SmBCO超导块材工艺研究.doc

《SmBCO超导块材工艺研究.doc》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、SmBCO超导块材工艺研究材料化学系07级汉班邵立民20071117009指导教师王喜贵教授摘要REBCO高温超导块由于高的临界转变温度和优良的电磁性能而在超导磁悬浮、超导电机及超导飞轮储能等方面有着许多潜在的应用。由于REBCO晶体结构的各向异性，要使其电磁性能达到实用水平，首先要使晶体择优取向。顶部籽晶技术与熔融织构生长工艺相结合是制备单畴超导块材非常成功的方法，顶部籽晶熔融织构可使材料显微结构按籽晶的晶体取向定向凝固生长，形成单一c轴取向的单畴。在REBCO高温超导材料中，SmBCO也是一种非常具有吸引力的材料，因为它具

2、有比YBCO更高的超导转变温度，在强磁场中有更高的临界电流密度。因此本文对SmBCO块材的生长工艺进行了研究。关键词:SmBCO;熔融织构;工艺研究;等温生长1绪论1.1超导体的发展自1911年荷兰物理学家昂尼斯首次发现汞在4.2K。268.8℃下出现超导性能后，科学家们一直在致力于探索高临界温度的超导材料。1986年1月，瑞士物理学家米勒和他的德国合作者贝德诺尔茨宣布，他们发现了一种不寻常的高转变材料，这种陶瓷氧化金属材料在一定的温度下（-196℃)就会失去电子阻力达到超导状态。高温超导陶瓷氧化金属材料的出现，使人们第一次可

3、在液氮温区应用超导材料，从而引起了科学界的高度重视，成为20世纪80年代最重大的科技成果被载入史册。在寻找高温超导体的同时，科学家试图对物质的这种特性做出理论解释。早在1935年，物理学家伦敦就提出，应基于量子理论来解释物质的超导现象。他的理论预言之一就是通过一个超导环的磁通量应是量子化的。这一预言在1962年被实验所证实，不过一些数据进行了修正。1957年，美国伊利诺斯大学的库拍教授和美国物理学家巴丁·施里弗共同提出了电子相互作用会形成所谓“CoPper”电子对，并以此来阐明为什么会出现超导现象。他们关于超导的这一微观理论被

4、称为Bcs理论，它成功地推论出大多数超导体的许多性质。三位科学家因此荣获了1972年诺贝尔奖。以后，科学家们在BCS理论的基础上又发展出了超导强祸合理论，从而解决了BCS理论与实验不符的矛盾。科学家还曾经试图用BCS理论来预测超导温度能否大幅度提高，不过大部分结论都是否定的。因而对新超导机制的设想不断涌现，对新体系的探索不断展开。到了1986年，米勒和贝德诺尔茨终于打破了寻找高温超导体的僵局:他们首次使物质的超导转变温度超过30K达到了35K，成为大量发现高温超导体的第一例，向世人展示了超导体广泛应用的美好前景。1987年，美

5、国科学家保罗·楚发现了另一种起始转变温度在-179℃的陶瓷材料。随后的发现便一发不可收拾，90K、110K、125K、135K……超导转变温度的纪录不断被刷新。高温超导体的发现，为超导材料的广泛应用开辟了广阔前景。超导体得天独厚的特性，使它可能在各种领域得到广泛的应用。但由于早期的超导体存在于液氦极低温度条件下，极大的限制了超导材料的应用。人们一直在探索高温超导体。1987年2月，美国休斯顿大学朱经武领导的研究小组和中国科学院物理研究所赵忠贤领导的研究小组独立地、几乎同时获得忆钡铜氧超导体，把超导转变温度一下子提高到90K。这

6、意味着把在液氦温度(4.2K)下才能使用的超导体变到了很容易实现的液氮温度(77K)。为了与原有的、在液氦温度下的超导体相区别，人们把氧化物超导体(T=77K)称为高温超导体。1.2超导体的基本概念1.2.1超导体基本性质1)零电阻效应:当冷却到一定温度以下时，超导体的电阻突然降为零，说明超导体从正常态进入超导态。超导体电阻降为零时的温度称为超导转变温度Tc。2)迈斯纳效应:超导体由正常态进入超导态后，其内部的磁感应强度总是为零，即不管超导体在常导态时的磁通状态如何，当样品进入超导态后，磁通一定不能穿透超导体。这一现象称为迈斯

7、纳效应，又称为完全抗磁性。将超导体放入外加磁场中，当磁场达到某一特定值后，超导体由超导态变为正常态，通常把破坏超导电性所需的最小磁场称为临界磁场Hc。零电阻效应和迈斯纳效应是超导电性的两个基本特性。这两个基本特性既相互独立又紧密联系，因为单纯的零电阻现象不能保证迈斯纳效应的存在，但它又是迈斯纳效应存在的必要条件。1.2.2第二类超导体的混合态特性根据界面能把超导体分为两类:第I类超导体和第n类超导体。第I类超导体界面能为正(或k<1/21/2)，只有一个临界磁场Hc，大部分元素超导体归于这一类。第二类超导体界面能为负(或k>1

8、/21/2)，有两个临界磁场HcZ，Hcz，一般化合物，合金超导体及铌，钒属于这一类。第I类超导体只存在一个临界磁场Hc，当外磁场H