题目：GdBCO超导块材制备方法改进研究

从高温超导材料的发现至今已有26年，在这些年中，人们在高温超导材料的块材、带材以及薄膜的制备方法和性能方面做了大量的研究。在REBCO超导块材系列中，由于GdBCO超导体具有较高的临界温度、较大的无阻载流能力和较强的磁通捕获能力，使得其在超导磁悬浮列车、磁悬浮轴承、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。
目前高温超导块材正在逐渐向实用化阶段迈进，因此简单灵活的制备方法、低廉的生产成本、高成功率的制备技术等都是人们追求的目标。
本文利用BaCuO2（011）、Gd2O3和CuO作为制备GdBCO超导块材的初始粉体。其中，011粉是本实验室采用三次烧结，四次球磨的固态反应法获得的，每次烧结的温度均为910℃，每次烧结时间均为24小时。
本文采用顶部籽晶熔融织构法（TSMTG）制备单畴GdBCO超导块材。将Gd2O3粉、011粉和CuO粉按照GdBa2Cu3O7与Gd2BaCuO5的比为1：x混合，其中x分别取0.2、0.4、0.6、0.8、1.0，经过均匀混合后压坯、把坯体放在晶体生长炉中进行晶体生长，获得具有不同组分配比的单畴GdBCO超导块材。通过观察这组超导块材的宏观形貌发现，当x=0.2、0.4时，超导块材的中心区有略微的凹陷，当x=0.6、0.8、1.0时，超导块材表面比较平整，没有凹陷的迹象，并且形貌保持良好。通过对样品磁悬浮力的测试发现，随着x的增大，样品的磁悬浮力出现先增加再减少的规律，当x=0.4时样品的磁悬浮力最大28.53N，因此制备GdBCO超导块材的最佳配比为x=0.4。使用此种方法，只需烧结一种011粉，克服了传统方法必须同时制备GdBa2Cu3O7与Gd2BaCuO5两种粉体的高成本和低效率，大大提高了实验效率，并降低了实验成本。
通过扫描电镜（SEM）对GdBCO超导块材的微观形貌进行分析发现，用此种方法烧结出的超导块材，其内部的第二相粒子尺寸出现明显的两极分化现象，大粒度的为Gd211粒子，平均尺寸在10μm左右，小粒度的粒子，尺寸可以进入到纳米级别，平均尺寸在300nm左右，且分布均匀。
在研究GdBCO超导块材捕获磁通方面，通过改变外加脉冲磁场的磁感应强度对样品进行充磁，并研究其捕获磁通特性，发现随着脉冲磁感应强度的增大，捕获磁通先增大再减小，同时当脉冲磁感应强度达到某一值时，捕获磁通的分布出现分裂，这与样品的晶体结构密切相关。
同时用顶部籽晶熔渗生长（TSIG）方法，将Gd2O3粉和BaCuO2（011）粉按1:1混合作为固相，Gd2O3粉、BaCuO2粉、CuO粉按1:10:6混合作为液相，生长出一组液相用量不同的超导块材。通过测试发现，随着液相使用量的增多，超导块材的最大磁悬浮力从最初的10N增加，一直增大到35.75N。
本文也对GdBCO超导块材生长所用籽晶做了进一步研究。采用顶部籽晶熔融织构法（TSMTG），在传统的NbBCO籽晶下面放一个小的具有一定厚度的GdBCO方块坯体作为过渡层，通过适当的热处理过程后，可获得一种复合型新型籽晶，这种新型籽晶可重复利用，这样不仅可以控制超导块材晶体的生长取向，还可高成功率的引导GdBCO超导块材生长，成功率接近100%。实验还发现，这种方法可以过滤掉初始NbBCO籽晶存在的缺陷，达到对单畴超导块材生长的成功引导。使用这种方法既节省了籽晶的使用成本，又提高了超导块材生长的成功率，对制备大尺寸超导块材具有重要意义。