专利名称：一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于生长高温超导块材的籽晶材料的制备方法，尤其是涉及一种批量制 取织构化钐钡铜氧(SmBC0)籽晶的制备方法。
背景技术：
顶部籽晶烙融织构法是通过籽晶控制自发成核、引导熔融坯体定向凝固，是制备织构化 高温超导块材的有效方法。按照籽晶放置方式的不同，该方法可分为热籽晶法和冷籽晶法两 种。热籽晶法在坯体熔融状态时放置籽晶，它容易获得单畴结构，但难以精确把握籽晶位置， 操作起来比较困难，不适合大规模生产。冷籽晶法在室温下放置籽晶，它操作方便，但要求 籽晶熔点足够高以避免制备过程中的籽晶熔化现象。
目前，采用钐钡铜氧(SmBC0)作为冷籽晶材料制备高性能钇钡铜氧(YBC0)单畴超导块 材的工艺已经成熟，而随着YBCO块材批量化制备工艺的建立，所需的SmBCO籽晶增加，其制取 工艺也需进一步优化。传统的SmBCO籽晶制取方法采用MgO单晶作为籽晶通过冷籽晶法制备 SmBC0块材，由于MgO与SmBCO之间晶格结构差异较大，很难得到织构理想的SmBCO单畴块材， 且结晶取向不容易控制，因此对于MgO籽晶引导生长的SmBCO块材须经细心敲裂解理，才能逐 一切割出所需的SmBCO籽晶，整个过程耗时、效率低下。为了简化SmBCO籽晶制取工艺、提高 制取效率，获得织构取向控制理想的SmBCO大块单畴是关键。尽管采用热籽晶法可以获得理想 织构SmBCO大单畴块材，但由于热籽晶法存在上述的缺点，从提高SmBCO籽晶制取效率的角度 来看并不可取。
发明内容
本发明的目的就是提供一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法，该方法可以用冷籽晶 法制备出c轴取向控制理想的SmBCO织构大单畴块材，直接对单畴区域做简易的切割，再对 切下的小块沿ab面逐一解理，便可获得批量的SmBC0籽晶。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案 一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法，其特征在于使用NdBCO籽晶，通过冷籽晶法引 导添加了少量Ag20粉末的SmBCO前驱物坯体定向凝固生长，具体包括如下步骤
a. 将前驱粉SmBa2Cu306,5粉末和Sm2BaCu0s粉末按摩尔比1: 0. 3或1: 0. 2配料，并且添 加少量Ce02和Ag20粉末，所添加的Ce02和Ag20粉末分别占Sml23粉末和Sm211粉 末总质量的0.5%和5%，得到混合粉末；
b. 将步骤a所得的混合粉末混合均匀后压制成前驱物块状坯体，并在该块状坯体的顶
3部放置NdBC0籽晶；
c. 将Yb203粉料压成的2 3mra的薄片放在八1203基片上，再将步骤b所得的块状坯体叠 放在Yb203薄片上，并将这整个体系进行烧结；
d. 将烧结温度在5小时内升温至93(rC土l(TC，保温5 10小时，再升温至1046°C 1048°C，保温l小时；然后以60'C土5'C/小时的速率降温至1033°C，再以0.25。C/ 小时或0.2'C/小时的缓慢冷却速率降温到102(TC或1019°C，定向凝固生长出织构 理想的单畴块材；
e. 对制成品的单畴区域进行切割，再对切割下的小块逐一沿ab面解理，从而获得批量 籽晶。
与现有技术相比较，本发明具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点
1. 前驱物坯体中的Ag20粉末含量精确控制在占Sml23和Sm211总质量的5")4，既能最大程度 地降低坯体熔点，为NdBCO作籽晶的冷籽晶法制备SmBCO块材提供条件，又可确保生长后 的SmBCO块材的单畴区域因Ag含量极低而使得熔点回升到不掺Ag20时的水平；
2. 以NdBCO作为冷籽晶材料生长SmBCO单畴，与热籽晶法及以MgO为籽晶的冷籽晶法相比， 在保证能获得织构理想的SmBCO大单畴的前提下大幅降低了制备技术难度；
3. 具有理想织构的SmBCO大单畴对于SmBCO籽晶的批量制取非常便利，只要对单畴区域进行 简易的切割，再对切割下的小块逐一沿ab面解理，便可获得大量籽晶。
上述的NdBCO即为钕钡铜氧籽晶。
图l是本发明的一个样品烧结前各层物料布置示意图。其中l一NdBCO籽晶，2—含Ag" 的SmBCO坯体，3—YWV薄片，4一A1A基片。 图2是生长后SmBC0块材的形貌示意图。
图3是对生长后SmBC0块材单畴区域进行切割用于制取籽晶的示意图。 图4是惨Ag20前后前驱物混合粉体及所得SmBCO籽晶的差示热分析曲线图。 具体实施方法
技术领域：
本发明的一个优选实施例是
(1) 、将Sni203、 BaC03、 Cu0粉末分别按摩尔比Sm:Ba:Cu=l:2:3和2:1:1的比例，用固 相反应法分别制得前驱粉Sml23和Sm211;
(2) 、将(1)步的两种前驱粉Sml23和Sra211按l: 0. 3摩尔量比例进行配制，再添加 少量Ce02和Ag20， Ce02和Ag20的添加量分别占已配制Sml23/Sm211粉体总质量的0. 5%和5(3) 、将(2)步的四种粉末经研磨混合均匀后压制成025X7mm的圆块2 (参见图1);
(4) 、将YW)3粉末压成2mm的薄片3放在A1A基片4上，再将(3)步的圆块2放在Yb203 薄片3上，并在圆块坯体2顶部放置NdBC0籽晶1，籽晶ab面与圆块顶表面平行，最后将这
整个体系放入马弗炉中进行烧结(参见图l);
(5) 、将马弗炉5小时升温至930°C，保温5小时，再升温至1046°C，保温1小时；然 后以60。C/小时的速率降温至1033°C，再以0. 25。C/小时的缓慢冷却速率降温到102(TC，随 后炉冷至室温，即得理想织构的SmBCO单畴。如图2所示，制成品顶表面中央的NdBCO籽晶 1引导出具有理想十字花纹的正方形单畴2，该单畴的a轴与b轴构成的ab平面与制成品顶 表面平行，c轴与表面垂直。ab平面是边长14mm的正方形，c轴方向厚度为3. 2mm。
(6)、切去制成品的非单畴区域后，得到图3所示的单畴区域，其中央是NdBCO籽晶1， 沿白线把单畴区切割成25块横截面是正方形的小长方体(图3中25个黑色区域即这些长方 体的横截面)，这些正方形横截面平行于单畴区域的ab面，边长为2.5mm。小长方体的高沿 单畴的c轴方向，其值为单畴区域厚度，即3.2mm。对这25块长方体逐一沿垂直于c轴的方 向进行解理，获得ab面面积2. 5X2. 5mm2、 c轴方向厚度约2mm的SmBC0籽晶。
在上述方法所得的25块SmBC0籽晶中随机挑出两块用于差示扫描量热(DSC)分析，结 果显示两块籽晶的DSC曲线基本一致，吸热峰均位于105(TC附近。图4中曲线A为所得SmBCO 籽晶的DSC曲线，曲线C为未添加Ag20的SmBCO前驱粉的DSC曲线，曲线B为添加了 5wt%Ag20 的SmBCO前驱粉体的DSC曲线，曲线A的吸热峰对应的温度明显高于曲线B，而与曲线C的 吸热峰位置基本一致，说明尽管使用熔点较低的添加了 5wt%Ag20的SmBCO前驱粉作为原料， 但按上述方法制备所得SmBCO籽晶的熔点相对于未掺Ag20时并未降低。
利用上述SmBCO籽晶制备了一批共10块YBC0超导单畴块材，所得YBC0织构理想，四条 径线呈辐射状，相邻径线夹角90度。
权利要求
1、一种批量制取织构化钐钡铜氧籽晶的方法，其特征在于使用NdBCO籽晶，通过冷籽晶法引添加了少量Ag2O粉末的SmBCO前驱物坯体定向凝固生长，具体包括如下步骤a. 将前驱粉SmBa2Cu3O6.5粉末和Sm2BaCuO5粉末按摩尔比1∶0.3或1∶0.2配料，并且添加少量CeO2和Ag2O粉末，所添加的CeO2和Ag2O粉末分别占Sm123粉末和Sm211粉末总质量的0.5％和5％，得到混合粉末；b. 将步骤a所得的混合粉末混合均匀后压制成前驱物块状坯体，并在该块状坯体的顶部放置NdBCO籽晶；c. 将Yb2O3粉料压成的2～3mm的薄片放在Al2O3基片上，再将步骤b所得的块状坯体叠放在Yb2O3薄片上，并将这整个体系进行烧结；d. 将烧结温度在5小时内升温至930℃±10℃，保温5～10小时，再升温至1046℃～1048℃，保温1小时；然后以60℃±5℃/小时的速率降温至1033℃，再以0.25℃/小时或0.2℃/小时的缓慢冷却速率降温到1020℃或1019℃，定向凝固生长出织构理想的单畴块材；e. 对制成品的单畴区域进行切割，再对切割下的小块逐一沿ab面解理，从而获得批量籽晶。
全文摘要
一种批量制取织构化钐钡铜氧(SmBCO)籽晶的方法。其特征在于采用NdBCO籽晶，通过冷籽晶法引导含少量氧化银的SmBCO前驱物坯体定向凝固生长。所用的SmBCO前驱物坯体主要由粉末SmBa<sub>2</sub>Cu<sub>3</sub>O<sub>6.5</sub>和Sm<sub>2</sub>BaCuO<sub>5</sub>组成，所添加的少量Ag<sub>2</sub>O粉末其含量为这两种粉末总质量的5％；室温下放置的NdBCO籽晶引导熔体定向凝固生长成SmBCO单畴。本发明操作简单，所得单畴织构取向良好，熔点与未掺氧化银的SmBCO坯体基本一致，经简单切割解理便可获得批量SmBCO籽晶。
文档编号C30B29/22GK101519798SQ20091004650
公开日2009年9月2日 申请日期2009年2月24日 优先权日2009年2月24日
发明者吴兴达, 徐克西, 泮朋军 申请人:上海大学