本發(fā)明屬于高溫銅氧化物超導(dǎo)材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的方法。

背景技術(shù)：

單疇稀土銅氧化物高溫超導(dǎo)塊材具有92k左右的臨界溫度，高的上臨界磁場和無阻載流能力。這一優(yōu)勢為該類材料在超導(dǎo)磁體及超導(dǎo)磁懸浮等方面的應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)，近年的發(fā)展也使其具有良好的應(yīng)用前景。

目前制備單疇銅氧化物超導(dǎo)塊材的方法主要有頂部籽晶熔融織構(gòu)生長法（tsmtg）和頂部籽晶熔滲生長法（tsig）兩種截然不同的工藝方法，反應(yīng)原理及工藝流程均有不同，各有優(yōu)缺點(diǎn)。從工藝流程上講，tsig法需要分別壓固相塊和液相塊，而tsmtg法只需要壓一個塊，在工藝上更簡單一些。因此本專利主要是對tsmtg法制備ybco單疇超導(dǎo)塊材的改進(jìn)。

長期以來，傳統(tǒng)的tsmtg法先將原料粉（y2o3，baco3，以及cuo）合成y2bacuo5（y211）、yba2cu3o7-x（y123）兩種先驅(qū)粉體，然后將這兩種先驅(qū)粉體混合球磨壓坯成型，放置籽晶后放入晶體生長爐中進(jìn)行籽晶誘導(dǎo)織構(gòu)生長。最終生長成為單疇結(jié)構(gòu)，滲氧后得到單疇超導(dǎo)塊材（見專利：zl200910311896.4）。傳統(tǒng)方法在制備ybco塊材之前必須先制備y211和y123兩種先驅(qū)粉，為了保證先驅(qū)粉的純度需要多次燒結(jié)與研磨，制備一種相純凈的先驅(qū)粉體就需要大約一周的時間，因此工藝繁雜費(fèi)時費(fèi)力、能耗高、效率低。

基于此，本研究小組發(fā)明了無需制備先驅(qū)粉，直接采用y2o3，bao和cuo原料粉制備單疇ybco塊材的方法（見專利：zl201310303997.3），該方法的創(chuàng)新點(diǎn)在于“將y2o3與bao、cuo按摩爾比為1∶2～3.5∶2.67～5.17球磨混合均勻，加入混合物質(zhì)量4.6%～8.7%的去離子水，混合均勻，壓制成圓柱體狀的先驅(qū)塊”。相比于傳統(tǒng)的方法，該方法無需制備先驅(qū)粉，節(jié)省了時間。

該方法雖無需制備先驅(qū)粉，節(jié)省了時間，但在本研究小組的進(jìn)一步研究中發(fā)現(xiàn)，y2o3，bao和cuo原料粉混合后很不穩(wěn)定，需要在幾個小時內(nèi)完成壓塊并放入高溫爐進(jìn)行晶體生長，且壓塊時需要噴入適量的霧化去離子水，噴水量及水的霧化形態(tài)都對最終的超導(dǎo)樣品的性能有重要影響，生長條件非常苛刻且容易產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致樣品超導(dǎo)性能下降，不利于工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中先合成y2bacuo5（y211）、yba2cu3o7-x（y123）兩種先驅(qū)粉體存在的工藝繁雜費(fèi)時費(fèi)力、能耗高、效率低的問題，以及直接采用y2o3、bao和cuo原料加水制備先驅(qū)塊存在的原料粉混合后很不穩(wěn)定、生長條件非?？量糖胰菀桩a(chǎn)生裂紋導(dǎo)致樣品超導(dǎo)性能下降，不利于工業(yè)化生產(chǎn)等問題，本發(fā)明提供了一種純氧化物法制備單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的方法。本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種純氧化物法制備單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的方法，包括以下步驟：

（1）純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備先驅(qū)粉

將氧化釔、過氧化鋇與氧化銅按摩爾比為0.8～1∶2.2～2.5∶3.2～3.5球磨混合均勻，在880～910°c條件下保溫5～20小時，再研磨后作為先驅(qū)粉；

（2）制備先驅(qū)塊

將步驟（1）得到的先驅(qū)粉，使用壓片機(jī)壓制成圓柱體狀的先驅(qū)塊；

（3）壓制支撐塊

將氧化鐿壓制成與先驅(qū)塊直徑相同的圓柱體狀的支撐塊；

（4）坯體的裝配

在氧化鋁墊片上表面由下至上依次放置氧化鎂單晶片、支撐塊、先驅(qū)塊、釹鋇銅氧籽晶塊，裝配成坯體；

（5）單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的生長

將步驟（4）裝配好的坯體放入管式爐中，以每小時100～200℃的升溫速率升溫至890～930℃，保溫5～15小時，以每小時60～150℃的升溫速率升溫至1040～1050℃，保溫1～3小時，然后以每小時60℃的降溫速率降溫至1008～1015℃，以每小時0.5～1℃的降溫速率慢冷至995～1005℃，以每小時0.1～0.5℃的降溫速率慢冷至970～985℃，隨爐自然冷卻至室溫，得到單疇釔鋇銅氧塊材；

（6）滲氧

將步驟（6）得到的單疇釔鋇銅氧塊材放入管式爐中，在流通的氧氣氣氛、450～410℃的溫區(qū)中慢冷200小時，得到單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材。

優(yōu)選地，所述步驟（1）中，氧化釔、過氧化鋇與氧化銅的摩爾比0.9:2.4:3.4。

優(yōu)選地，所述步驟（1）中，保溫是在890°c條件下保溫10小時。

優(yōu)選地，在所述步驟（5）中，是將裝配好的坯體放入管式爐中，以每小時120℃的升溫速率升溫至920℃，保溫10小時，以每小時120℃的升溫速率升溫至1045℃，保溫2小時，然后以每小時60℃的降溫速率降溫至1010℃，以每小時0.6℃的降溫速率慢冷至1000℃，再以每小時0.3℃的降溫速率慢冷至980℃，隨爐自然冷卻至室溫，得到單疇釔鋇銅氧塊材。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果：

（1）本發(fā)明步驟（1）采用的純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備先驅(qū)粉，是直接采用氧化釔、過氧化鋇以及氧化銅三種原料粉配比混合后，在高溫條件下保溫后得到先驅(qū)粉，可在較短的時間（一天）內(nèi)制備出先驅(qū)粉；相對于傳統(tǒng)方法需要合成相純凈的yba2cu3o7-δ、y2bacuo5或bacuo2先驅(qū)粉體（制備一種相純凈的先驅(qū)粉體就需要大約一周的時間），簡化了工藝步驟，極大地節(jié)約了時間和能源，明顯地提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本；

（2）本發(fā)明中純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備的先驅(qū)粉，由于采用了高溫保溫的工藝，制備的先驅(qū)粉化學(xué)成分十分穩(wěn)定，沒有短時間內(nèi)必須完成壓塊的條件限制，可以儲存?zhèn)溆?，有利于工業(yè)批量化生產(chǎn)；

（3）本發(fā)明對制備的先驅(qū)粉采用常規(guī)方法壓塊即可，無需噴入霧化的去離子水，使得實(shí)驗(yàn)條件不再苛刻，同時也避免了宏觀裂紋的產(chǎn)生，制備的樣品超導(dǎo)性能更好；同時本發(fā)明的制備方法具有較好的可重復(fù)性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的方法制備的單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的表面形貌圖；

圖2是本發(fā)明的方法制備的單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的磁懸浮力測試結(jié)果圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)的描述，但本發(fā)明的實(shí)施方式不限于此。

實(shí)施例1：

一種純氧化物法制備單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的方法，包括以下步驟：

（1）純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備先驅(qū)粉

將氧化釔、過氧化鋇與氧化銅按摩爾比為0.9∶2.4∶3.4球磨混合均勻，在890°c保溫10小時，再研磨后作為先驅(qū)粉。

本實(shí)施例通過直接采用氧化釔、過氧化鋇以及氧化銅三種原料粉配比混合后，在高溫條件下保溫后得到先驅(qū)粉，10小時就能制備出先驅(qū)粉；相對于傳統(tǒng)方法需要合成相純凈的yba2cu3o7-δ、y2bacuo5或bacuo2先驅(qū)粉體（制備一種相純凈的先驅(qū)粉體就需要大約一周的時間），簡化了工藝步驟，極大地節(jié)約了時間和能源，明顯地提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。

同時，本實(shí)施例中純氧化物法制備的先驅(qū)粉，由于采用了高溫保溫的工藝，制備的先驅(qū)粉化學(xué)成分十分穩(wěn)定，沒有短時間內(nèi)必須完成壓塊的條件限制，可以儲存?zhèn)溆?，有利于工業(yè)批量化生產(chǎn)。

（2）制備先驅(qū)塊

取先驅(qū)粉20g，使用壓片機(jī)壓制成直徑25mm圓柱體狀的先驅(qū)塊。

制備先驅(qū)塊采用常規(guī)方法壓塊即可，無需噴入霧化的去離子水，使得實(shí)驗(yàn)條件不再苛刻，同時也避免了宏觀裂紋的產(chǎn)生，制備的樣品超導(dǎo)性能更好；同時本實(shí)施例的制備方法具有較好的可重復(fù)性。

（3）壓制支撐塊

取氧化鐿粉體2g壓制成與先驅(qū)塊直徑相同的圓柱體狀的支撐塊。

（4）坯體的裝配

在氧化鋁墊片上表面由下至上依次放置氧化鎂單晶片、支撐塊、先驅(qū)塊、釹鋇銅氧籽晶塊，裝配成坯體。

（5）單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的生長

將裝配好的坯體放入管式爐中，以每小時100℃的升溫速率升溫至920℃，保溫10小時，以每小時120℃的升溫速率升溫至1045℃，保溫2小時，然后以每小時60℃的降溫速率降溫至1010℃，以每小時0.6℃的速率慢冷至1000℃，以每小時0.3℃的降溫速率慢冷至980℃，隨爐自然冷卻至室溫，得到單疇釔鋇銅氧塊材；

（6）滲氧

將單疇釔鋇銅氧塊材放入管式爐中，在流通的氧氣氣氛、450～410℃的溫區(qū)中慢冷200小時，得到單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材。

經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)證明，本實(shí)施例中的各條件為優(yōu)選出的最佳實(shí)驗(yàn)條件，制備出的單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材超導(dǎo)性能最好。

實(shí)施例2：

一種純氧化物法制備單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的方法，包括以下步驟：

（1）純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備先驅(qū)粉

將氧化釔、過氧化鋇與氧化銅按摩爾比為0.8∶2.2∶3.2球磨混合均勻，在880°c保溫20小時，研磨后作為先驅(qū)粉。

本實(shí)施例通過直接采用氧化釔、過氧化鋇以及氧化銅三種原料粉配比混合后，在高溫條件下保溫后得到先驅(qū)粉，20小時就能制備出先驅(qū)粉；相對于傳統(tǒng)方法需要合成相純凈的yba2cu3o7-δ、y2bacuo5或bacuo2先驅(qū)粉體（制備一種相純凈的先驅(qū)粉體就需要大約一周的時間），簡化了工藝步驟，極大地節(jié)約了時間和能源，明顯地提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。

同時，本實(shí)施例中純氧化物法制備的先驅(qū)粉，由于采用了高溫保溫的工藝，制備的先驅(qū)粉化學(xué)成分十分穩(wěn)定，沒有短時間內(nèi)必須完成壓塊的條件限制，可以儲存?zhèn)溆?，有利于工業(yè)批量化生產(chǎn)。

（2）制備先驅(qū)塊

取先驅(qū)粉20g，使用壓片機(jī)壓制成直徑25mm圓柱體狀的先驅(qū)塊；制備先驅(qū)塊采用常規(guī)方法壓塊即可，無需噴入霧化的去離子水，使得實(shí)驗(yàn)條件不再苛刻，同時也避免了宏觀裂紋的產(chǎn)生，制備的樣品超導(dǎo)性能更好；同時本實(shí)施例的制備方法具有較好的可重復(fù)性。

（3）壓制支撐塊

取氧化鐿粉體2g壓制成與先驅(qū)塊直徑相同的圓柱體狀的支撐塊。

（4）坯體的裝配

在氧化鋁墊片上表面由下至上依次放置氧化鎂單晶片、支撐塊、先驅(qū)塊、釹鋇銅氧籽晶塊，裝配成坯體。

（5）單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的生長

將裝配好的坯體放入管式爐中，以每小時100℃的升溫速率升溫至890℃，保溫15小時，以每小時60℃的升溫速率升溫至1040℃，保溫3小時，然后以每小時60℃的降溫速率降溫至1008℃，以每小時0.5℃的降溫速率慢冷至995℃，以每小時0.1℃的降溫速率慢冷至970℃，隨爐自然冷卻至室溫，得到單疇釔鋇銅氧塊材。

（6）滲氧

將單疇釔鋇銅氧塊材放入管式爐中，在流通的氧氣氣氛、450～410℃的溫區(qū)中慢冷200小時，得到單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材。

實(shí)施例3：

一種純氧化物法制備單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的方法，包括以下步驟：

（1）純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備先驅(qū)粉

將氧化釔、過氧化鋇與氧化銅按摩爾比為0.9∶2.4∶3.3球磨混合均勻，在890°c保溫12小時，研磨后作為先驅(qū)粉。

本實(shí)施例通過直接采用氧化釔、過氧化鋇以及氧化銅三種原料粉配比混合后，在高溫條件下保溫后得到先驅(qū)粉，12小時就能制備出先驅(qū)粉；相對于傳統(tǒng)方法需要合成相純凈的yba2cu3o7-δ、y2bacuo5或bacuo2先驅(qū)粉體（制備一種相純凈的先驅(qū)粉體就需要大約一周的時間），簡化了工藝步驟，極大地節(jié)約了時間和能源，明顯地提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。

同時，本實(shí)施例中純氧化物法制備的先驅(qū)粉，由于采用了高溫保溫的工藝，制備的先驅(qū)粉化學(xué)成分十分穩(wěn)定，沒有短時間內(nèi)必須完成壓塊的條件限制，可以儲存?zhèn)溆?，有利于工業(yè)批量化生產(chǎn)。

（2）制備先驅(qū)塊

取先驅(qū)粉20g，使用壓片機(jī)壓制成直徑25mm圓柱體狀的先驅(qū)塊。

制備先驅(qū)塊采用常規(guī)方法壓塊即可，無需噴入霧化的去離子水，使得實(shí)驗(yàn)條件不再苛刻，同時也避免了宏觀裂紋的產(chǎn)生，制備的樣品超導(dǎo)性能更好；同時本實(shí)施例的制備方法具有較好的可重復(fù)性。

（3）壓制支撐塊

取氧化鐿粉體2g壓制成與先驅(qū)塊直徑相同的圓柱體狀的支撐塊。

（4）坯體的裝配

在氧化鋁墊片上表面由下至上依次放置氧化鎂單晶片、支撐塊、先驅(qū)塊、釹鋇銅氧籽晶塊，裝配成坯體。

（5）單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的生長

將裝配好的坯體放入管式爐中，以每小時200℃的升溫速率升溫至930℃，保溫5小時，以每小時150℃的升溫速率升溫至1050℃，保溫1小時，然后以每小時60℃的降溫速率降溫至1015℃，以每小時1℃的降溫速率慢冷至1005℃，以每小時0.5℃的降溫速率慢冷至985℃，隨爐自然冷卻至室溫，得到單疇釔鋇銅氧塊材。

（6）滲氧

將單疇釔鋇銅氧塊材放入管式爐中，在流通的氧氣氣氛、450～410℃的溫區(qū)中慢冷200小時，得到單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材。

實(shí)施例4：

一種純氧化物法制備單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的方法，包括以下步驟：

（1）純氧化物預(yù)燒結(jié)法制備先驅(qū)粉

將氧化釔、過氧化鋇與氧化銅按摩爾比為1∶2.5∶3.5球磨混合均勻，在910°c保溫5小時，研磨后作為先驅(qū)粉。

本實(shí)施例通過直接采用氧化釔、過氧化鋇以及氧化銅三種原料粉配比混合后，在高溫條件下保溫后得到先驅(qū)粉，5小時就能制備出先驅(qū)粉；相對于傳統(tǒng)方法需要合成相純凈的yba2cu3o7-δ、y2bacuo5或bacuo2先驅(qū)粉體（制備一種相純凈的先驅(qū)粉體就需要大約一周的時間），簡化了工藝步驟，極大地節(jié)約了時間和能源，明顯地提高了工作效率，降低了生產(chǎn)成本。

同時，本實(shí)施例中純氧化物法制備的先驅(qū)粉，由于采用了高溫保溫的工藝，制備的先驅(qū)粉化學(xué)成分十分穩(wěn)定，沒有短時間內(nèi)必須完成壓塊的條件限制，可以儲存?zhèn)溆?，有利于工業(yè)批量化生產(chǎn)。

（2）制備先驅(qū)塊

取先驅(qū)粉20g，使用壓片機(jī)壓制成直徑25mm圓柱體狀的先驅(qū)塊；

制備先驅(qū)塊采用常規(guī)方法壓塊即可，無需噴入霧化的去離子水，使得實(shí)驗(yàn)條件不再苛刻，同時也避免了宏觀裂紋的產(chǎn)生，制備的樣品超導(dǎo)性能更好；同時本實(shí)施例的制備方法具有較好的可重復(fù)性。

（3）壓制支撐塊

取氧化鐿粉體2g壓制成與先驅(qū)塊直徑相同的圓柱體狀的支撐塊。

（4）坯體的裝配

在氧化鋁墊片上表面由下至上依次放置氧化鎂單晶片、支撐塊、先驅(qū)塊、釹鋇銅氧籽晶塊，裝配成坯體。

（5）單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的生長

將裝配好的坯體放入管式爐中，以每小時100℃的升溫速率升溫至890℃，保溫15小時，以每小時60℃的升溫速率升溫至1040℃，保溫3小時，然后以每小時60℃的降溫速率降溫至1008℃，以每小時0.5℃的降溫速率慢冷至995℃，以每小時0.1℃的降溫速率慢冷至970℃，隨爐自然冷卻至室溫，得到單疇釔鋇銅氧塊材。

（6）滲氧

將單疇釔鋇銅氧塊材放入管式爐中，在流通的氧氣氣氛、450～410℃的溫區(qū)中慢冷200小時，得到單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材。

圖1是用本發(fā)明的方法制備的單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的表面形貌圖，由圖可見，所制備的釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材表面出現(xiàn)“十”字花紋，證明圖示產(chǎn)品為單疇產(chǎn)品。

采用三維磁場與磁力測試裝置對本發(fā)明的方法制備的單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材的磁懸浮力進(jìn)行測試，測試結(jié)果如圖2所示，當(dāng)距離為0.01mm時，磁懸浮力最大，為36n，表明本發(fā)明的方法制備的單疇釔鋇銅氧超導(dǎo)塊材具有較好的超導(dǎo)性能。

以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。