稀土在高温超导材料中的应用 (1)

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第29卷第2期稀有金一材料与工程129．No．2RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGApril2000!!塑!旦文章绷号：1002185X(2000)02—007~04稀土在高温超导材＼中T的应l用2叮杨遇春2，(北京有色金属研罚f雷北京100088)‘捕要茼耍介绍了迄夸所发现的各类古稀土超导材料；论述了稀土钡铜氧高温超导体在工艺上和技术应用上的进展{指出轻稀土铋铜氧特别是钕铋铜氧块材适于批量生产·具有经井潜力。美蕾词稀土高温超导材料

2、YBaCuONdBaCuOTG132．26现，除带来具有挑战意义的认知问题外，还表现出巨1前言大的技术应用潜力。近年来在一些应用中技术前糟问题的初步解决，为稀土作为原料在高温超导领域中的自1911年荷兰人翁纳斯(K·Onnes)在汞中首应用开发展现了美好的前。次发现超导性以来，至今全世界共发现28种金属和上千种合金或金属间化台物具有超导性。遗憾的是这2稀土超导体的类别些物质由常导态到超导态的临界转变温度最高的只有23K(NbGe)，其中常用的NbTi，NbSn等已缪勒等发现的La。⋯BaCuO及其后出现的以商

3、品化的超导材料必须在液氮(为4．2K，每升约YBCO为代表的RBaCuO在结构上呈层状类钙钛10美元)环境中工作，这不但增加了成本，也给操作矿型晶体结构，由被AmOn层(J4其它元素，O氧)带来了不便。为此寻找高温超导材料成为科技界多年隔开的导电的CuO面组成。电荷的迁移主要由保留来追逐的主要目标。其中稀土元素自然也成为寻找的在CuO面内的空穴完成，AmOn层起电荷储存器作对象。这是因为金属镧的值在16GPa的高压下约用并借荷电载流子控制CuO面的掺杂。故在分类上为11K，同时1975年和1976年分别在Ba

4、PbBiO3把其叫做空穴掺杂超导体。鉴于这两种高温超导化合(r，一13K)和LaMo6Se8(一11K)中发现了超导物的晶胞内含有两个铜氧(CuO)面，又称其为双铜氧性。也许正是在这样的背景下，缪勒和柏诺兹于1986层化合物。年才在氧化物陶瓷特别是以镧为组分的氧化物陶瓷空穴掺杂超导体多为高超导体。1988年日本上另辟蹊径，终于在LaBa2CuO4(To一35K)上取得人发现了又一种通式为LnCuO(Ln—Pr，历史性的突破。紧接着朱经武和赵忠贤又迈出了具有Nd，Sm，Eu；M=Ce，Th；约等于0．1～0．1

5、8；Y决定意义的一步，发现由另一个稀土元素钇构成的r，=约等于0．02)的稀土超导化合物J，其晶胞内仅含一越过液氨温区(一77K，每升约0．16美元)的钇钡个CuO面，又称做单铜氧层化合物。其导电机制为铜氧(YBa2Cu307t?)。YBCO的r，高达92K，是一个电子导电，故叫做电子掺杂超导体。如在反铁磁绝缘具有实用意义的高温超导材料。此后相继发现除铈、化合物NdCuO。内用4价铈代替部分3价钕，使铜氧铽、错外，其它所有镧系元素包括钇在内，都能形成通式为RBa。Cu：O一，超导转变温度介于～92K(R=面获

6、得电子的明显掺杂，导致Nd。⋯CeCuO在大Y)至～95K(R=Nd)之间的高温超导化合物在理约25K的(亦有报道的最大值可达28K)表现论上这类化合物的上临界场可高达160T，故亦可视出超导性。之为高场超导体。稀土铜氧基高温超导化合物的出以YBa2Cu30即YBCO(又简称做Y一123)为联系人：杨遇春，男，62岁，教授，北京有色金属研究总院．北京100088．电话：01~~62002108维普资讯http://www.cqvip.com2期扬遇春：稀土在高温超导材料中的应用‘79’代表的钇系超导材料中，除

7、Y一123相外，还存在Y重现性地合成具有最佳超导性能的YBCO等稀124超导相(YBaCu08)和Y一247相(Y2BaCu0)，土铜氧化物超导粉，是开发应用稀土高温超导体的最其中Y一124和Y一123相比，由于在块材状态不存在热关键的第一步。目前合成YBCO粉的技术主要包括普稳定问题，故预计将会部分取代Y一123。Y124的丁通的固相反应法、沉淀法、等离子体喷除法、玲冻干约为80K，但甩钙代替部分钇可使丁提高到90K。燥法、喷射干燥法、燃烧合成法、溶胶一凝胶法、醋最近日本人在一般的氧压(0．1MPa)下通过

8、固相反酸盐法及火焰合成法等多种方法，其中以溶液混合为应成功地合成了Y一124块材，并且不必采用专门的烧基础的方法最受青睐，因为可实现分子水平的混合结技术口“]目前已能按用户要求“定做”形状为等轴或球形、结除上述稀土氧化物陶瓷超导体外，稀土还是含局构上为单晶或多晶及碳和氮等杂质含量极低的具有域化磁矩超导体即所谓磁性超导体和重费米子超导确定组成或相组合(如引人YBaCuOs即211相以提体(近藤合盒)的