题目：掺杂Gd2Ba4CuWOy和WO3对GdBCO超导块材的影响

顶部籽晶熔融织构生长法（TSMTG）是制备高质量单畴钇系超导块材的一种主要方法，其中，采用TSMTG法制备的单畴GdBCO超导体，因其较高的临界温度、较大的无阻载流能力和较强的磁通捕获能力，在超导磁悬浮列车、磁浮轴承、强磁场永久磁体、超导储能飞轮和超导电机等方面具有广泛的应用前景。为了进一步提高超导块材的性能，目前主要采用纳米掺杂来增强材料的磁通钉扎能力，改善超导体的性能。
本文采用传统的固相烧结工艺制备初始粉体和Gd2Ba4CuWOy(GdW2411)粉体。利用TSMTG法制备出了具有不同GdW2411掺杂含量的GdBCO超导块材，并对这类超导块材的表面形貌、磁悬浮力及微观结构进行了比较分析；其次，研究了在GdBa2Cu3O7-δ（Gd123）初始粉体中掺杂WO3粉体对GdBCO超导块材的影响，并对不同WO3添加含量样品的宏观形貌及微观结构进行了分析。
在初始粉体制备方面，采用三次烧结四次球磨相结合的方法获得了较纯的GdBa2Cu3O7-δ(Gd123)、Gd2BaCuO5(Gd211)、YBa2Cu3O7-δ(Y123)和Y2BaCuO5 (Y211)相初始粉体，它们对应的烧结温度分别为940℃、920℃、930℃和920℃。在新型第二相纳米粒子GdW2411粉体制备方面，系统的研究了其物相成份、微观形貌和粒径尺寸，并确定了其最佳烧结温度为1075℃。
GdW2411的掺杂量对单畴GdBCO超导块材的性能有明显影响，结果如下：在保持123:211=1:0.4摩尔比不变的情况下，当GdW2411掺杂含量x≤15wt%时，相应的样品均围绕籽晶生成了四个完整的扇区，单畴性良好；当x>15wt%时，样品中的GdBCO单畴区逐渐减小；当GdW2411掺杂量为20wt%时，样品表面失去光泽，表现出生长停滞的状态。通过对样品磁悬浮力的测试发现，随着添加量的增加，样品磁悬浮力出现先增大后减小的趋势，掺杂量为15wt%的样品的磁悬浮力最大。通过显微结构分析得到，纳米GdW2411粒子弥散分布于Gd123基体中，其平均尺寸为50nm～200nm。随着GdW2411掺杂量的逐渐增加，纳米粒子的密度增加并趋于均匀分布，其与基体Gd123形成的GdW2411/Gd123界面面积增大，样品的磁通钉扎能力增强，磁悬浮性能逐渐提高。但当GdW2411粉体含量大于15wt%以上时，样品中GdW2411粒子的密度越来越大，甚至出现团聚长大的现象，整个样品中非超导相过多，超导Gd123相减少，从而导致了样品磁悬浮力的下降。
通过对掺杂WO3单畴GdBCO超导块材表面形貌、微观结构的研究发现：从形貌上看，在Gd123: Gd211=1:0.4不变的基础上，当WO3掺杂量介于0wt%~0.6wt%时，均可制备出单畴性好的GdBCO超导块材；当掺杂量大于0.6wt%时，样品开始出现随机成核现象；当掺杂量等于2wt%时，样品围绕籽晶长成了一个四方形区域，没有全部长满。显微结构观察分析发现，WO3掺杂可以在样品中生成GdW2411纳米粒子。WO3添加量在0wt%~0.6wt%的样品，其内部GdW2411纳米粒子的平均粒径尺寸在逐渐减少，当掺杂量为0.6wt%时，GdW2411粒径尺寸达到最小值100nm，当掺杂量大于0.6wt%时，随着WO3掺杂量的增多，样品内GdW2411纳米粒子出现团聚变大的现象，因此，WO3的掺杂比例对GdBCO超导块材形貌有很大的影响。