ybco定向凝固过程中的晶体生长与控制

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1、摘要摘要定向凝固技术在制备高临界电流密度的YBa2Cu307．5(简称YBCO或Y123)高温超导体上的成功表现，使得利用此技术制备具有强各向异性的高温超导体的研究受到了高度重视。本文系统研究TN用定向凝固技术制备YBCO高温超导体的工艺过程，对不同工艺参数下的微观组织进行了理论与实验研究，并且分析了YBCO晶体的生长机制系统研究了定向凝固法制备YBCO的工艺过程，其中包括了先驱粉末的制备工艺，以及预制棒材的制作，利用温度记录仪测试了加热炉的温度分布曲线，并成功获得了高度取向排列的片层组织，在此基础上，通过在不同凝固参数

2、下的定向凝固实验研究不同工艺参数对组织的影响规律。研究发现：较低的抽拉速率有利于高质量晶体的生长；在保证晶体质量的同时，较高的抽拉速率更容易控制晶体的取向。我们通过金相显微镜，扫描电镜等分析手段，观察并分析了YBCO块材晶体在微观结构上的各项异性、基体中211粒子的分布及作用，以及样品中存在的裂纹和孔洞及其形成原因等，211粒子的含量影响123晶体的生长，改善显微组织。均匀分布的细小Y211粒子会使片层厚度变薄，晶界连通性改善。YBCO块材中存在的裂纹及孔洞是阻断超导电流的缺陷，弥散分布的细小的211粒子可以减小样品中的

3、裂纹。采用降低粉末中碳含量的方法，可以很好的避免孔洞的发生。此外，211粒子除了改善显微组织外，还在超导体中引入应力场及位错作为磁通钉扎中心。分析了Y123晶体的形核机制，对Y123晶体的界面形态及长大方式作了初步判定，通过本章的试验分析表明，Y123相不是在211表面形核，Y123相从液相中形核并长大。通过因子口初步判定了Y123晶体的界面形态，判定了a-b面为光滑界面，a-C面或者b-e面为粗糙界面。并且在实验中观察到了a-b面基于光滑界面的层状生长方式。关键词：定向凝固；YBCO；工艺研究：组织分析；晶体生长两北一

4、L业大学1：学碱士学位沦定ABSTRACTSincetheunidirectionalsolidificationtechnologyhasmadeagreatSHCCeSSinimprovingthecriticalcuFi．=entdensityofYBa2eu307．6(YBCOorY123)superconduetoLalotsofresearchershavebeenengaged溉thiskindofworksWi瞧abudget．Bytheunidirectionalsolidificationtechno

5、logy,thepaperstudiedtheprep嚣ationprocessingoftheYBCOhightemperaturesuperconductor,discussedtheformationmechanismofYBCO，andanalyzedthemicrostmcturesobtMnedbydifferentexperimentparameterson髓heoryandexperiment。WeinvestigatedtechnicalprocessofYBCOsuperconductingrodsb

6、yunidirectionalsolidification．Itincludespreparationmethodofpioneerpowerandpreparationofpioneerrod，．ThematerialsgrOwnbythesemethodsshowahi蚨每alignedstructureandfewweaklinks．Westudiedthedependenceofmicrostructttreonthetravelingrate，Theresultsshowthatthelowertravelin

7、grateisbenefitforthegrowthofcrystal．WeanalyzedthemicrostructureofYBCO．Itwasdiscoveredthatbofflkindsofhulksandthelayercrystalv髓anisotropic．BytherecallsofsystematicalstudyontheunidirectionalsolidificationYBCOwithdifferentinclusions,impo髓antrotesofdispersivedistribu

8、ted211particlesOllsuppressionmicrocracks，affectingthecrystalgrowth。ThereX矬--l'ecracksandholesconcLRTenceinthecrys妇I。Theholesweretheobjectionsforblockingthecurr