一種負壓制備rebco高溫超導塊材的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及高溫超導材料技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種負壓制備REBCCK又稱稀土鋇銅 氧或RE123,結(jié)構(gòu)式為REBa 2Cu3Ox，其中RE=Y、GcU Sm、Nd等）高溫超導塊材的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 自REBCO超導體被發(fā)現(xiàn)以來，因其完全抗磁性、高臨界電流密度和高凍結(jié)磁場等 性質(zhì)所帶來的巨大商業(yè)潛能，如飛輪儲能、永磁體、磁懸浮力元件等，引起了人們廣泛的關(guān) 注。
[0003] 對于進一步的科研工作，探索對于REBCO高溫超導塊材的制備方法具有很重要的 意義。而傳統(tǒng)的固相法制備REBCO塊材過程中，如中國專利公開CN1276358A (西北有色金 屬研宄院，2000年12月13日公開)、CN101147211A (日本財團法人國際超電導產(chǎn)業(yè)技術(shù)研 宄中收，2008年3月19日公開)、CN101503822A (上海交通大學，2009年8月12日公開)和 CN104233469A (上海交通大學，2014年12月24日公開）這些現(xiàn)有文獻中，均采用常壓(一 個大氣壓，即Iatm)高溫方法來制備REBCO高溫超導塊材。該方法在常壓下制備REBCO高 溫超導塊材，爐腔內(nèi)氣體對流傳熱量大，燒結(jié)溫度較高，存在下述固有的硬傷和缺陷： 1、 無法及時排出燒制過程中產(chǎn)生的廢氣，從而使〇)2與BaO反應重新生成BaCO 3, BaCO3 的存在又會嚴重影響REBCO高溫超導塊材的性能； 2、 常壓下大的溫差(燒結(jié)腔溫度930度左右，而爐子內(nèi)壁溫度50度左右)容易形成大的 空氣對流，使爐腔溫度不均勻，經(jīng)測試，燒結(jié)爐腔內(nèi)不同點的溫差達到70度，成品質(zhì)量沒保 障，造成一次燒結(jié)量太少，效率低下； 3、 常壓下，為了保障氣氛的純度，需要通入大量的氧氣，浪費嚴重； 4、 常壓燒制REBCO高溫超導塊材需要較高的反應溫度，能耗大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 鑒于以上所述現(xiàn)有固相法制備REBCO高溫超導塊材的缺陷，本發(fā)明的目的在于提 供一種負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，用于消除常壓法制備REBCO高溫超導塊材過 程BaCO 3對塊材性能的影響，減小燒結(jié)爐腔溫差，減少通氣量，降低反應溫度，減少能耗。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，包括以 下步驟：步驟一，制備RE123相的粉末；步驟二，制備前驅(qū)體：將所述的RE123相的粉末壓制 成圓柱形的前驅(qū)體；步驟三，將所述前驅(qū)體置于氣氛生長爐中進行高溫燒制制備REBCO高 溫超導塊材；其特征在于： 所述步驟一包括：先制備RE123相的前驅(qū)粉末，將所述RE123相的前驅(qū)粉末充分混合、 研磨后，置于氬氣氣氛生長爐內(nèi)燒結(jié)，并重復2次此混合、研磨、燒結(jié)過程，從而獲得所述的 RE 123相的粉末； 所述步驟三中，采用負壓環(huán)境來燒制制備REBCO高溫超導塊材。
[0006] 本發(fā)明的負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，優(yōu)選地，所述負壓環(huán)境通過與氣 氛生長爐連通的真空泵實現(xiàn)。
[0007] 本發(fā)明的負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，優(yōu)選地，所述REBCO為YBCO (釔 鋇銅氧）、SmBCO (釤鋇銅氧）、，NdBCO (釹鋇銅氧）、GdBCO (釓鋇銅氧）或EuBCO (銪鋇 銅氧）。
[0008] 本發(fā)明的負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，更優(yōu)選地，所述REBCO為YBC0,所 述步驟一燒結(jié)條件為：2小時升溫至800°C ~880°C，保溫10~15小時后，隨爐冷卻至室溫。
[0009] 本發(fā)明的負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，更優(yōu)選地，所述REBCO為YBC0,所 述步驟三包括，將所述圓柱形前驅(qū)體置于小于0. 2atm的氧氣氣氛生長爐內(nèi)，2小時升溫至 890°C ~970°C，保溫15~20小時后，隨爐冷卻至室溫，獲得REBCO高溫超導塊材。
[0010] 本發(fā)明的負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，優(yōu)選地，將RE20 3、BaCOjP CuO粉 末按照RE :Ba :Cu=l :2 :3的比例均勻混合，制備所述的RE123相的前驅(qū)粉末。
[0011] 本發(fā)明的負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，優(yōu)選地，所述步驟二包括：將所述 的RE123相的粉末稱量10~30克，在10~20 MPa壓力下壓制成直徑35mm的圓柱形前驅(qū)體。
[0012] 本發(fā)明的負壓制備REBCO高溫超導塊材的方法，優(yōu)選地，所述步驟三中，通氧量為 0? 5~3L/min〇
[0013]采用本發(fā)明方法來制備REBCO高溫超導塊材，至少具有以下優(yōu)勢： 1、 本發(fā)明制備RE123相的粉末時，在氬氣氣氛中能及時排出BaCO3分解后生成的CO 2， 從而抑制〇)2與BaO反應重新生成BaCO 3，減少RE123相粉末中BaCO3的含量，并降低燒結(jié)溫 度，和常壓氧氣氛中燒結(jié)RE123相比溫度降低了 70°C ~130°C，有助于提高REBCO塊材的性 能；通過真空泵營造的負壓環(huán)境更有利于燒制過程中CO2的排出，消除了常壓法制備REBCO 高溫超導塊材過程BaCO 3對塊材性能的影響，制備的產(chǎn)品穩(wěn)定，性能好； 2、 本發(fā)明在步驟一的RE123相的粉末制備過程和步驟三的負壓高溫燒制過程中，保證 了爐腔溫度相對均勻(爐腔內(nèi)不同點溫差< 2°C); 3、 本發(fā)明在于制備RE123相的粉末步驟一中，利用氬氣環(huán)境可有效降低燒結(jié)溫度，使 得氬氣環(huán)境下的燒結(jié)溫度比氧氣環(huán)境下的燒結(jié)溫度低70°C ~130°C，總體使步驟一和步驟 三所需溫度均低于常壓時所需溫度，降低能耗； 4、 本發(fā)明在步驟三的負壓高溫燒制過程中，通氧量為lL/min左右即可，比常壓高溫燒 制通氧量低，減少了通氣量，節(jié)約了成本。
【具體實施方式】
[0014] 下面結(jié)合實施例對本發(fā)明進一步詳細說明，但本發(fā)明不限于此實施例。
[0015] 實施例1 : 采用負壓方法來制備YBCO高溫超導塊材，包括如下步驟： 步驟一、制備Y123相的粉末 將 33. 87148gY203、119. 59758gBaC0#P 72. 31401gCu0 粉末裝入瑪瑙罐中，用球磨機球 磨混合均勻，制備Y123相的前驅(qū)粉末；將Y123相的前驅(qū)粉末置于0. 45atm的氬氣氣氛生長 爐內(nèi)，2小時升溫至810°C，保溫15小時后，隨爐冷卻至室溫；并重復2次此混合、研磨、燒結(jié) 過程，從而獲得Y123相的粉末；本發(fā)明中，具體實施時，優(yōu)選控制氬氣氣氛生長爐內(nèi)壓力小 于 0? 5atm; 步驟二、制備前驅(qū)體 將步驟一獲得的Y123相的粉末每20克為一份，在15 MPa壓力下壓制成直徑35mm的 圓柱形前驅(qū)體； 步驟三、負壓環(huán)境燒制YBCO高溫超導塊材 將步驟二得到的圓柱形前驅(qū)體置于0.1 atm的氧氣氣氛生長爐內(nèi)，2小時升溫至9KT