论文摘要：顶晶浸渗法制备YBCO高温超导块体材料的研究

YBCO高温超导块以其高临界转变温度和优异的电磁性能被广泛应用于超导磁体、超导储能飞轮、超导磁悬浮等诸多方面。为了进一步提高临界电流密度 Jc，必须在块状材料中引入强磁通钉扎中心。出于这个原因，科学家们通过掺杂、热处理和高能粒子辐照将有效的钉扎技术引入到超导块状材料中。中心以增加体的临界电流密度。实践证明，掺杂是引入磁通钉扎中心最有效的方法之一。本文采用传统固态烧结法制备制备YBCO超导块体材料所需的初始粉体，包括YBa2Cu3O7-δ(Y123)、Y2BaCuO5(Y211)、BaCuO2(011)、Ba3Cu5O8(035)和新的第二相粉末 Y2Ba4CuWOx (YW2411)。采用顶晶浸渗工艺制备了掺杂纳米粒子YW2411的YBCO超导块体材料，对其宏观形貌、微观结构和磁悬浮力进行了分析。其次，将晶体生长监测仪应用于YBCO超导块体材料的生长研究，通过实时视频分析，准确确定了晶体生长温区、晶体生长速率等相关参数。在制备 YW2411 掺杂 YBCO 块体之前，需要制备 Y2Ba4CuWOx 粉末。本文采用固相反应法，经多次球磨、多次烧结得到YW2411粉体，对其物相组成、显微组织、碳含量等进行分析，最终确定YW2411粉体的最佳烧结温度为1030℃。对于YW2411掺杂的YBCO块体，通过SEM图像分析发现，Y2Ba4CuW在单畴YBCO超导基体中分布较为均匀。大小约为 150 nm 的 Ox 颗粒比 Y2BaCuO5 颗粒小得多。掺杂量小于5wt%时，粒径小，以点状为主，分布均匀；当掺杂量大于5wt%时，YW2411颗粒逐渐由点状变为针状。随着YW2411掺杂量的增加，样品的磁悬浮力先增大后减小。当掺杂量为5wt%时，最大磁悬浮力为33.6N。利用晶体生长监测仪对YBCO高温超导块体材料的晶体生长过程进行了初步研究。经测定，YBCO超导块体材料的成核温度在1010℃左右，1010℃～980℃的生长温度范围可以显着缩短YBCO晶体的生长时间，大大提高了块体制备的效率。通过视频实验记录研究了晶体生长速率与晶体生长长度的关系。结果表明，随着过冷度的增加，块体材料的生长速率先增大后减小。为研究YBCO晶体的生长理论提供了依据。

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