一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法技术

本发明专利技术提供了一种楼层式的籽晶诱导熔融生长SMG提高籽晶利用率的方法，包括如下步骤：步骤一、准备籽晶；步骤二、准备支撑块；步骤三、准备超导先驱块；步骤四、准备单晶块、垫片；步骤五、在准备好的垫片上放置多个相互间隔的单晶块，然后在所述多个相互间隔的单晶块上方设置有第一支撑块，再在所述第一支撑块的上方设置至少两层超导先驱块，并且所述两层超导先驱块之间对称设置有多个第二支撑块、籽晶，并且所述籽晶位于两层超导先驱块的中心，多个第二支撑块位于籽晶的外围；步骤六：籽晶诱导熔融生长法生长单畴钇钡铜氧块材；步骤七：渗氧处理；不仅提高了籽晶的利用率，同时可实现批量化生产，并且可用来生长较厚的超导先驱块材。并且可用来生长较厚的超导先驱块材。并且可用来生长较厚的超导先驱块材。

【技术实现步骤摘要】
一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法


[0001]本专利技术属于高温铜氧化物超导材料
，具体涉及一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法。

技术介绍

[0002]由于大部分籽晶存在一定的缺陷，当籽晶ab面中只有一面是取向性较好的时候，一般一个籽晶只能诱导一个超导先驱块材生长，籽晶的利用率较低。REBCO超导体以其较高的临界温度、较大的无阻载流能力、高的捕获磁场以及大的磁悬浮力而著称，故其在强磁场永磁体、超导磁轴承、超导储能飞轮、电机、发电机和磁悬浮系统等方面得到了广泛的应用。所以对于超导先驱块材的需求量较大。我们通过在炉中同时放置多个超导先驱块材实现批量化生产。但由于炉中的温度分布不完全均匀，故不能保证所有样品的性能一样好，且不能确保成功率。对于较厚的样品，由于生长时间长且成功率底等问题未解决。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是籽晶诱导超导先驱块材生时，籽晶用率较低的问题。
[0004]本专利技术提供了一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法，包括如下步骤：
[0005]步骤一、准备籽晶；
[0006]步骤二、准备支撑块；
[0007]步骤三、准备超导先驱块；
[0008]步骤四、准备单晶块、垫片；
[0009]步骤五、在准备好的垫片上放置多个相互间隔的单晶块，然后在所述多个相互间隔的单晶块上方设置有第一支撑块，再在所述第一支撑块的上方设置至少两层超导先驱块，并且所述两层超导先驱块之间对称设置有多个第二支撑块、籽晶，并且所述籽晶位于两层超导先驱块的中心，多个第二支撑块位于籽晶的外围；
[0010]步骤六：籽晶诱导熔融织构生长法生长单畴钇钡铜氧块材；
[0011]步骤七：渗氧处理。
[0012]进一步的，所述步骤一、准备籽晶的具体过程是：将Nd2O3与BaCO3、CuO三种粉体按摩尔比1:1:1混合均匀，用固态反应法制成Nd2BaCuO5(Nd211)；再将Nd2O3与BaCO3、CuO三种粉体按摩尔比1:4:6混合均匀，用固态反应法制成NdBa2Cu3O7‑
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(Nd123)(0≤δ≤1)；然后将Nd211粉体与Nd123粉体按质量比1:3混合均匀，压制成钕钡铜氧先驱块，籽晶诱导熔融生长法在晶体生长炉中进行烧结，得到钕钡铜氧块材；取自然解理的钕钡铜氧小方块作为籽晶。
[0013]进一步的，所述步骤二、准备支撑块的过程是：用Yb2O3粉体压制直径分别为32mm、6mm的圆柱形第一支撑块、第二支撑块。
[0014]进一步的，所述步骤三、准备超导先驱块的过程是：准备超导先驱块的过程是：YBa2Cu3O7‑
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(Y123)的制备:将Y2O3：BaCO3：CuO按摩尔比1:4:6用行星球磨机混合均匀，用固态
反应法在920℃下经过三次烧结制成Y123，式中0≤δ≤1。Y2BaCuO5(Y211)的制备：将Y2O3：BaCO3：CuO按摩尔比1:1:1用球磨机混合均匀，用固态反应法在920℃下经过三次烧结烧制成Y211。将Y123：Y211按1:0.4mol的比例混合，再加入0.2wt％的CeO2。将三种粉体在行星球磨机中混合均匀后，作为SMG生长法中的先驱粉体。称量先驱粉体分别压制成直径分别为6mm、32mm的超导先驱块。
[0015]进一步的，所述单晶块是MgO制成。
[0016]进一步的，所述垫片是Al2O3板。
[0017]进一步的，所述步骤六：籽晶诱导熔融生长单畴钇钡铜氧块材的具体过程是：将装配好的先驱超导块材放入晶体生长炉中，以80～120℃/h的升温速率升温至900℃，保温20小时。以40～60℃/h的升温速率升至1040～1045℃，保温1～2.5小时；以60℃/h的降温速率降温至1015～1025℃，以0.1～0.5℃/h的速率慢冷至980～990℃，随炉自然冷却至室温，得到单畴钇钡铜氧块材。
[0018]进一步的，所述步骤七：渗氧处理的具体过程是：将单畴钇钡铜氧块材置入石英管式炉中，在流通氧气气氛中，440～410℃的温区中慢冷200小时，得到单畴钇钡铜氧超导块材。
[0019]本专利技术的优点是：本专利技术提供一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法，一个籽晶可同时诱导两个样品生长，中间的超导先驱块材同时由两个籽晶诱导生长，故生长速率较快，所以中间可以用来生长较厚的超导先驱块材；以此类推可以生长更多的超导先驱块材而实现批量化生产。此方法不仅提高了籽晶的利用率，同时可实现批量化生产，并且可用来生长较厚的超导先驱块材。
[0020]下面结合附图和实施例对本专利技术做详细说明。
附图说明
[0021]图1所示是实施例1中用一个两面ab面均没有缺陷的籽晶去诱导超导块材生长的装配示意图。
[0022]图2所示是实施例2中用一个只有一面ab面取向性完好的籽晶诱导超导块材生长的装配示意图。
[0023]图3a是所示是实施例1中由一个两面ab面均没有缺陷的籽晶的示意图二诱导下生长的单畴钇钡铜氧超导块材的形貌图一。
[0024]图3b是所示是实施例1中由一个两面ab面均没有缺陷的籽晶的示意图二诱导下生长的单畴钇钡铜氧超导块材的形貌图二。
[0025]图4所示是实施例1中被电磁铁磁化后的单畴钇钡铜氧超导块材的捕获磁场分布图。
[0026]图5是实施例1中超导块材的磁悬浮力图。
[0027]图6a是实施例2中由一个一面ab面取向性完好的籽晶诱导生长的单畴钇钡铜氧超导块材的形貌图一。
[0028]图6b是实施例2中由一个一面ab面取向性完好的籽晶诱导生长的单畴钇钡铜氧超导块材的形貌图二。
[0029]图7所示是实施例2中被电磁铁磁化后的单畴钇钡铜氧超导块材的捕获磁场分布
图。
[0030]图8是实施例2中超导块材的磁悬浮力图。
[0031]附图标记说明：1、籽晶；2、第二支撑块；3、超导先驱块；4、第一支撑块；5、单晶块；6、垫片。
具体实施方式
[0032]为进一步阐述本专利技术达成预定目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及实施例对本专利技术的具体实施方式、结构特征及其功效，详细说明如下。
[0033]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0034]在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“垂直”、“水平”、“对齐”、“重叠”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。
[0035]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、准备籽晶；步骤二、准备支撑块；步骤三、准备超导先驱块；步骤四、准备单晶块、垫片；步骤五、在准备好的垫片上放置多个相互间隔的单晶块，然后在所述多个相互间隔的单晶块上方设置有第一支撑块，再在所述第一支撑块的上方设置至少两层超导先驱块，并且所述两层超导先驱块之间对称设置有多个第二支撑块、籽晶，并且所述籽晶位于两层超导先驱块的中心，多个第二支撑块位于籽晶的外围；步骤六：籽晶诱导熔融生长法生长单畴钇钡铜氧块材；步骤七：渗氧处理。2.如权利要求1所述的一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法，其特征在于：所述步骤一、准备籽晶的具体过程是：将Nd2O3与BaCO3、CuO三种粉体按摩尔比1:1:1混合均匀，用固态反应法制成Nd2BaCuO5(Nd211)；再将Nd2O3与BaCO3、CuO三种粉体按摩尔比1:4:6混合均匀，用固态反应法制成NdBa2Cu3O7‑
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(Nd123)(0≤δ≤1)；然后将Nd211粉体与Nd123粉体按质量比1:3混合均匀，压制成钕钡铜氧先驱块，用籽晶诱导熔融生长法在晶体生长炉中进行烧结，得到钕钡铜氧块材；取自然解理的钕钡铜氧小方块作为籽晶。3.如权利要求1所述的一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法，其特征在于：所述步骤二、准备支撑块的过程是：用Yb2O3粉体压制直径分别为32mm、6mm的圆柱形第一支撑块、第二支撑块。4.如权利要求1所述的一种楼层式的SMG提高籽晶利用率的方法，其特征在于：所述步骤三、准备超导先驱块的过程是：YBa2Cu3O7‑
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨万民，崔艳兰，
申请(专利权)人：陕西师范大学，
类型：发明
国别省市：