鉍鍶鈣銅氧系超導復合材料的制備方法
【專利說明】鉍鍶鈣銅氧系超導復合材料的制備方法
[0001]本發(fā)明涉及一種鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導體復合線材、帶材、板材以及其它型材的制備技術(shù)。
[0002]自從金屬氧化物超導體問世以來，全世界掀起了高溫超導體研究的熱潮與競爭，各種高溫金屬氧化物超導體相繼涌現(xiàn)。目前已有許多科學家和研究人員投入到高溫氧化物超導材料的實用化研究中，并取得了一系列成果。以往，實用超導材料一般都制備成復合材料。即除了超導體本身外，還包襄含穩(wěn)定化材料、絕緣材料，有時還需加固材料以提高其機械性能。由于氧化物高溫超導材料具有陶瓷脆性以及對氧含量的敏感性，給成材帶來極大困難。例如，制備釔鋇銅氧系高溫陶瓷超導復合材料時高溫燒結(jié)過程中，超導氧化物將與包套材料進行反應，影響其超導性能，甚至使之失超。更為嚴重的是，釔系氧化物超導材料的氧含量隨溫度的變化而變化。高溫(>900°C)燒結(jié)時，為低氧的非高溫超導四角相。因此，
S.Jin等人在1987年的美國MRS會議上公開了一種用銀作包套的釔鋇銅氧復合超導材料制備方法。此后，YasuzoTANAKA等人在1988年日本應用物理雜志上公開了一種銀包套釔鋇銅氧復合超導線圈的制備方法(YBCO Superconducting Coils Operated at NitrogenTemperature.Japanese Journal of Applied.Physics, Vol.27, No5,Mayl988, PP.L799-L801)。這種用銀作包套的方法主要是利用了銀具有的二個特性，1.銀在釔鋇銅氧系超導材料中并不影響它的超導電性；2.銀可固溶氧，因而在冷卻過程中可以從環(huán)境中吸氧，進而被釔鋇銅氧超導體吸收，使其變成富氧的正交超導相。利用銀的這些特性，日本科學家已將銀用作其它金屬氧化物系超導材料的包套。除此之外，用其它金屬或合金作高溫氧化物超導材料的包套目前尚未見報導。本發(fā)明提供了一種使用多種金屬或合金作鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導材料包套的制備方法。為制備零電阻溫度約IlOK左右的鉍鍶鈣銅氧系高溫超導體復合線材、帶材、板材以及其它形狀的型材開辟了一條實用化道路。
[0003]本發(fā)明的目的是，利用鉍鍶鈣銅氧系超導材料在低于800°C，其氧含量基本不變，較低溫度(小于800°C)可燒結(jié)以及不易與包套材料反應的特性，用銅、鎳、銀或銅合金、鎳合金，不銹鋼或其它金屬或合金作包套，制備實用的各種鉍鍶鈣銅氧系復合超導體型材。
[0004]本發(fā)明的工藝過程說明如下:
[0005]首先，按美國阿貢實驗室公開的《結(jié)晶鉍鍶鈣銅氧玻璃110K超導性》文獻(110KSuperconductivity Crystallized B1-Sr-Ca-Cu-O Glasses,Dongiu SHI, Monica BLANKetal,PyhsicaC156, 1988，p822_826)，將 Bi203、SrC03、CaC03 和 CuO 粉末按一定的 B1、Sr、Ca、Cu原子比混合研磨，預燒，再研磨，壓制，燒結(jié)成零電阻溫度約為IlOK的鉍鍶鈣銅氧系超導體。繼而，將燒結(jié)后的超導體研磨成粉體裝入用銅、鎳、銀或銅合金、不銹鋼或其它熔點大于800°C的金屬或合金包套中，經(jīng)室溫冷加工或溫度低于800°C的熱加工，拉絲或軋制成高密度且有擇優(yōu)取向的各種型材，最后，將復合型材在650-800°C溫度下。保護氣氛(氮、氬、氖)或真空中燒結(jié)10-15小時，隨爐慢冷。便制備成臨界轉(zhuǎn)變溫度約為110K的，高臨界電流密度的鉍鍶鈣銅氧系實用超導復合材料。
[0006]本發(fā)明的優(yōu)點是，不但可用銀作鉍鍶鈣銅氧系超導體的包套。而且可用其他熔點大于800°C的金屬或合金作為包套制備超導復合材料。其次，由于包套復合超導材料經(jīng)拉絲，乳制等工藝過程，超導體更致密且呈擇優(yōu)取向，因而大大提高了電流密度；由于鉍鍶鈣銅氧系超導體在低于800°C時，氧不易逸出，型材燒結(jié)中無需從外界吸氧，因此，可用價格較為便宜的金屬或合金作包套，使成本大大降低；另外，本發(fā)明工藝可實現(xiàn)一次燒結(jié)快速成材，避免了目前人們普遍采用銀作包套進行高溫燒結(jié)，低溫長時間吸氧過程。
[0007]下面具體說明符合本發(fā)明工藝主題的實施例:
[0008]首先，按一定的B1、Sr、Ca、Cu原子比，將Bi203、SrCO3, CaCO3和CuO粉體充分混合、研磨，然后在850°C條件下，對粉體進行預燒24小時，預燒后，再研磨，壓制成塊體，在850-880°C條件下，燒結(jié)320小時，制成零電阻溫度約為IlOK的鉍鍶鈣銅氧超導體，再研磨成粉體，備用。復合超導材料的包套采用紫銅管制備鉍鍶鈣銅氧系超導復合型材時，把備用的超導粉體灌裝入外徑8毫米，內(nèi)徑6毫米的紫銅管中，且使超導粉體在管中達到充實、緊密。然后封閉紫銅管兩端，經(jīng)冷拉、乳制成厚約為0.3毫米、寬約為3毫米的帶材，最后，把加工成形的帶材置入真空或保護氣氛(氮氣、氬氣。氖氣)中，在小于750°C條件下燒結(jié)15小時，隨爐慢冷，使制備成臨界轉(zhuǎn)變溫度約為IlOK的鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導復合帶材。
[0009]如上，用同樣工藝方法可制備出其它各種不同形狀和要求的鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導復合材料。
【主權(quán)項】
1.一種鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導復合材料的制備方法，包括鉍鍶鈣銅氧系高溫超導粉體的制備工藝，其特征在于: A、在銅、鎳、銀或銅合金,鎳合金,不銹鋼或其他金屬或合金包套材料中充實,緊密地灌裝鉍鍶鈣銅氧系超導粉體。 B、冷加工或熱加工灌裝好超導粉體的復合材料成各種型材； C、鉍鍶鈣銅氧系高溫超導復合型材的燒結(jié)溫度為650-800°C;燒結(jié)時間為10-50小時，保護氣氛為氮、氬、氖或其他保護氣體或真空，冷卻為隨爐慢冷。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導復合材料的制備方法，其特征在于包套金屬材料的熔點大于800°C。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導復合材料的制備方法，其特征在于熱加工采用的溫度小于800°C。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種鉍鍶鈣銅氧系高溫陶瓷超導復合材料的制備技術(shù)。包括制備超導粉體，在金屬或合金包套中灌裝超導粉體，冷、熱加工成型材，型材在真空或保護氣氛中，低于800℃溫度下燒結(jié)以及隨爐慢冷等工藝。使用本發(fā)明工藝制備超導復合材料，既避免了超導體氧濃度的改變，也避免了超導體與包套的反應，且超導復合材料致密，臨界電流密度高，超導晶粒呈擇尤取向。是一種實用的鉍鍶鈣銅氧系超導復合材料的制備方法。
【IPC分類】C04B35/45, H01B12/00, C04B35/622
【公開號】CN105585315
【申請?zhí)枴緾N201410562600
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】蘭毅
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月21日