高温涂层超导基带及ybco超导膜的织构研究

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1、捅要摘要为了推进高温超导带材的实用化进程，本文对用于涂层高温超导镀膜的Ag基带、Ni-W合金基带及Ni．W合金复合基带的制备工艺和织构形成规律进行了系统的研究和探讨，同时研究了YBCO薄膜与不同取向Ag基底的外延关系。1．Ag基带的织构研究首先对未脱氧Ag的形变及再结晶织构的形成规律和形成机理进行了研究，制备了各种织构取向的银基带，得到了不同织构银基带的稳定制备工艺，如{100}<100>取向，(012}<100>+{124}<358>取向和{110)<211>取向，并对各种取向的形成机理进行了探讨．重点对脱氧Ag的织构进行了深入的研究和探讨，通过系统研究总变形量、

2、退火温度、退火气氛、退火时间、退火方式及初始Ag中的氧含量等因素对脱氧Ag形变织构和再结晶织构形成的影响，得到了制备{110}<110>织构Ag基带的稳定工艺。采用x射线衍射、背散射电子衍射和透射电镜等多种分析手段，对脱氧银中形变和再结晶织构的形成规律和形成机理进行了深入的探讨。提出新的晶粒长大机制，认为在晶粒长大过程中的界面移动是以密排面向相邻晶粒非密排面推进。大角度晶界的迁移是靠界面上原子的扩散，也就是界面两侧原子交换位曼形成不平衡的原子沆，使一方面晶体长大而另一方面晶体收缩。晶界的移动取决于晶界两侧的晶体取向，如晶界一侧为密排晶面，而另一侧为非密排面，则当一个

3、原予从非密排面迁移到密排面时将使能量降低，能量的降低成为晶界迁移的驱动力而使密排面长大．脱氧Ag中强{l10}<110>取向是在高温退火下形成的，高温下晶粒长大只能沿板面方向二维生长，因此密排面垂直于长大方向的取向容易生长。对于{110}<110>，有两对{11l}面垂直于板面，故晶粒长大的结果是{110}<110>增强而{023}<032>等在再结晶初期形成的其它取向消失。2．用准分子激光方法在不同取向Ag衬底上沉积超导膜的研究为了研究YBCO薄膜与Ag基底的外延关系，确定最适于YBCO薄膜外延生长的Ag基底的织构类型，采用PLD方法在不同取向的单晶和多晶织构Ag

4、基底上沉积了YBCO薄膜。在(100)、(110)和(111)单晶上都可以得到具有很好c取向的YBCO膜，但在(1lO)单晶上外延生长的YBCO超导薄膜具有很好的面内取向，在(100)Ag单晶上可以北京工业大学工学博士学位论文形成两种面内取向，而在011)Ag单晶上沉积的YBCO超导薄膜的面内取向分散．在{100}<100>，{110}<211>，{llO}，{012}+{124}<358>等多晶织构银基带上外延了YBCO薄膜，实验证明{110}<110>取向和{110}<211>取向的双轴织构的银基适合具有双轴织构的YBCO超导薄膜的外延生长。

5、研究发现：在(100)、(110)、(111)或(012)面的Ag基底上沉积的YBCO膜具有共同的规律，即YBCO晶体的a或b轴平行于Ag的[001]或[110]方向，因此可以得到双轴织构的YBCO膜。而且由于在Ag的(110)面上[001]和[110]方向相互垂直，所以在其上外延生长的YBCO晶体只具有单一的织构取向，故(110)面的银基底最适合单一取向YBCO晶体的外延生长．3．Ni合金基带的织构研究本文采用放电等离子烧结方法制备Ni．w合金材料和双层及多层的Ni-W复合材料，得到成分均匀、晶粒细小并具有高密度的Ni．W合金块和复合块，同时使制备过程简单化和快速

6、化，此为国内外首次采用该方法制备Ni-w合金材料。通过系统研究总变形量、退火温度、退火时间、退火方式和原材料纯度等因素对合金基带形变和再结晶织构的影响，探讨了Ni．W合金形变和再结晶织构转变规律。得到了制备具有很强立方织构的Ni．3％W合金基带，Ni．5％W合金基带的稳定工艺。为了制备具有低磁性的立方织构高W含量Ni-W合金基带，通过改进形变方法，提高了w量较高的Ni．W合金形交织构中有利于立方织构形成的C取向和S取向的强度，降低不利于立方织构形成的B取向和G取向的强度。并因此得到了具有很强立方织构的Ni-7％W合金基带和一定强度立方织构的Ni一9．5％W合金基带。

7、为了降低Ni．w合金基带的磁性能，提高基带的机械强度，同时又保证基带表面具有很强的立方织构，以满足YBC0超导膜外延生长的要求，开展了复合基带的探讨，系统研究复合Ni-W合金基带的制备工艺和技术，所研制的双层及多层Ni．W复合材料既具有单一取向的表面立方织构，又具有很低的磁性和很高的强度，而且复合带的界面为高强度的冶金结合，为YBCO超导带材制备提供了具有很好立方织构的基带材料。关键词：织构；YBCO涂层超导：Ag；Ni-W，复合Ni-W合金基带ABSTRACTInordertoacceleratethe删硎伽processofc,oatedsupercondu