高温超导陶瓷yba2cu3o9-x体系的研制

高温超导陶瓷yba2cu3o9-x体系的研制

1实验过程1.1样品的制备1.1.1yba2cu3o3的、yba2cu3o3o3o3o3o3的5+10gyba2cu3o3o3o3o3o3o3o3o3的合成所用原料为y2o3（质量比为99.99%），ba（no3）2（质量比为99.50%）和cu（质量比为99.00%）。样品的金属元素摩尔比为r（y）r（ba）r（cu）1.23，通过方程式3ciuu和0.5y2o3（no3）ba（no3）2yba2cu3o6。5、4和4no20.计算，可以得到10克ybalcu3的材料。对于质量比为99.99%的y2o3，质量比为99.50%的ba（no3）为7.981g，质量比为99.00%的cui为3.662。然后用1-1的电格分析，精确称取所需原材料，将其放入干样品中，压成直径为12mm的薄圆柱形，厚度约1.3mm，压6.104。n、压2分钟，然后放入样品。1.1.2铜氧体系的配方采用的原料是Tl2O3,BaO,CaO及CuO.铊钡钙铜氧体系的配料和压片与钇钡铜氧体系的过程差不多,只不过其配料摩尔比为r(Tl)∶r(Ba)∶r(Ca)∶r(Cu)=1∶1∶1∶3或1∶1∶1∶2,加压为3×104～4×104?N.1.2预燃烧和燃烧1.2.1添加温度和景观温度后的整理将压成的YBa2Cu3Ox样品放入马弗炉中预烧,采用分段加热,大约每隔15min升一次温度,在580℃(未加室温)左右保温1h,预烧温度为600～900℃,然后关闭电源,随炉冷却.发现样品呈黑色,表面呈现绿色,质软疏松,呈超导性的样品室温电阻大约为2.2kΩ左右.将上面预烧的样品重新研磨、压片、烧结,烧结温度为910℃,保温6h后关闭电源,让样品在炉中自然冷却至室温,所得样品呈油黑色,常温电阻为0.7Ω,抗磁性明显增强,样品的致密度大大提高.1.2.2空气中退火的样品将摩尔比为r(Tl)∶r(Ba)∶r(Ca)∶r(Cu)=1∶1∶1∶3的样品放入马弗炉进行分段升温,预烧温度在790℃左右(加上室温)保温5h后,自然冷却至室温.对预烧的TlBaCaCu3Oy样品进行淬火实验,从炉中取出两个样品,一个置于空气中淬火,另一个在冰水中冷却,结果发现:a.冰水中淬火样品.外观颜色较黑较结实,接触空气的一面略发白,靠衬底一面有棕色物出现,室温电阻一面是6kΩ(底面),另一面约为50kΩ.b.空气中淬火样品.外观较冰水中淬火样品稍浅较致密,面上略灰白,底部的棕色物较冰水中淬火样品少,颜色也浅.其电阻一面为600Ω(底面),另一面约为几百Ω.多次按r(Tl)∶r(Ba)∶r(Ca)∶r(Cu)=1∶1∶1∶3配料,预烧温度在790～800℃之间(加上室温),结果室温电阻差别不大.最后摸索到按r(Tl)∶r(Ba)∶r(Ca)∶r(Cu)=1∶1∶1∶2配料,预烧温度在830℃左右保温4h,关闭电源,让样品随炉自然冷却.烧出的样品零电阻温度为116.5K,抗磁性也比较好.2测量结果2.1样品的结构特征2.1.1相对强度经X射线衍射分析,YBa2Cu3O9-x样品属钙钛矿结构,其X衍射结果如图1所示.图中I′为相对强度;θ为衍射角.X射线衍射分析表明,按r(Y)∶r(Ba)∶r(Cu)=1∶2∶3的样品基本上是单相的,它具有简单正交结构.根据衍射数据计算出正交单胞的晶格常数,正常态下(室温)为:a=0.3821nm,b=0.3898nm,c=1.1695nm,其数据与理论值符合很好.2.1.2正常态下温室经X射线衍射分析,TlBaCaCu2Oy超导材料具有四方结构.根据衍射数据计算出四方单胞的晶格常数,正常态下(室温)为:a=b=0.3847nm,c=3.598nm,与理论值a=b=0.3847nm,c=3.582nm非常接近.2.2yba2cu3o9-x与tlbacacu22的电性能曲线采用四引线法测量超导样品的电阻,这样可以减少引线电阻和接触电阻对测量值的影响(原因是低温实验引线又细又长,而样品本身电阻可以比前者小得多).对YBa2Cu3O9-x样品,测得其电性能曲线如图2所示,其零电阻转变温度为98K.对TlBaCaCu2O2样品,测得其电性能曲线如图3所示,其零电阻转变温度为116.5K.2.3样品的稳定性测试YBa2Cu3O9-x样品在98K附近出现明显的抗磁性,其单相性较好,所以样品可多次测试,其结果有重复性,其磁性能曲线如图4所示.TlBaCaCu2O2样品抗磁性比较好,在116K附近出现明显的抗磁性,其磁性能曲线如图5所示.2.4金属元素配比YBa2Cu3O9-x样品的扫描电镜照片(如图6所示)表明该样品的粒度均匀,因而使其超导相的连通性和致密性好,确定了该样品有高达98K的零电阻温度.用扫描电镜的能谱分析得到样品的金属元素配比近似为r(Y)∶r(Ba)∶r(Cu)≈1∶2∶3,这与烧结前的化学配比符合很好.2.5高温超导体系的研制.通过对YBa2Cu3O9-x