
类型：发明
国别省市：上海;31
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