题目：大尺寸单畴YBCO超导块材的制备及超导性能的研究

单畴YBCO超导块材在诸多高新技术方面有着非常诱人的应用前景。但要使它早日进入实际应用领域，还需要进一步提高其磁场俘获能力和磁悬浮力。

顶部籽晶熔融织构生长法(TSMTG)和顶部籽晶熔渗生长法(TSIG)制备的样品具有较大磁悬浮力和较高临界电流密度，它们是目前制备高质量、大尺寸单畴YBCO超导块材最常用的两种方法。但它们同样存在诸多问题，用TSMTG法制备的样品容易发生收缩、变形、内部存在大量的气孔及液相严重流失等；采用TSIG法需要制备YBa2Cu3Oy(Y123)、Y2BaCuO5(Y211)与BaCuO2三种先驱粉体，而每种先驱粉体的制备时间约为一周，因此TSIG法更复杂且费时。为了解决这些问题，本实验室在TSIG法上加以改进，发明了新TSIG法，该新方法仅需要制备BaCuO2先驱粉体。我们将TSIG法中的Y211相固相源直接用Y2O3和BaCuO2的混合粉体代替；将TSIG法中由Y123和Ba3Cu5O8(BaCuO2:CuO按摩尔比3:2)混合而成的液相源直接用Y2O3、BaCuO2和CuO的混合粉替代。

本文先采用新TSIG法成功制备出直径20mm的单畴YBCO超导块材，且与传统TSIG法制备的相同直径样品进行对比。在新TSIG法的优点上，初步对大尺寸单畴YBCO超导块材的制备进行了探究。然后，为解决样品制备过程中存在的液相源残留的浪费问题，研究了不同配比液相源对YBCO超导块材的影响。最后，研究了沿径向的切割长度对YBCO超导块材性能的影响。

通过对采用新TSIG法与传统TSIG法制备相同直径(20mm)样品的对比发现：①采用新TSIG法缩短了制备先驱粉体的周期；②采用新TSIG法可显著提高晶体的生长速率，缩短了制备样品的时间；③采用新TSIG法制备样品的磁悬浮力达38N(77K, Φ20mm, 0.5T)，明显高于用传统TSIG法制备样品的23N(77K, Φ20mm, 0.5T)；④采用新TSIG法制备样品的捕获磁通密度为0.326T(77K, Φ40mm, 0.5T)，是传统TSIG法制备样品的2.48倍；⑤采用新TSIG法制备样品的Y211粒子的粒径更小且分布更加均匀。因此，新TSIG法不仅能极大地降低单畴YBCO超导块材的制备成本，还能大幅度提高样品性能。

对采用新TSIG法制备的直径30mm、40mm、59mm和93mm的大尺寸单畴YBCO超导块材的研究发现：①直径30mm样品的磁悬浮力为80N(77K, Φ30mm, 0.5T)，力面密度为11.3N/cm2；②直径40mm样品的生长时间为90h，其磁悬浮力为134 N(77K, Φ30mm, 0.5T)，力面密度为10.6 N/cm2；③直径59mm样品的生长时间为100h，远低于其他制备法制备相同直径样品的时间，其磁悬浮力为238 N(77K, Φ40mm, 0.5T)；④直径93mm样品的生长时间为200h，远低于其他制备法制备相同直径样品的时间。结果说明，新TSIG法不仅能满足大尺寸样品制备中对大量先驱粉体的需求，而且能成功制备大尺寸样品。

对以Y2O3+1.2BaCuO2混合粉为固相源、以不同配比Y123:Ba3Cu5O8=1:X (X=1、2、3、4、6、8、10、12)转换为Y2O3、BaCuO2和CuO混合粉为液相源制备的系列YBCO超导块材的研究发现：①不同液相源对样品的顶部形貌影响不大，样品都具备单畴特征；其差别是随着液相源中BaCuO2和CuO粉体的增加，样品中心处向外突出的幅度逐渐增加，直径逐渐增大且上小下大的特征逐渐明显，液相残留也逐渐较少。②样品的磁悬浮力先是随配比的增加而逐渐增大且在X=3时有最大值35.6N，之后逐渐减小；在X=3、4、6、8时，出现超导块材取得最大磁悬浮力的液相源均匀区。③样品的捕获磁通密度先是随着配比的增加而逐渐增大且在X=3时达到最大值0.355T，然后逐渐减小。

研究沿径向的切割长度对YBCO超导块材性能的影响发现：①随着切割长度L的增加，样品的磁悬浮力逐渐减小，从32.63 N下降到19.59 N，减小了13.04N。②随着切割长度L的增加，样品的捕获磁通密度逐渐减小，从0.281T下降到0.102T，减小了0.179T；且分布图形逐渐被等分。这说明任何窄槽或裂缝都将导致样品性能的减小。