本发明专利技术提供一种掺杂ＢａＣｅＯ３提高ＧｄＢａＣｕＯ高温超导体性能的方法，首先用固相法合成的ＢａＣｅＯ３粉体与固相法合成的ＧｄＢａＣｕＯ粉体混合，其中ＢａＣｅＯ３粉体占总重量的０．２５－１．０％，经高速振摆球磨混合均匀后，用单轴模压成型；再采用顶部籽晶结合熔融织构生长工艺（ＴＳＭＴＧ）制备单畴ＧｄＢａＣｕＯ超导块材；最后在３５０－４００℃进行吸氧热处理５０～１２０小时。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种采用元素掺杂法提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，具体而 言，涉及利用掺杂BaCe03提高熔融织构GdBaCuO高温超导体性能的方法。
技术介绍
高温超导材料由于具有高临界电流密度及优越的高场性能，在工程领域具有广阔 的应用前景，受到材料科学家和应用科学家的极大关注。对于高温超导块材来说，有两个 基本的特性即超导磁悬浮力和俘获磁场，块材的磁浮特性可以用于制作超导无接触输运系 统，磁浮轴承，飞轮储能系统等，基于高俘获磁通的特性，可以制作高温超导磁体，超导电机 等。因此，制备高性能的超导材料是关键。利用熔融织构生长技术可以制备大尺寸高性能 的超导块材，但是要想获得能实用的超导材料，必须进一步提高高温超导块材的临界电流 密度和单畴尺寸以及块材的机械强度。为此，采用元素掺杂、细化RE211(或RE422)相与辐 照等手段来提高样品的临界电流密度。 为了使RE211细化并在熔融织构超导块体中呈均匀分布，目前常用的方法是在超 导前驱物粉体中掺入约0. 5-1. Owt%的Pt02，实验证明掺杂Pt02后对RE211颗粒细化作用 明显，较未掺杂样品其临界电流密度有显著提高。然而，Pt02价格昂贵，增加了超导块材的 生产成本，不利于大规模生产应用。因此，寻找作用相近且廉价的替代材料一直是材料研究 者的一个研究目标。
技术实现思路
本专利技术的目的是在制备熔融织构GdBaCuO超导块材过程中，在不降低超导性能的 前提下，用廉价的BaCe03替代Pt02的掺杂，以便降低熔融织构GdBaCuO高温超导体的生产 成本。 为实现上述目的，本专利技术通过在GdBaCuO的先驱物粉体中掺入适量的BaCe03粉末，然后用熔融织构生长工艺在空气中制备高性能的GdBaCuO高温超导体。具体内容包括 —种掺杂BaCe03提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，包括如下步骤 a.将固相法合成的Gdl23、Gd211粉体与固相法合成的BaCe03粉体混合，并经高速振摆球磨混合均匀，其中，Gdl23(GdBa2Cu20y)与Gd211 (Gd2BaCu05)的摩尔比为1 : 0. 3 0. 5， BaCe03粉体占总重量的0. 25-1. 0% ; b.用单轴模压成型； c.再采用顶部籽晶法结合熔融织构生长工艺制备单畴GdBaCuO超导块材； d.将以上单畴GdBaCuO超导块材在350-400。C进行吸氧热处理50 120小时。 本专利技术上述方法的步骤a中，球磨的时间优选为2-4h，球料的重量比优选为 1 : l，料球的材质为锆球，料球的大小优选为①6mm与①3mm，数目比优选为1 : 6。 本专利技术上述方法的步骤b中，单轴模压成型的压强可以为10-25MPa ; 本专利技术上述方法的步骤c中，顶部籽晶技术结合熔融织构生长工艺的具体操作方法为在单轴模压成型柱体的顶部中心放置NdBaCuO籽晶，使NdBaCuO籽晶的c轴与样 品轴平行；接着把带有籽晶的样品置入高温加热炉中，升温至1060-1075t:，保温10-30分 钟，再用8-10分钟降温到1060-104(TC，然后又以0. 5_1. 5°C /h的降温速率使温度下降到 1030-1010°C ，接着炉冷到室温。 本专利技术的有益效果在于本专利技术利用BaCe03作为Pt02的替代物应用于超导块材的 合成之中，一方面，在掺杂BaCe03的超导样品中，Gd211颗粒得到细化并能均匀弥散分布，其 临界电流密度与掺杂Pt(^的样品相当；另一方面BaCe03易于合成，价格低廉。所以，在制备 高性能的熔融织构块材中用BaCe03替代Pt02能有效降低制备熔融织构超导块材的成本，有 利于超导材料的大规模应用。附图说明 图1为在77K温度下不同BaCe03掺杂量的GdBaCuO样品的临界电流密度随外磁 场的变化关系曲线，掺杂量分别为0. 25wt%，0. 5wt^和1. Owt%。 图2为在77K温度下不同BaCe03掺杂量的GdBaCuO样品的临界电流密度随外磁 场的变化关系曲线，掺杂量分别为0和0. 5wt% 。 图3为在77K温度下分别掺杂BaCe03和Pt的GdBaCuO样品的临界电流密度随外 磁场的变化关系曲线，BaCe03掺杂量为0. 5wt%， Pt的掺杂量为0. 2wt%。具体实施例方式本专利技术的一种实施方案为首先用固相合成法制备BaCe03粉体。即把BaC03与 Ce(^以化学计量比Ba : Ce = 1 : 1称量，然后将二者混合并研磨。将研磨后的粉体置于 马弗炉中在1200-1400°C焙烧24小时，得到BaCe03粉体。然后以适当的比例与固相法合成 的GdBaCuO粉体混合，并经高速振摆球磨混合均匀后，用单轴模压成型，再采用顶部籽晶结 合熔融织构生长工艺(TSMTG)制备单畴GdBaCuO超导块材。以下结合具体实例对本专利技术进 行详细说明。 实施例一将固相法制备的Gdl23(GdBa2Cu20y)与Gd211(Gd2BaCu05)粉体按Gdl23 : Gd211 =1 : 0. 4的摩尔比称量、混合，并分别混入0. 25wt%、0. 5wt^和1. Owt^的BaCe03， 首先经高速振摆球磨混合球磨的时间约为2h，球料的重量比l : l，料球的材质为 锆球，料球的大小为①6mm与①3mm，数目比为1 : 6 ; 然后把混合均匀的粉体装入模具，用约15MPa单轴模压成型，成形后柱体的体积 为①20mmX12mm ; 再采用顶部籽晶辅助熔融织构生长工艺(TSMTG)，在单轴模压成型柱体的顶部中 心放置尺寸约为2X2X0. 5mm3的NdBaCuO籽晶，使NdBaCuO籽晶的c轴与样品轴平行；接 着把带有籽晶的样品置入高温加热炉中，升温至106(TC，保温30分钟，再用10分钟降温到 104(TC，然后又以0. 5-1. 5°C /h的降温速率使温度下降到102(TC，接着炉冷到室温。 从以上单畴GdBaCuO超导块上取样，样品尺寸约为3.5X2.0X0. 8mm 然后在 350-40(TC进行吸氧热处理100小时。 用测量样品的磁滞回线推算磁化临界电流密度。在77K温度下测量样品的磁化临4界电流密度(J。)，结果如图1所示。其中，在0. 015T外加磁场下，BaCe03掺杂量为0. 25wt % 、 0. 5wt % 、 1. 0wt %的样品的临界电流密度分别达到2. 80 X 104A/cm2 、 3. 69 X 104A/cm2和 3. 09X 104A/cm2 ;在1T外加磁场下，分别为1. 17 X 104A/cm2、 1. 89 X 104A/cm2禾口 1. 25X 104A/ cm2。由此可见，在O. 015T和1T磁场下，BaCe()3掺杂量为0. 5wt%的超导样品的临界电流密 度较高。 比较例一 将固相法制备的Gdl23与Gd211粉体按Gdl23 : Gd211 = 1 : 0. 4的摩尔比例称 量，并混入0. 5wt%的BaCe03。作为对照，同时制备不掺杂BaCe03的GdBaCuO粉体。采用与 实施例一相同的方法，经高速振摆球磨混合均匀后，用单轴模压成型，再采用顶部籽晶辅助 熔融织构生长工艺(TSMTG)生成单畴GdBaCuO超导块本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种掺杂ＢａＣｅＯ↓［３］提高ＧｄＢａＣｕＯ高温超导体性能的方法，其特征在于，包括如下步骤： ａ．将固相法合成的Ｇｄ１２３、Ｇｄ２１１粉体与固相法合成的ＢａＣｅＯ↓［３］粉体混合，并经高速振摆球磨混合均匀，其中，Ｇｄ１２３与Ｇｄ２１１的摩尔比为１∶０．３～０．５，ＢａＣｅＯ↓［３］粉体占总重量的０．２５－１．０％； ｂ．用单轴模压成型； ｃ．再采用顶部籽晶技术结合熔融织构生长工艺制备单畴ＧｄＢａＣｕＯ超导块材； ｄ．将以上单畴ＧｄＢａＣｕＯ超导块材在３５０－４００℃进行吸氧热处理５０～１２０小时。
【技术特征摘要】
一种掺杂BaCeO3提高GdBaCuO高温超导体性能的方法，其特征在于，包括如下步骤a.将固相法合成的Gd123、Gd211粉体与固相法合成的BaCeO3粉体混合，并经高速振摆球磨混合均匀，其中，Gd123与Gd211的摩尔比为1∶0.3～0.5，BaCeO3粉体占总重量的0.25-1.0％；b.用单轴模压成型；c.再采用顶部籽晶技术结合熔融织构生长工艺制备单畴GdBaCuO超导块材；d.将以上单畴GdBaCuO超导块材在350-400℃进行吸氧热处理50～120小时。2. 根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤a中球磨的时间为2-4h，球料的 重量比l : l，料球的材质为锆球...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦玉磊，肖玲，郑明辉，
申请(专利权)人：北京有色金属研究总院，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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