专利名称：一种铁基超导体的制备方法
技术领域：
本发明涉及一种铁基超导体的制备方法，属于铁基超导材料技术领域。
背景技术：
2008年初日本东京工业大学的Hosono及其合作者报道，铁砷化合物LaFeAsCVxFx 具有超导电性，超导转变温度达26K。这引起凝聚态物理学界的广泛关注，随之而来的是新一轮的高温超导研究热潮。短短数月的时间，铁基超导体的超导转变温度就被提升至50K 以上，有关铁基超导体的研究论文已经超过千篇。根据母体化合物的组成比和晶体结构，新型超导材料主要分为四类JrCuSiAs型结构的1111体系，ThCr2Si2型结构的122体系，PbFCl型结构的111体系和I^bO型结构的 11体系。除了这四类外，还有一些结构更为复杂的化合物，例如35222相、21113相。与传统超导材料相比，铁基超导体有较高的转变温度、较大的上临界场、临界电流对强磁场较小的依赖性等优点。同传统的低温超导体Nb3Sn和高温TOCO涂层超导材料及Bi 系超导线带材相比，铁基超导体具较高的使用温度OOK 55K)；在该温度区间以及高磁场 (>3T)条件下，其超导性能已经达到甚至超过现已使用的传统低温超导材料。与氧化物高温超导材料相比，铁基超导体的晶体结构更简单、相干长度大、各向异性小、制备工艺简单， 因此受到国际上的广泛关注。但是也应看到，铁基超导材料至今仍存在临界电流密度低、样品密度低、晶粒连接性差和相纯度低等问题，大大限制了其实用化进程。
发明内容
本发明的目的是提供一种新的合成铁基超导体的方法，提高铁基超导体的相纯度及其电磁性能，同时利用粉末套管法制备具有一定长度的铁基超导体线带材，提高其实用性。本发明制备AhBxFe2Aii2 (A = Ba、Sr、Ca、Eu，B = K、Na，0 < χ 彡 0. 7)的方法，包括以下步骤1)将纯度彡99. 9%的铁粉与纯度彡99. 9%的砷粉按摩尔比1 1称量，放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛的保护下，将其混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在800°C烧结20小时得到i^eAs。2)将纯度彡99. 9%的A与!^eAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在1100°C烧结20小时得到AFe2AiV3)将纯度彡99. 9%的B与!^eAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在700°C烧结20小时得到BFe2Ai^4)将Ai^e2Aii2与Bi^e2Aii2按照(1_χ) /χ (0 < χ彡0. 7)的摩尔比放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在700°C烧结20小时得到AhBxFe52Ai^将AhBJe2Aii2粉末填入金属管、复合金属管或合金管中，按照一定的道次进行旋锻、拉拔、轧制加工得到线材或带材。然后将线带材在700°C烧结20小时。高纯氩指的是纯度> 99. 9%的氩气，抽真空的真空度优选为10-5大气压。第二种制备AFe2_xBxAii2(A = Ba、Sr、Ca、Eu, B = Co、Ni、Pd、Pt、Ir、Rh、Ru，0 < χ ^ 0. 7)的方法，包括如下步骤1)将纯度彡99. 9%的铁粉与纯度彡99. 9%的砷粉按摩尔比1 1称量，放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛的保护下，将其混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在800°C烧结20小时得到i^eAs。2)将纯度彡99. 9%的B与纯度彡99. 9%的砷粉按摩尔比1 1称量，放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛的保护下，将其混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在800°C烧结20小时得到BAs。3)将纯度彡99. 9%的A与!^eAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在1100°C烧结20小时得到AFe2AiV4)将纯度彡99. 9%的A(A = Ba、Sr、Ca、Eu)与BAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体， 之后将其封装在石英管中抽真空，在1100°c烧结20小时得到AB2AiV5)将 AFe2As2 (A = Ba、Sr、Ca、Eu)与 AB2As2 按照(2_χ)/χ(0 < χ < 0. 7)的摩尔比放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在700°C烧结20小时得到AFe2_xBxA&。将AFe2_xBxA&粉末填入金属管、复合金属管或合金管中，按照一定的道次进行旋锻、拉拔、轧制加工得到线材或带材。然后将线带材在700°C烧结20小时。高纯氩指的是纯度> 99. 9%的氩气，抽真空的真空度优选为10-5大气压。本发明提出的制备AhBxFii2As2 (A = Ba、Sr、Ca、Eu，B = K、Na，0 < χ 彡 0. 7)禾口 AFe2^xBxAs2 (A = Ba、Sr、Ca、Eu，B = Co、Ni、Pd、Pt、Ir、Rh、Ru，0 < χ 彡 0. 7)在于根据元素的氧化还原特性设计了合理的反应顺序、步骤、温度和热处理时间，最终得到高纯度的目的产物，采用合成中间合金的方式，如FeAs、AFe2As2等，最后将中间合金煅烧得到最终产品， 克服了现有技术一次固相反应产生较多杂志相、样品质量差的缺点。发明的优点是有目的的先制备出高纯的前驱化合物，最后制备出相纯度较高的铁基超导体。采用逐步反应的手段能够控制反应进程，减少杂相的生成，从而提高铁基超导体的电磁性能，提高其实用性。
具体实施例方式以下实施例所用原材料的纯度纯度彡99. 9%。实施例1第一步在氩气氛手套箱中，将狗粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉0.9384 克，As粉1. 259克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中， 抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到i^eAs。
第二步在氩气氛手套箱中，将K屑、!^eAs粉按照摩尔比1 2，称量K屑0.1643 克，FeAs粉1. 0987克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 KFe2As20第三步在氩气氛手套箱中，将Eu屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Eu屑0. 6384 克，FeAs粉1. 0987克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 EuF%A&。第四步在氩气氛手套箱中，将Ei^e2Aii2粉与KFe2Ah按照摩尔比1 1，称量 EuFe2As2粉1. 737克，KFe2As2粉1. 2629克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到Eua5Ka5Fe2Ai^第五步在氩气氛手套箱中，将3克Eua5Ka5Fe2Aii2粉末填入Ilcm长的钽管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭钽管两端。将钽管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Eua5Ka5Fe2Aii2 线材。实施例2第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉1. 0575 克，As粉1. 4189克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将Na屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Na屑0. 1089 克，FeAs粉1. 2382克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 NaFe2As20第三步在氩气氛手套箱中，将Sr屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Sr屑0. 4148 克，FeAs粉1. 2381克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 SrFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Sri^e2Ah粉与NaFe2Aii2按照摩尔比1 1，称量 SrFe2As2粉1. 653克，NaFe2As2粉1. 347克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到Sra 5Na0.5Fe2As2。第五步在氩气氛手套箱中，将3克Sra5Naa5I^2Aii2粉末填入Ilcm长的银管中， 管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线带材在70(TC烧结20小时，得到 Sra5Naci5Fe2As2 线材。实施例3第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉0. 941567克，As粉1. 263319克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将Ni粉、As粉按照摩尔比1 1，称量Ni粉0.1746 克，As粉0.2230克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 NiAs。第三步在氩气氛手套箱中，将Ca屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Ca屑0. 3379 克，FeAs粉2. 2049克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 CaFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Ca屑、NiAs粉按照摩尔比1 2，称量Ca屑0. 0596 克，NiAs粉0. 3976克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 CaNi2As2。第五步在氩气氛手套箱中，将CaFe2Aii2粉与CaNi2Ai^2按照摩尔比1. 7 0. 3，称量CaFe2Aii2粉2. 5428克，CaNi2As2粉0. 4572克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。 炉冷至室温后取出，得到CaFe1.7·α3Α&。第六步在氩气氛手套箱中，将3克CaFeuNia3Aii2粉末填入Ilcm长的银管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到CaFeuNia3Aii2 线材。实施例4第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉0. 585克， As粉0. 7850克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到i^eAs。第二步在氩气氛手套箱中，将Pt屑、As粉按照摩尔比1 1，称量Pt屑1.1克， As粉0. 4227克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到PtAs。第三步在氩气氛手套箱中，将Ba屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Ba屑0. 7194 克，FeAs粉1. 37克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 BaFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Ba屑、PtAs粉按照摩尔比1 2，称量Ba屑0. 3874 克，PtAs粉1. 5232克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到
BaPtgASg O第五步在氩气氛手套箱中，将BaFe2Aii2粉与BaPt2Ai^2按照摩尔比1. 3 0. 7，称量BaFe2Aii2粉2. 0894克，BaPt2As2粉1. 9106克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。 炉冷至室温后取出，得到BaFe1.3PtQ.7Aii2。第六步在氩气氛手套箱中，将4克BaFeuPta7Aii2粉末填入Ilcm长的铁管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到BaFeuPta7Aii2 线材。实施例5第一步在氩气氛手套箱中，将狗粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉1.21观克，As粉1. 6272克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将K屑、!^eAs粉按照摩尔比1 2，称量K屑0.17 克，FeAs粉1. 136克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 KFe2As20第三步在氩气氛手套箱中，将Eu屑、!^eAs粉按照摩尔比1 2，称量Eu屑0.99 克，FeAs粉1. 704克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 EuFe2A&。第四步在氩气氛手套箱中，将Eui^2Aii2粉与KFe2Ah按照摩尔比2 3，称量 EuFe2As2粉2. 6942克，KFe2^2粉1. 3058克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到Eua6Ka4Fe2Ai^第五步在氩气氛手套箱中，将4克Eua6Ka4Fe2Aii2粉末填入Ilcm长的钽管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭钽管两端。将钽管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Eua6Ka4Fe2Aii2 线材。实施例6第一步在氩气氛手套箱中，将狗粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉1.1151 克，As粉1. 4961克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中， 抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800保温20小时。炉冷至室温后取出，得到i^eAs。第二步在氩气氛手套箱中，将Na屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Na屑0.023 克，FeAs粉0.1克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 NaFe2As20第三步在氩气氛手套箱中，将Eu屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Eu屑1. 3659 克，FeAs粉2. 35克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到EuF%A&。 第四步在氩气氛手套箱中，将Eui^2Ah粉与NaFe2Aii2按照摩尔比9 1，称量 EuFe2As2粉3. 7159克，NaFe2Aii2粉0.观41克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到Eua 9Na0. !Fe2As2。 第五步在氩气氛手套箱中，将4克Eua9Na0. !Fe2As2粉末填入1 Icm长的钽管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭钽管两端。将钽管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Eua9Na0. !Fe2As2 线材。实施例7第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉1. 4752 克，As粉2克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到i^eAs。第二步在氩气氛手套箱中，将K屑、!^eAs粉按照摩尔比1 2，称量K屑0.3117 克，FeAs粉2. 0852克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 KFe2As20第三步在氩气氛手套箱中，将Ca屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Ca屑0. 2131 克，FeAs粉1. 39克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 CaFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将CaFe2Aii2粉与KFe2Ah按照摩尔比2 3，称量 CaFe2As2粉1. 6031克，KFe2^2粉2. 3969克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到CEia4Ka6Fe2Aiv第五步在氩气氛手套箱中，将4克Qia4Ka6Fe2Aii2粉末填入Ilcm长的钽管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭钽管两端。将钽管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Qia4Ka6Fe2Aii2 线材。实施例8第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉1.3克， As粉1. 741克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到i^eAs。第二步在氩气氛手套箱中，将K屑、!^eAs粉按照摩尔比1 2，称量K屑0.0455 克，FeAs粉0. 3045克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 KFe2As20第三步在氩气氛手套箱中，将Sr屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Sr屑0.916 克，FeAs粉2. 734克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°c保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 SrFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Srfe2Ah粉与KFe2Ah按照摩尔比9 1，称量 SrFe2As2粉3. 65克，KFe2As2粉0. 35克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到Sra9KaiFe2Ai^第五步在氩气氛手套箱中，将4克Sra9KaTe2Aii2粉末填入Ilcm长的钽管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭钽管两端。将钽管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Sra9KaiFe2Aii2 线材。实施例9第一步在氩气氛手套箱中，将狗粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉1.1487 克，As粉1. 5413克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将K屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量K屑0.04克， FeAs粉0. 27克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到KFe2Ai^第三步在氩气氛手套箱中，Ba屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Ba屑1. 27克， FeAs粉2. 42克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中， 抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 BaFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将BaFe2Aii2粉与KFe2Ah按照摩尔比9 ！，称量 BaFe2As2粉3. 69克，KFe2As2粉0. 31克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到BEta9KaiFii2As2tj第五步在氩气氛手套箱中，将4克B^9KaTe2Aii2粉末填入Ilcm长的钽管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭钽管两端。将钽管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700C烧结20小时，得到B^l9KaiFe2Aii2 线材。实施例10第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉1.35对克，As粉1. 8146克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将Na屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Na屑0. 1676 克，FeAs粉1. 9克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 NaFe2As20
第三步在氩气氛手套箱中，Ba屑、！^eAs粉按照摩尔比1 2，称量Ba屑0. 6653 克，FeAs粉1. 267克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 BaFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将BaFe2Ah粉与NaFe2Aii2按照摩尔比2 3，称量 BaFe2As2粉1. 9324克，NaFe2Aii2粉2. 0676克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到BEia4NEia6Fi52As2tj第五步在氩气氛手套箱中，将4克B^l4NaaPe2Aii2粉末填入Ilcm长的钽管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭钽管两端。将钽管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Biia4Naa6Fe2Aii2 线材。实施例11第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉0. 7667 克，As粉1. 0286克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将1 屑、As粉按照摩尔比1 1，称量1 屑0.47 克，As粉0. 344克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中， 抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到RhAs。第三步在氩气氛手套箱中，将Eu屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Eu屑1. 0432 克，FeAs粉1. 7953克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 EuF%A&。第四步在氩气氛手套箱中，将Eu屑、RhAs粉按照摩尔比1 2，称量Eu屑0. 3489 克，RhAs粉0. 8166克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 EuRh2As2 ο第五步在氩气氛手套箱中，将Eui^2Ah粉与Eumi2Ah按照摩尔比3 ！，称量 EuFe2As2粉2. 8385克，EuIih2Aii2粉1. 1655克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到EiJeiJha5Aiv第六步在氩气氛手套箱中，将4克EuFe1.5Rh0.5As22粉末填入1 Icm长的铁管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Eui^.JhuAh 线材。实施例12第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉0. 831克， As粉1. 115克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到i^eAs。第二步在氩气氛手套箱中，将Ru屑、As粉按照摩尔比1 1，称量Ru屑0.6444 克，As粉0.4776克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 RuAs0第三步在氩气氛手套箱中，将Sr屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Sr屑0.652 克，FeAs粉1. 946克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 SrFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Sr屑、RuAs粉按照摩尔比1 2，称量Sr屑0. 克，RuAs粉1. 122克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 SrRu2As2。第五步在氩气氛手套箱中，将Sri^2Ah粉与SrRu2Ah按照摩尔比7 3，称量 SrFe2As2粉2. 598克，SrRu2As2粉1. 402克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到Sri^4Ruci6Aiv第六步在氩气氛手套箱中，将4克Srf^4Rha6Ah粉末填入Ilcm长的铁管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Srf^uRua6Aii2 线材。实施例13第一步在氩气氛手套箱中，将狗粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉1.1986 克，As粉1. 6083克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将Pd屑、As粉按照摩尔比1 1，称量Pd屑0.4031 克，As粉0J838克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 PdAs0第三步在氩气氛手套箱中，将Ca屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Ca屑0. 4302 克，FeAs粉2. 8069克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 CaFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Ca屑、PdAs粉按照摩尔比1 2，称量Ca屑0. 0759 克，PdAs粉0. 687克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到
CaPd^Asg ο第五步在氩气氛手套箱中，将CaFe2Aii2粉与CaPd2Aii2按照摩尔比17 3，称量CaFe2As2粉3. 2371克，CaPd2A&粉0. 7629克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到CaFe1.7PdQ.3Aii2。第六步在氩气氛手套箱中，将4克CaFeuPda3Aii2粉末填入Ilcm长的铁管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到CaFeuPda3Aii2 线材。实施例14第一步在氩气氛手套箱中，将狗粉、As粉按照摩尔比1 1，称量狗粉1.0035 克，As粉1. 3465克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将Ir屑、As粉按照摩尔比1 1，称量Ir屑0. 8634 克，As粉0.3366克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 IrAs0第三步在氩气氛手套箱中，将Ca屑、!^eAs粉按照摩尔比1 2，称量Ca屑0.36 克，FeAs粉2. 35克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 CaFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Ca屑、IrAs粉按照摩尔比1 2，称量Ca屑0.09 克，IrAs粉1. 2克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中， 抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到
CalT^Asg ο第五步在氩气氛手套箱中，将CaFe2Ah粉与CaIr2Ah按照摩尔比4 1，称量 CaFe2As2粉2. 71克，CaIr2As2粉1.四克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到CaFeL6Ira4Ai^第六步在氩气氛手套箱中，将4克CaFeuIra4Aii2粉末填入Ilcm长的铁管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到CaFeuIra4Aii2 线材。实施例15第一步在氩气氛手套箱中，将狗粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉1.0256 克，As粉1. 3761克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将Co屑、As粉按照摩尔比1 1，称量Co屑0.057克， As粉0. 0724克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到CoAs。第三步在氩气氛手套箱中，将Eu屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Eu屑1. 3955 克，FeAs粉2. 4017克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 EuF%A&。第四步在氩气氛手套箱中，将Eu屑、CoAs粉按照摩尔比1 2，称量Eu屑0. 0734 克，CoAs粉0. 1294克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 EuCo2As20第五步在氩气氛手套箱中，将Ei^e2Aii2粉与EuCo2Aii2按照摩尔比19 1，称量 EuFe2As2粉3. 7972克，EuCo2Aii2粉0. 2028克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到EuFeL9C0aiAiv第六步在氩气氛手套箱中，将4克EU 1.9C0αlA 粉末填入Ilcm长的铁管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Eui^uC0aiAs2 线材。实施例16第一步在氩气氛手套箱中，将!^e粉、As粉按照摩尔比1 1，称量!^e粉1. 1495 克，As粉1. 5423克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 FeAs0第二步在氩气氛手套箱中，将Co屑、As粉按照摩尔比1 1，称量Co屑0.1348 克，As粉0. 1714克，充分混合。将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在800°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 CoAs0第三步在氩气氛手套箱中，将Sr屑、FeAs粉按照摩尔比1 2，称量Sr屑0. 9018 克，FeAs粉2. 6918克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 SrFe2As20第四步在氩气氛手套箱中，将Sr屑、CoAs粉按照摩尔比1 2，称量Sr屑0. 1002 克，CoAs粉0. 3062克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在1100°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到 SrCo2As20第五步在氩气氛手套箱中，将Srfe2Aii2粉与SrCo2Aii2按照摩尔比9 1，称量 SrFe2As2粉3. 5936克，SrCo2As2粉0. 4064克，充分混合后将粉末填入模具，用液压机将其压制成块体，放入石英管中，抽真空密封。将石英管置于退火炉中，在700°C保温20小时。炉冷至室温后取出，得到SrFe1.8C0(1.2Aii2。第六步在氩气氛手套箱中，将4克SrFeuC0a2Aii2粉末填入Ilcm长的铁管中，管外径5mm，内径3mm，使粉末在管中密实，然后封闭银管两端。将银管按照一定的道次进行旋锻、拉拔加工得到外径为Imm的线材。然后将线材在700°C烧结20小时，得到Srfe1.8C0(l.2As2 线材。
权利要求
1.A1^xBxFe2As2 的制备方法，A = Ba,Sr,Ca,Eu, B = K、Na，0 < χ 彡 0. 7，其特征在于，包括以下步骤1)将纯度>99.9%的铁粉与纯度>99. 9%的砷粉按摩尔比1 1称量，放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛的保护下，将其混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在800°C烧结20小时得到!^eAs ；2)将纯度>99. 9%的A与!^eAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在1100°C烧结20小时得到AFe2Ai^2 ；3)将纯度>99. 9%的B与!^eAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在700°C烧结20小时得到Bi^2Ah ；4)将AFe2As2与按照(1_χ)/χ的摩尔比放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在700°C烧结20小时得到AhBxFhAii2 ；高纯氩指的是纯度> 99. 9%的氩气。
2.按照权利要求1的制备方法，其特征在于，抽真空的真空度为10_5大气压。
3.制备AFe2^xBxAs2 的方法，A = Ba、Sr、Ca、Eu, B = Co、Ni、Pd、Pt、Ir、Rh、Ru，0 <x^0. 7，其特征在于，包括如下步骤1)将纯度>99. 9%的铁粉与纯度> 99. 9%的砷粉按摩尔比1 1称量，放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛的保护下，将其混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在800°C烧结20小时得到!^eAs ；2)将纯度彡99.9%的B与纯度彡99. 9%的砷粉按摩尔比1 1称量，放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛的保护下，将其混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在800°C烧结20小时得到Bas ；3)将纯度彡99.9%的A与!^eAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻；然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在1100°C烧结20小时得到AFe2Ai^2 ；4)将纯度彡99.9%的A与BAs按摩尔比1 2放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在1100°C烧结20小时得到AB2Ai^2 ；5)将AFe2Ah与AB2Ai^2按照(2_χ)/χ的摩尔比放入球磨罐或研钵，在高纯氩气氛下混合均勻。然后在高纯氩的气氛下，将混合均勻的粉末压制成块体，之后将其封装在石英管中抽真空，在700°C烧结20小时得到AFe2_xBxA& ；上述高纯氩指的是纯度> 99. 9%的氩气。
4.按照权利要求3的方法，其特征在于，抽真空的真空度优选为10_5大气压。
全文摘要
一种铁基超导体的制备方法，属于铁基超导材料技术领域。制备A1-xBxFe2As2(A＝Ba、Sr、Ca、Eu，B＝K、Na)和AFe2-xBxAs2(A＝Ba、Sr、Ca、Eu，B＝Co、Ni、Pd、Pt、Ir、Rh、Ru)，0＜x≤0.7，对于A1-xBxFe2As2，先制备FeAs，然后分别制备AFe2As2和BFe2As2，并将其混合烧结即可。对于AFe2-xBxAs2，先制备FeAs、BAs，然后分别制备AFe2As2和AB2As2，并将其混合烧结即可。采用逐步反应的手段能够控制反应进程，减少杂相的生成，从而提高铁基超导体的电磁性能，提高其实用性。
文档编号H01B12/04GK102522154SQ20111037578
公开日2012年6月27日 申请日期2011年11月23日 优先权日2011年11月23日
发明者刘志勇, 王毅, 索红莉, 袁冬梅, 郭志超, 闫镔杰, 马麟 申请人:北京工业大学