釔鋇銅氧-鉍鍶鈣銅氧磁懸浮屬性及相應(yīng)制備工藝研究.pdf

1、為了制備結(jié)構(gòu)性能良好，且磁懸浮性能優(yōu)越的銅氧高溫超導(dǎo)材料，為其應(yīng)用創(chuàng)造進(jìn)一步研究條件，本文主要從材料的制備工藝和性能測量分析上進(jìn)行深入研究。首先，為減小氣氛場和溫度場分布不均勻?qū)悠窡Y(jié)質(zhì)量的影響，通過軟件進(jìn)行理論模擬，進(jìn)而設(shè)計多孔板，改進(jìn)了燒結(jié)爐的結(jié)構(gòu)；其次，為了研究高溫超導(dǎo)材料的磁懸浮性能，采用優(yōu)化方案制備了YBa2Cu3O7-δ(YBCO)和鉍（鉛）鍶鈣銅氧（BPSCCO）兩種高溫超導(dǎo)樣品，且通過多種表征手段，以對比判斷材料樣品各

2、性能的優(yōu)劣。最后，對制備出的高質(zhì)量、高性能的兩種材料進(jìn)行磁懸浮性能的測量，分析影響其磁懸浮性能的因素，進(jìn)而為材料在應(yīng)用中如何選擇和提高其磁懸浮力提供實驗依據(jù)。本文研究獲得了以下結(jié)論：
　?。?）在材料制備過程中，由于燒結(jié)爐腔內(nèi)的氣場和溫度場分布直接影響著材料燒結(jié)質(zhì)量，我們針對該影響因素進(jìn)行了深入研究。我們先從理論研究入手，使用Solid Works軟件進(jìn)行模擬計算，進(jìn)而設(shè)計制作多孔板，將兩層多孔板放置于燒結(jié)爐進(jìn)氣孔處，實驗效果表明

3、，改進(jìn)后的燒結(jié)爐由于氣流和溫度分布均勻，燒結(jié)超導(dǎo)樣品的質(zhì)量明顯提高，而且同爐放置三層樣品燒結(jié)質(zhì)量等同。該項成果已經(jīng)申請專利。
　?。?）在制備YBCO超導(dǎo)多晶塊工藝的基礎(chǔ)上，設(shè)計不同前驅(qū)溶液配制的方案，采用低氟-MOD優(yōu)化工藝制備其薄膜樣品。通過掃描電鏡（SEM）、X-射線衍射（XRD）、超導(dǎo)臨界轉(zhuǎn)變溫度（R-T）及臨界電流密度（Jc）等多種表征手段測量。結(jié)果表明，燒結(jié)溫度控制在815℃時，不同混合方式的配制，均能得到場性能好，轉(zhuǎn)

4、變溫度高的薄膜樣品，但其致密度和相組成存在著一定的差異，分析對比進(jìn)而為研究磁懸浮力提供更好樣品的選擇依據(jù)。
　?。?）采用固相反應(yīng)法制備BPSCCO超導(dǎo)多晶塊，由于鉛摻雜量、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間的控制等因素對樣品質(zhì)量影響明顯。因此，在同等條件下，制備出是否含鉛的樣品，對比發(fā)現(xiàn)鉛適量摻雜能夠提高磁懸浮性能。進(jìn)而比較在一定鉛含量時，針對燒結(jié)溫度和時間因素制備出一系列樣品。燒結(jié)溫度范圍設(shè)計在820~880℃，燒結(jié)時間12h，結(jié)果表明在溫度

5、較低時，樣品未實現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，溫度在870℃時，樣品底部出現(xiàn)融化現(xiàn)象。而燒結(jié)溫度控制在826~856℃制備的樣品，經(jīng)測量分析得到溫度低于836℃時，該材料仍未實現(xiàn)超導(dǎo)轉(zhuǎn)變，且2201和2212相及雜相含量較多。樣品在最佳燒結(jié)溫度856℃，延長燒結(jié)時間至40h下，2223相含量高，高Tc相易形成。
　?。?）分別對YBCO薄膜和BPSCCO超導(dǎo)塊磁懸浮性能進(jìn)行測量。關(guān)于YBCO樣品，我們使用MATLAB軟件模擬磁塊的磁場分布，測量樣品

6、在磁場中的磁懸浮力，將數(shù)據(jù)擬合成曲線，進(jìn)而直觀反映該樣品的磁懸浮力在磁場強(qiáng)度、磁場梯度和強(qiáng)度×梯度下變化的快慢；對于BPSCCO樣品，測量在一定磁場下，液氮溫區(qū)中所呈現(xiàn)的懸浮高度表明，其磁懸浮性能與樣品燒結(jié)前后的體積收縮程度有關(guān)，體積收縮最佳時，磁懸浮高度最高。
　　綜上，我們通過采用優(yōu)化工藝制備，對樣品測量分析對比，優(yōu)化實驗參數(shù)，進(jìn)而提高超導(dǎo)樣品的磁懸浮性能，增強(qiáng)推動力，實現(xiàn)高效利用該超導(dǎo)材料的磁懸浮性能，為其應(yīng)用提供材料基礎(chǔ)和