Y2BaCuO5粒子掺杂的单畴熔融织构YBCO超导体工艺与性能研究

沙建军; 姚仲文; 郁金南; 郁  刚; 罗金汉; 闻海虎; 杨万里; 李世亮

doi:10.7498/aps.49.1356

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Y2BaCuO5粒子掺杂的单畴熔融织构YBCO超导体工艺与性能研究

沙建军 , 姚仲文 , 郁金南 , 郁刚 , 罗金汉 , 闻海虎 , 杨万里 , 李世亮

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Y2BaCuO5粒子掺杂的单畴熔融织构YBCO超导体工艺与性能研究

沙建军, 姚仲文, 郁金南, 郁刚, 罗金汉, 闻海虎, 杨万里, 李世亮

物理学报, 2000, 49(7): 1356-1361.

doi: 10.7498/aps.49.1356

STUDY ON THE TECHNOLOGY AND PROPERTY FOR Y2BaCuO5 PARTICLE S ARTIFICIAL DOPING TO OBTAIN SINGLE-CRYSTAL DOMAIN MELT-TEXTURED YBCO BULK SUPE RCONDUCTOR

SHA JIAN-JUN, YAO ZHONG-WEN, YU JIN-NAN, YU GANG, LUO JIN-HAN, WEN HAI-HU, YANG WAN-LI, LI SHI-LIANG

Acta Phys. Sin., 2000, 49(7): 1356-1361.

doi: 10.7498/aps.49.1356

摘要
采用人工掺杂Y-211相的方法以及熔融织构生长结合顶部籽晶工艺制备了不同211粒子含量的准单畴熔融织构的YBCO块材料，样品致密度高，体密度大于62g/cm3，机械强度好，振动样品磁强计测量结果表明，样品在温度30K、磁场06T下，其Jc仍达到123×106A/cm2.在温度70K、磁场2T条件下，Jc 仍高达135×104A/cm2，而且临界电流密度对磁场不敏感.扫描电子显微镜分析也表明，Y-211相的人工掺杂，能改善织构样品的生长状况，减小微裂纹，同时，掺杂的Y-211粒子能作为强的钉扎中心，因此，这种工艺能精确地控制样品中Y-211粒子的含量，所制备的样品中Y-211粒子分布越均匀，尺寸越小，其钉扎效果越好.从大量实验结果比较得出，1∶05是最佳的掺杂比例.

关键词:
准单畴超导体 /

熔融织构 /

临界电流密度Jc /

磁通钉扎中心
Abstract
This paper describes the method of artificial doping Y-211 phase and melt-textur ed growth with a top-seeded technique to prepare the quasi-single crystal domain YBCO bulk materials with various Y-211 particle contents.The specimens obtained have high density (more than 62g/cm3) and good mechanical toughnes s.The Jc of specimens reaches 123×106A/cm2 u nder 06T at 30K and 135×104A/cm2 under 2 T at 70K.The scanning electron microscope observation of specimens indicates that Y-211 part icles can improve the quality of melt-textured YBCO superconductor and reduce th e microcrack of specimens.Combining the microstructures with Jc measu rements shows that the smaller the particle size,the more homogeneous the partic le distribution,the higher the pinning effectiveness.The best ratio of Y-123 to Y-211 for the superconductor specimens is 1∶05 in moles,in which the Y-211 pa rticles are uniformly distributed and their size is about 200nm.

Keywords:
quasi-single domain superconductor /

melt-texture /

critical current density Jc /

magnetic flux pinning center
作者及机构信息
沙建军¹,

姚仲文³,

郁金南³,

郁刚³,

罗金汉³,

闻海虎²,

杨万里²,

李世亮²

(1)宁夏大学物理与电子信息工程系，银川 750021; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080; (3)中国原子能科学研究院，北京 102413

基金项目: 宁夏回族自治区科学技术委员会重点课题基金资助的课题.
Authors and contacts
SHA JIAN-JUN¹,

YAO ZHONG-WEN³,

YU JIN-NAN³,

YU GANG³,

LUO JIN-HAN³,

WEN HAI-HU²,

YANG WAN-LI²,

LI SHI-LIANG²

(1)宁夏大学物理与电子信息工程系，银川 750021; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080; (3)中国原子能科学研究院，北京 102413
参考文献

施引文献

[1]	闻海虎. 高温超导体磁通钉扎和磁通动力学研究简介. 物理学报, 2021, 70(1): 017405. doi: 10.7498/aps.70.20201881
[2]	梁超, 张洁, 赵可, 羊新胜, 赵勇. 拓扑超导体FeSe_xTe_1–_x单晶超导性能与磁通钉扎. 物理学报, 2020, 69(23): 237401. doi: 10.7498/aps.69.20201125
[3]	程鹏, 杨育梅. 临界电流密度对圆柱状超导体力学特性的影响. 物理学报, 2019, 68(18): 187402. doi: 10.7498/aps.68.20190759
[4]	吴董杰, 徐克西, 唐天威. 熔融织构YBa2Cu3O7-晶体中磁通涡旋锁定转变反常行为研究. 物理学报, 2016, 65(7): 077401. doi: 10.7498/aps.65.077401
[5]	郭志超, 李平林. 晶粒细化对MgB2超导临界电流密度的作用. 物理学报, 2014, 63(6): 067401. doi: 10.7498/aps.63.067401
[6]	王银博, 薛驰, 冯庆荣. 钛离子辐照对MgB2超导薄膜的载流能力和磁通钉扎能力的影响. 物理学报, 2012, 61(19): 197401. doi: 10.7498/aps.61.197401
[7]	池长昀, 张金仓, 李领伟, 刘芬, 黎文峰, 敬超, 曹世勋, Miryala Muralidhar, 姚忻. 熔融织构(Nd-Eu-Gd)-Ba-Cu-O超导体的各向异性磁通跳跃及其不稳定性研究. 物理学报, 2005, 54(5): 2307-2312. doi: 10.7498/aps.54.2307
[8]	张玉龙, 姚忻, 张宏, 金燕苹. YBCO熔融织构准单晶中的进氧和脱氧扩散研究. 物理学报, 2005, 54(7): 3380-3385. doi: 10.7498/aps.54.3380
[9]	刘旭东, 王进, 刘楣, 邢定钰. 磁通密度对第Ⅱ类超导体磁通动力学的影响. 物理学报, 2002, 51(5): 1122-1127. doi: 10.7498/aps.51.1122
[10]	刘峰, 黄钧伟, 刘伟, 肖玲, 任洪涛, 焦玉磊, 郑明辉, 阎守胜. 弱场下熔融织构YBa2Cu3O7-δ样品局域磁通蠕动的实验研究. 物理学报, 2001, 50(10): 2001-2007. doi: 10.7498/aps.50.2001
[11]	王峰, 孙国庆, 孔祥木, 单磊, 金新, 张宏. YBa2Cu3O7-δ熔融织构样品的磁响应研究. 物理学报, 2001, 50(8): 1590-1595. doi: 10.7498/aps.50.1590
[12]	冯　勇, 周　廉, 杨万民, 张翠萍, 汪京荣, 于泽铭, 吴晓祖. PMP法YGdBaCuO超导体的磁通钉扎研究. 物理学报, 2000, 49(1): 146-152. doi: 10.7498/aps.49.146
[13]	曾朝阳, 丁世英, 邱里, 姚希贤, 杨宏川, 傅耀先, 蔡传兵. 高Jc熔融织构YBa2Cu3Oy块材的磁性质与钉扎机制. 物理学报, 1995, 44(3): 460-470. doi: 10.7498/aps.44.460
[14]	孙玉平, 张发培, 姜建义, 胡安明, 王迎枫, 杜家驹, 张裕恒, 盛正直. 高Jc Tl系2223相银包套带材的磁通钉扎和耗散. 物理学报, 1994, 43(7): 1166-1171. doi: 10.7498/aps.43.1166
[15]	卫崇德, 刘尊孝, 甘子钊, 任洪涛, 肖玲, 贺庆. 中子辐照熔融织构YBa2Cu3Oy的临界电流. 物理学报, 1992, 41(11): 1884-1890. doi: 10.7498/aps.41.1884
[16]	范宏昌, 金新, 鹿牧, 张贻瞳, 徐小农, 姚希贤. 熔融织构YBa2Cu3O7-y各向异性临界电流密度的磁测量. 物理学报, 1992, 41(2): 317-322. doi: 10.7498/aps.41.317
[17]	卫崇德, 刘尊孝, 兰健, 孙允希, 甘子钊, 任洪涛, 肖玲, 贺庆. 熔融织构YBCO的磁性. 物理学报, 1991, 40(10): 1694-1702. doi: 10.7498/aps.40.1694
[18]	丁世英, 史可信, 曾朝阳, 余正, 施智祥, 邱里. Tl2Ba2Ca2Cu3Oy超导体磁通钉扎能的分布. 物理学报, 1991, 40(6): 985-989. doi: 10.7498/aps.40.985
[19]	金新, 张贻瞳, 鹿牧, 张长贵, 颜涌, 于杨, 沈剑沧, 姚希贤. (BiPb)-Sr-Ca-Cu-O2223相高Tc超导体磁通钉扎与蠕动. 物理学报, 1991, 40(4): 630-633. doi: 10.7498/aps.40.630
[20]	丁世英, 余正, 史可信. 非理想平面散射中心的磁通钉扎. 物理学报, 1987, 36(12): 1635-1639. doi: 10.7498/aps.36.1635

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物理学报. 2000, 49(7): 1356-1361.

doi: 10.7498/aps.49.1356.

Y2BaCuO5粒子掺杂的单畴熔融织构YBCO超导体工艺与性能研究

1. (1)宁夏大学物理与电子信息工程系，银川 750021; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080; (3)中国原子能科学研究院，北京 102413

基金项目: 宁夏回族自治区科学技术委员会重点课题基金资助的课题.

收稿日期: 1999-10-21
修回日期: 1999-11-28
刊出日期: 2000-07-20

摘要: 采用人工掺杂Y-211相的方法以及熔融织构生长结合顶部籽晶工艺制备了不同211粒子含量的准单畴熔融织构的YBCO块材料，样品致密度高，体密度大于62g/cm3，机械强度好，振动样品磁强计测量结果表明，样品在温度30K、磁场06T下，其Jc仍达到123×106A/cm2.在温度70K、磁场2T条件下，Jc 仍高达135×104A/cm2，而且临界电流密度对磁场不敏感.扫描电子显微镜分析也表明，Y-211相的人工掺杂，能改善织构样品的生长状况，减小微裂纹，同时，掺杂的Y-211粒子能作为强的钉扎中心，因此，这种工艺能精确地控制样品中Y-211粒子的含量，所制备的样品中Y-211粒子分布越均匀，尺寸越小，其钉扎效果越好.从大量实验结果比较得出，1∶05是最佳的掺杂比例.

关键词:

English Abstract

STUDY ON THE TECHNOLOGY AND PROPERTY FOR Y2BaCuO5 PARTICLE S ARTIFICIAL DOPING TO OBTAIN SINGLE-CRYSTAL DOMAIN MELT-TEXTURED YBCO BULK SUPE RCONDUCTOR

1.
(1)宁夏大学物理与电子信息工程系，银川 750021; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080; (3)中国原子能科学研究院，北京 102413

Received Date: 21 October 1999
Accepted Date: 28 November 1999
Published Online: 20 July 2000

Abstract: This paper describes the method of artificial doping Y-211 phase and melt-textur ed growth with a top-seeded technique to prepare the quasi-single crystal domain YBCO bulk materials with various Y-211 particle contents.The specimens obtained have high density (more than 62g/cm3) and good mechanical toughnes s.The Jc of specimens reaches 123×106A/cm2 u nder 06T at 30K and 135×104A/cm2 under 2 T at 70K.The scanning electron microscope observation of specimens indicates that Y-211 part icles can improve the quality of melt-textured YBCO superconductor and reduce th e microcrack of specimens.Combining the microstructures with Jc measu rements shows that the smaller the particle size,the more homogeneous the partic le distribution,the higher the pinning effectiveness.The best ratio of Y-123 to Y-211 for the superconductor specimens is 1∶05 in moles,in which the Y-211 pa rticles are uniformly distributed and their size is about 200nm.

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(1)宁夏大学物理与电子信息工程系，银川 750021; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080; (3)中国原子能科学研究院，北京 102413

Authors and contacts

(1)宁夏大学物理与电子信息工程系，银川 750021; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080; (3)中国原子能科学研究院，北京 102413

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(1)宁夏大学物理与电子信息工程系，银川 750021; (2)中国科学院物理研究所，北京 100080; (3)中国原子能科学研究院，北京 102413

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