定向凝固制备ybco高温超导氧化物的工艺探索及组织分析

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1、摘要摘要YBa2Cu307.s(简称YBCO或Y123)高温超导体由于其高的转变温度和大的临界电流密度而在超导磁悬浮、超导电机及超导飞轮等方面有着许多潜在的应用。由于YBCO的晶体结构各向异性，要使临界电流密度达到实用水平，首先要使晶体择优取向。而定向凝固技术可使材料显微结构按择优生长方向规整排列，获得定向或单晶组织，故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。本文系统研究了利用定向凝固技术制备YBCO高温超导体的工艺过程，分析了YBCO形成机制并且对不同工艺参数下的微观组织进行了理论与实

2、验研究。1.自行设计并研制了一台氧化物定向凝固装置。该设备主要由加热系统、抽拉系统及控制系统组成。可以实现氧化物高温超导材料的定向凝固制备工艺，抽拉系统可以在较大范围内连续调节，且抽拉过程平稳可靠，在低速下无爬行蠕动现象。2.设计了一套专用模具，并利用此模具成功压制了2X2X120mm棒状试样。3.采用固相反应法制备出先驱粉末，并制备出YBCO棒状先驱体。4.在不同的工艺参数及不同的原始组分下对试样进行了定向凝固实验，并成功制备出了高度取向排列的YBCO高温超导体，其临界转变温度T。为92.5K.5.定向凝

3、固YBCO高温超导材料的组织分析。分析结果表明:较低的抽拉速率有利于高质量晶体的生长，过长的保温时间易使液相流失，Y211粒子长大，不利于Y123的生长。均匀分布的细小Y211粒子会使片层厚度变薄。关键词:定向凝固，包晶反应，YBCO，组织分析西北「业大学硕十学位论文ABSTRACTDuetothehightransitiontemperatureandthequitehighcriticalcurrentdensity,theYBa2Cu307-h(YBCOorY123)superconductorcan

4、beappliedformanypotentialaspects,suchassuperconductingmagneticsuspension,superconductingmotorandsuperconductingflywheel.Itisimportantthatasuperconductorwithakindoforientationcrystalmustbeobtainedsothatithasanavailablecriticalcurrentdensity.Aresearch,whichi

5、spreparinghightemperaturesuperconductorwithstrongeranisotropismbytheunidirectionalsolidificationmethod,isbeingpaidmoreatention.Thistechnologycanmakethemicrostructureofmaterialtobealignedexactlyalongwiththepreferentialorientationandthencanobtainunidirection

6、aldomainsorsinglecrystal.Bytheunidirectionalsolidificationtechnology,thepaperstudiedthepreparationprocessingoftheYBCOhightemperaturesuperconductor,discussedtheformationmechanismofYBCO,andanalyzedthemicrostructuresobtainedbydiferentexperimentparametersonthe

7、oryandexperiment.Themainresultsareasfollows:l.Akindofunidirectionalsolidificationequipmentforoxidewasdesignedandmadebyselves.Thesystemoftheequipmentmainlyincludesheatingunit,pullingunit,andcontrolunit,etc.Theequipmentisusedfortheunidirectionalsolidificatio

8、nprocessingofhighcriticaltemperatureoxidesuperconductors.Duringtheprocessing,thepullingunitcanbeadjustedatwide-continuous-rangeandworkstablyandreliablywithoutthephenomenaofcrawlingandwormingunderlowpullingvel