● 摘要
YBCO超导体一直是人们重点关注和研究的高温材料之一。采用顶部籽晶熔渗生长法（TSIG）能够制备出该类晶体材料，为了进一步提高其性能，就必须在YBCO超导块材中形成有效的磁通钉扎中心，进而提高超导块材的临界电流密度和磁悬浮力。已有的实验结果证明，非超导的第二相粒子掺杂是在YBCO超导块材中引入磁通钉扎中心的主要方法之一，这种方法操作简单、成本低并能很好的改善块材的性能。
本文采用TSIG法，通过在固相源Y2BaCuO5（Y211）粉体中掺杂SnO2、MgO的形式，制备出了掺杂不同比例SnO2和MgO的系列单畴YBCO超导块材，并分别研究了这两种氧化物掺杂对样品生长形貌、微观结构和磁悬浮力的影响。
研究了SnO2的掺杂对YBCO超导块材的生长形貌、微观结构及其磁悬浮力的影响。对所制备直径为20mm样品的磁悬浮力测试发现，样品的磁悬浮力先随着掺杂量的增加而增加，但当掺杂量达到一定值后，就会随着掺杂量的增加而呈现下降的趋势。当SnO2的掺杂量为x=0.7wt%时，相应样品的磁悬浮力最大约为36.0N。通过对SnO2掺杂样品显微结构的观察发现，在超导样品基体中，Y211粒子的平均粒径大小随着SnO2掺杂量的增加，表现出先减小后增大的趋势。当x=0.7wt%时，Y211粒子的平均粒径越为1.2μm；当掺杂量大于或小于0.7wt%时，Y211粒子的平均粒径都大于1.2μm，这与样品的磁悬浮力的测试结果一致。因此SnO2最佳得掺杂量为0.7wt%。
研究了掺杂MgO对TSIG法制备YBCO超导块材性能的影响，如对晶体的生长形貌、微观结构和磁悬浮力的影响。通过对宏观生长形貌的分析发现，当掺杂量在0~1.0wt%时，块材的表面都有明显的十字花纹，有较好的单畴形貌。对所制备样品的磁悬浮力测试结果表明，当掺杂量为0wt%和0.05wt%时，样品的磁悬浮力约为13.8N和16.6N，而当掺杂量为0.1wt%，样品的磁悬浮力达到最大值，约26.3N。之后，随着掺杂量继续增加时，样品的磁悬浮力反而呈下降趋势，当掺杂量为1.0wt%时，样品的磁悬浮力几乎为零。这与Mg离子替换YBCO晶格中Cu离子引起的临界温度下降密切相关。