【摘 要】
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自从发现高温RE-Ba-Cu-O(REBCO,RE为稀土元素如Sm、Gd、Y等)超导体以来,人们一直试图改善其超导性能以满足工程应用的需要。Sm-Ba-Cu-O具有较高的临界温度(Tc)和良好的超导性能,是REBCO系列中最有应用潜力的超导材料之一,备受关注。REBCO超导块材的制备方法包括固相烧结反应法、熔化生长法、顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)、顶部籽晶熔渗生长法(TSIG),后两者是目前制
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自从发现高温RE-Ba-Cu-O(REBCO,RE为稀土元素如Sm、Gd、Y等)超导体以来,人们一直试图改善其超导性能以满足工程应用的需要。Sm-Ba-Cu-O具有较高的临界温度(Tc)和良好的超导性能,是REBCO系列中最有应用潜力的超导材料之一,备受关注。REBCO超导块材的制备方法包括固相烧结反应法、熔化生长法、顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)、顶部籽晶熔渗生长法(TSIG),后两者是目前制备单畴REBCO超导块材的主要方法。本实验室在顶部籽晶熔渗生长法(TSIG)的基础上提出了RE+011 TSIG法,本文的实验都基于这个方法。1.采用Sm+011 TSIG法,以(1-x)(Sm2O3+1.2Ba Cu O2)+x BaCeO3为固相先驱块,制备了系列直径20 mm的单畴SmBCO超导块材。研究结果表明:当BaCeO3的掺杂量小于40 wt%时,均可制备出单畴SmBCO超导块材。(2)随着BaCeO3掺杂量x的增加,样品的磁悬浮力和俘获磁场均呈现先增大后减小的趋势,当掺杂量x=20 wt%时,磁悬浮力和俘获磁场均达到最大值21.13 N(77 K,0.5 T)和0.21 T(77 K);当BaCeO3的掺杂量达到30 wt%以上时,SmBCO超导体的最大磁悬浮力和俘获磁场均小于未掺杂样品的性能。(4)样品显微组织形貌表明,当BaCeO3掺杂量为x=20 wt%时样品内部的第二相粒子分布更均匀,且粒子的平均粒径最小。这些结果对进一步提高SmBCO超导块材的性能具有一定的指导意义。2.研究了多籽晶排布方式对直径d=40 mm的SmBCO超导块材生长形貌、磁悬浮力和俘获磁场的影响。实验发现采用表面2籽晶、表面3籽晶、表面2籽晶+1内部籽晶三种籽晶排布方式制备的SmBCO超导块材中,采用表面2籽晶制备的SmBCO块材的磁悬浮力最大为84.9 N(77 K,0.5 T),表面3籽晶制备的SmBCO块材的磁悬浮力为44.8 N(77 K,0.5 T),表面2籽晶+1内部籽晶制备的SmBCO超导块磁悬浮力为29.2 N(77 K,0.5 T)。采用表面2籽晶、3籽晶和表面2籽晶+1内部籽晶制备SmBCO超导块材的俘获磁场分别呈双峰、三峰和双峰分布,各样品的最大俘获磁场依次为0.360 T(77 K)、0.194 T(77 K)和0.120 T(77 K),后者性能较差的原因可能是由于其内部籽晶熔化所致。这些结果表明,采用多籽晶方法有利于制备大尺寸SmBCO超导块材,但在超导性能改进和提高方面仍需做大量工作。
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