一种稀土钡铜氧块材及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种稀土钡铜氧块材及其制备方法，属于超导材料制备技术领域。本发明专利技术先将REBCO带材中的金属保护层去除，使REBCO带材中的银层裸露在外，然后将银层与银带重叠后进行热压，可以使银层与银带扩散连接到一起，提高其力学性能，然后将银带/REBCO带材中的金属合金基带和缓冲层剥离，在这个过程中银层与银带可以起到支撑的作用，从而避免了REBCO超导层的受损，使REBCO超导层完整地与缓冲层分离，最后通过刻蚀的方式将银带/银层/REBCO超导层中的银带和银层去除，得到了完整的REBCO超导层。层。层。

【技术实现步骤摘要】
一种稀土钡铜氧块材及其制备方法


[0001]本专利技术涉及超导材料制备
，尤其涉及一种稀土钡铜氧块材及其制备方法。

技术介绍

[0002]稀土钡铜氧(REBa2Cu3O7‑
x
，简称REBCO，RE为Y、Gd等稀土元素)材料具有高临界转变温度、临界电流密度和不可逆场等优点，由REBCO材料制成的高温超导块材和堆叠的带材都可以通过外磁场激励成为俘获场磁体，产生远大于常规永磁体的磁场，在电力、能源、强磁场及磁悬浮输运等领域有着广泛的应用前景。
[0003]俘获场的大小与REBCO材料的临界电流密度成正相关关系。相比于超导带材中的REBCO超导层，传统REBCO超导块材的临界电流密度要低两个数量级，因此其具有较大的体积，也不利于产生更高的俘获场。REBCO带材一般是由金属合金基带(50～100μm)、缓冲层(～200nm)、REBCO超导层(1～2μm)、银层(～2μm)及金属保护层(40～80μm)依次复合而成。REBCO带材中的超导层具有极高的临界电流密度，因此采用超导带材堆叠成块材也可以获得较高的俘获场。然而，由于基带、银层和保护层所占带材厚度的比例很高(可达～99％)，导致堆叠而成的块材也具有较大的体积，工程电流密度(超导层的临界电流与带材总截面积的比值)不高，也不利于产生更高的俘获场。
[0004]由于REBCO带材中超导层与缓冲层的层间结合力最弱，因此可以将REBCO超导层从带材上单独分离出来，并以此堆叠形成块材，从而获得更高的俘获场。重要的是，分离出来的REBCO超导层没有传统超导块带材那样的厚度和超导带材外层的银层和保护层，采用粒子辐照可以有效的穿透入内，产生合适的钉扎中心，从而有效地提高超导层在磁场下的临界电流密度。但是由于超导带材中的REBCO超导层很薄，在分离过程中很容易发生断裂等问题，导致分离时的废品率很高，大幅度增加了成本。
[0005]因此，如何使REBCO超导层从带材上可以完整高效地分离出来，从而用于制备导电性能性能优异且临界电流密度高的稀土钡铜氧块材，成为本领域亟待解决的技术问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种稀土钡铜氧块材及其制备方法，本专利技术提供的REBCO超导层制备的稀土钡铜氧块材具有很好的导电性能，同时可以大幅度提高其磁场下的临界电流密度和工程电流密度。
[0007]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0008]本专利技术提供了一种从REBCO带材中分离REBCO超导层的方法，包括以下步骤：
[0009](1)将REBCO带材中的金属保护层去除，得到无金属保护层的REBCO带材；
[0010](2)在所述步骤(1)得到的无金属保护层的REBCO带材的银层表面热压复合银带，得到银带/REBCO带材；
[0011](3)剥离所述步骤(2)得到的银带/REBCO带材中的金属合金基带和缓冲层，得到银
带/银层/REBCO超导层；
[0012](4)刻蚀所述步骤(3)得到的银带/银层/REBCO超导层中的银带和银层，得到REBCO超导层。
[0013]优选地，所述步骤(2)中的热压在轧辊中进行。
[0014]优选地，所述步骤(2)中热压的温度为400～960℃，热压的压力为1～50MPa，热压时无金属保护层的REBCO带材和银带的走带速度为0.001～1m/min。
[0015]优选地，所述步骤(4)中刻蚀所用的刻蚀液为银刻蚀剂。
[0016]本专利技术提供了上述技术方案所述方法制备得到的REBCO超导层。
[0017]本专利技术提供了一种稀土钡铜氧块材，由上述技术方案所述方法制备得到的REBCO超导层或上述技术方案所述REBCO超导层制备得到。
[0018]本专利技术提供了所述稀土钡铜氧块材的制备方法，包括以下步骤：
[0019]1)将REBCO超导层依次进行氧化退火热处理和粒子辐照，得到高性能REBCO超导层；
[0020]2)将所述步骤1)得到的高性能REBCO超导层依次进行裁剪和堆叠，得到稀土钡铜氧块材。
[0021]优选地，所述步骤1)中氧化退火热处理的温度为350～600℃，氧化退火热处理的时间为0.5～2h，氧化退火热处理的气氛为氧气气氛。
[0022]优选地，所述步骤1)中粒子辐照的方式为：使用60～300keV的质子以10
14
～10
17
p/cm2的剂量进行辐照。
[0023]优选地，所述步骤2)中得到稀土钡铜氧块材后，还包括用耐低温环氧树脂对所述稀土钡铜氧块材进行固化。
[0024]本专利技术提供了一种从REBCO带材中分离REBCO超导层的方法，包括以下步骤：(1)将REBCO带材中的金属保护层去除，得到无金属保护层的REBCO带材；(2)在所述步骤(1)得到的无金属保护层的REBCO带材的银层表面热压复合银带，得到银带/REBCO带材；(3)剥离所述步骤(2)得到的银带/REBCO带材中的金属合金基带和缓冲层，得到银带/银层/REBCO超导层；(4)刻蚀所述步骤(3)得到的银带/银层/REBCO超导层中的银带和银层，得到REBCO超导层。本专利技术先将REBCO带材中的金属保护层去除，使REBCO带材中的银层裸露在外，然后将银层与银带重叠后进行热压，可以使银层与银带扩散连接到一起，提高其力学性能，然后将银带/REBCO带材中的金属合金基带和缓冲层剥离，在这个过程中银层与银带可以起到支撑的作用，从而避免了REBCO超导层的受损，使REBCO超导层完整地与缓冲层分离，最后通过刻蚀的方式将银带/银层/REBCO超导层中的银带和银层去除，得到了完整的REBCO超导层。
[0025]本专利技术提供的稀土钡铜氧块材的制备方法，通过将REBCO超导层从带材上单独分离出来，并以此堆叠形成块材，一方面可以大幅降低块材的体积，提高工程电流密度，利于磁通线穿透，从而获得更高的俘获场；另一方面，相比于超导块材和由带材堆叠而成的块材，单独的REBCO超导层很薄，表面未有其它材料阻挡，因此更适合采用粒子辐照的方式在膜内引入钉扎中心，改善其磁场下的临界电流密度。此外，相比于直接用超导带材堆叠形成块材，只采用REBCO超导层堆叠形成块材还可以有效地降低带材中金属层引起的涡流损耗。
[0026]实施例的结果显示，本专利技术提供的REBCO超导层制备的稀土钡铜氧块材可以保留REBCO带材90％以上的临界电流，具有很好的导电性能，经过辐照后的REBCO超导层的Jc相
比REBCO带材提高了近1倍，说明本专利技术提供的REBCO超导层制备的稀土钡铜氧块材可以大幅度提高其磁场下的临界电流密度。
附图说明
[0027]图1为本专利技术利用REBCO带材制备稀土钡铜氧块材的流程图；
[0028]图1中，1为银带，2为REBCO带材，21为银层，22为REBCO超导层，23为缓冲层，24为金属合金基带，3为轧辊，4为银带/银层/REBCO超导层，5为银刻蚀剂，6本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种从REBCO带材中分离REBCO超导层的方法，包括以下步骤：(1)将REBCO带材中的金属保护层去除，得到无金属保护层的REBCO带材；(2)在所述步骤(1)得到的无金属保护层的REBCO带材的银层表面热压复合银带，得到银带/REBCO带材；(3)剥离所述步骤(2)得到的银带/REBCO带材中的金属合金基带和缓冲层，得到银带/银层/REBCO超导层；(4)刻蚀所述步骤(3)得到的银带/银层/REBCO超导层中的银带和银层，得到REBCO超导层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中的热压在轧辊中进行。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述步骤(2)中热压的温度为400～960℃，热压的压力为1～50MPa，热压时无金属保护层的REBCO带材和银带的走带速度为0.001～1m/min。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤(4)中刻蚀所用的刻蚀液为银刻蚀剂。5.权利要求1～4任意一项所述方法制备得到的REBCO超导层。...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄大兴，丁发柱，古宏伟，董浩，王锴，王同鑫，
申请(专利权)人：中国科学院电工研究所，
类型：发明
国别省市：