论文摘要：MgO籽晶的引入方式对SmBCO超导块材生长形貌的影响

在REBCO系列超导块材中，SmBCO超导块材有着巨大的潜在应用。SmBa2Cu3O7-δ晶体结构具有各向异性，因此要使临界电流密度达到实用水平，首先要使Sm123晶体定向生长。顶部籽晶熔渗生长（TSIG）工艺是制备单畴REBCO超导块材非常有效的方法，可使材料按籽晶的晶体取向定向外延生长，使晶体长成织构度良好的单畴块材。在RE123系列高温超导材料中，与Y123系列相比，Sm123具有更高的临界温度，其临界电流密度在强磁场下也具有较高的值，因此Sm123是一种更具发展潜力的材料。
本文主要采用TSIG法制备SmBCO超导块材。通过选用不同的籽晶采用顶部籽晶熔渗生长法制备SmBCO超导块材，研究制备SmBCO的方法，包括先驱粉体的制备，籽晶的制备与选取，样品的生长等。结果发现，SmBCO晶体能否长成单畴与籽晶的诱导有很大的关系，籽晶的选择在TSIG法制备SmBCO超导块材的过程中起着至关重要的作用。
本文采用传统的固态烧结法制备SmBCO超导块材所需要的初始粉体，包括Sm2BaCuO5（Sm211）、BaCuO2（011）及制备籽晶所用到的NdBa2Cu3O7-δ(Nd123)初始粉体。三种粉体的烧结温度分别为930℃，910℃，930℃。
研究了不同厚度的Nd123片层在MgO单晶表面外延生长制备NdBCO晶体、并作为籽晶材料制备SmBCO超导块材的方法。选取的Nd123片层厚度依次为1.7mm，2.5mm，3.3mm。对样品的宏观形貌的观察和对样品不同位置的微观结构的分析表明：随着Nd123片层厚度的不断增加，籽晶对样品的诱导效果越来越好，只有选择合适厚度的Nd123片层，才能使外延生长制备的籽晶对SmBCO晶体的生长起到良好的诱导作用。当Nd123片层厚度达到3.3mm时，样品能够长成单畴的SmBCO超导块材。
通过研究MgO单晶、Nd123粉体、以及MgO与Nd123片层2-2复合三种籽晶对制备SmBCO超导块材的影响发现，采用不同籽晶制备的样品，宏观形貌不同，用MgO与Nd123的2-2复合籽晶制备的样品单畴性较好。通过对样品的微观形貌分析发现：采用MgO与Nd123的2-2复合籽晶充分利用了MgO和NdBCO籽晶的优势，对SmBCO晶体的生长起到了很好的诱导作用，成功制备出织构度良好的单畴SmBCO超导块材。
研究采用MgO单晶与Nd123片层的2-2复合籽晶制备SmBCO超导块材时，Nd123片层的厚度对SmBCO晶体生长的影响。对样品微观结构的观察发现随着Nd123片层厚度增加，样品的片层状结构取向逐渐紊乱；样品的单畴形貌逐渐消失，并且出现了随机成核。总之，采用MgO单晶与Nd123片层的2-2复合籽晶诱导SmBCO晶体生长时，SmBCO晶体能否长成织构度良好的单畴样品和Nd123片层的厚度密切相关。只有选择合适厚度的Nd123片层，才能充分利用MgO单晶和NdBCO籽晶的优势，对SmBCO晶体的生长起到很好的诱导作用，并成功地制备出了单畴SmBCO超导块材。结果表明，当Nd123片层厚度为1.0mm时，MgO单晶与Nd123片层的2-2复合籽晶能够起到很好的诱导作用。

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