● 摘要
YBCO高温超导块材由于较高的临界转变温度及优良的电磁性能被广泛应用于超导磁体,超导储能飞轮，超导磁悬浮等诸多方面。为了进一步提高临界电流密度Jc，，必须向块材中引入强的磁通钉扎中心，为此，科学家们通过掺杂、热处理、高能粒子辐照等方法在超导块材中引入有效钉扎中心，以提高块材的临界电流密度。实践证明，掺杂是引入磁通钉扎中心的非常有效的方法之一。
本文采用传统固态烧结法制备出了制备YBCO超导块材需要的初始粉体，包括YBa2Cu3O7-δ(Y123)、Y2BaCuO5(Y211)、BaCuO2(011)、Ba3Cu5O8(035)及新型第二相粉体Y2Ba4CuWOx（YW2411）。通过顶部籽晶熔渗工艺制备出了掺杂纳米粒子YW2411的YBCO超导块材，并对其宏观形貌、显微结构及磁悬浮力等进行了分析。其次，将晶体生长监控仪应用于研究YBCO超导块材的生长研究中，通过实况录像进行分析，准确的确定了晶体生长的温区以及晶体生长的速率等相关参数。
在制备YW2411掺杂的YBCO块材之前，需制备Y2Ba4CuWOx粉体。本文采用固相反应法，经多次球磨、多次烧结获得YW2411粉体，并对其物相成分、微观形貌、碳含量等进行了分析，最终确定了YW2411粉体的最佳烧结温度为1030℃。
对于掺杂YW2411的YBCO块材，通过SEM图像分析发现，在单畴的YBCO超导基体中，比较均匀的分布着Y2Ba4CuWOx颗粒，尺寸大约在150nm左右，比Y2BaCuO5颗粒要小的多。当掺杂量小于5wt%时，粒子尺寸小，以点状为主且分布均匀；当掺杂量大于5wt%时，YW2411粒子逐渐由点状变为针状。随着YW2411掺杂量的增加，样品的磁悬浮力先增大后减小。当掺杂量为5wt%时，磁悬浮力最大为33.6N。
利用晶体生长监控仪对YBCO高温超导块材的晶体生长过程进行了初步研究。确定了YBCO超导块材的成核温度在1010℃左右，生长温区在1010℃到980℃明显地缩短了YBCO晶体的生长时间，使得块材制备的效率大大提高。通过视频实验记录，研究了晶体生长的速率与晶体生长长度的关系，结果表明；块材的生长速率随着过冷度的增加先增大后减小。为研究YBCO晶体的生长理论提供了依据。