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题目:Y2Ba4CuWOx掺杂对单畴YBCO块材微观结构及超导性能的影响

关键词:单畴,熔融织构法,磁通钉扎,纳米YW2411,磁悬浮力

  摘要



摘 要

高温超导体不仅具有较高的临界转变温度,而且有较强的磁通捕获能力,这使得超导体在实用化方面有广泛的应用前景。强的磁通钉扎能力是提高超导性能的关键,研究者发现超导体基体中的缺陷可以作为磁通钉扎中心,起到一定的磁通钉扎作用。其中,第二相粒子掺杂是提高超导体磁通钉扎能力最有效的方法之一。

为了研究掺杂Y2Ba4CuWOx(YW2411)对单畴YBCO超导块材磁通钉扎能力的影响,采用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)制备出了掺杂纳米YW2411的单畴YBCO块材。通过实验发现不同量的YW2411掺杂会对样品的宏观形貌及磁悬浮力产生不同的影响。在限制Y211粒子大小的尝试中,CeO2掺杂是实际当中经常使用的一种方法。为了明确CeO2掺杂的实际作用,我们同样应用顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)来制备掺杂不同含量CeO2的单畴YBCO超导块材,最后利用电镜扫描来分析实际掺杂效果。

Y2O3掺杂能够制备出形貌良好的单畴YBCO超导块材,能够抑制推动效应,使Y211粒子均匀分布。实验证实Y2O3掺杂样品可以获得高的捕获场和磁悬浮力。因此在制备YW2411掺杂样品时,我们采用Y2O3来代替Y211的直接掺杂,分析了Y2O3掺杂对材料的结构影响。

顶部籽晶熔融织构法(TSMTG)制备YBCO超导块材所需各种粉体均用固态烧结法制备。YBa2Cu3O7-x、Y2BaCuO5、Yb1.8Ba2.4Cu3.4Ox的烧结温度分别为920℃、920℃、910℃。单相Y2Ba4CuWOx粉体呈黄褐色,烧结温度为1020℃。XRD测试结果证实所得粉体为纯净的单相Y2Ba4CuWOx 。各种粉体均采用三次烧结,四次研磨的方法,每次烧结时间为24小时。

通过实验和一系列分析,我们发现当YW2411掺杂量x≤14时,样品基本可以生长成单畴的超导块材,且样品的磁悬浮力随着YW2411掺杂量的增加先增大后减小。当x=2wt%时,样品磁悬浮力最大。样品的电镜扫描结果(SEM)表明成功地在YBa2Cu3O7-x(Y123)基体中嵌入了YW2411粒子。YBCO超导材料沿C轴具有层状结构,通过SEM对样品这一结构结构进行了观察,分析了不同粒子的嵌入情况。本文同样制备了掺杂Y2O3的单畴YBCO超导块材。分析了掺杂对样品宏观形貌的影响,并利用扫描电镜观察了Y2O3掺杂样品的微观结构,与Y211掺杂相对比,发现Y211粒子大小及分布有显著不同。

 

关键词:单畴,熔融织构法,磁通钉扎,纳米YW2411,磁悬浮力