定向ybco超导块材的制备与晶体生长规律分析

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1、摘要本文在PMP法和传统定向凝固的基础上提出了块材定向提拉生长工艺，该工艺可以控制晶体单畴的分布，改善晶体内部的组织缺陷。比较系统地研究了在块材提拉生长过程中籽晶对晶体形核、长大和组织形貌的作用规律，结果表明，籽晶的引入提高了样品织构化形成能力，可控制晶体取向，籽晶在较低的提拉速率下可以获得更为理想的单畴组织；籽晶在与样品的接触区域通过一种过渡生长机制来控制单畴的取向，样品内部片层组织与籽晶间的距离逐渐增大时，晶体从均匀生长逐渐过渡至非均匀生长。以Y元素在液相中的扩散生长模型为基础，分析了晶体生长的内部驱动力，认为其驱动力主要来自于凝固参数造成的

2、过冷度和生长前沿的成分过冷度；晶体生长速率取决于过冷度、温度梯度和初始粉末颗粒尺寸。晶体生长过程中的液相流动主要受熔化温度的影响，液相流动在增加Y的扩散速率的同时，也造成了液相流失，这不利于晶体形核与长大。Y21l贫乏区和球形孔洞的形成相互关联，孔洞的产生和液相的流动促进了Y211贫乏区的形成。分析了温度梯度和提拉速率对晶体生长、组织形貌和成分分布的影响，发现正的横向和纵向温度梯度有利于晶体的异质形核；较小的(aT触)／(dT／d力比有利于块材织构的形成；Y211粒子的推排效应和液相流动造成样品沿轴向成分分布不均匀：提拉生长法有利于块材织构的递增

3、式生长，较小的提拉速率下可以获得晶粒连续、Y211粒子细小弥散分布的YBCO单畴组织。关键词：定向提拉，YBCO块材，晶体生长，籽晶，温度梯度西北工业大学工学硕士学位论文ABSTRACTInthispapeLbulkdirectionalpullinggrowthtechnologywasproposedbasingonthePMPmethodandtraditionalunidirectionalsolidification．Thisprocesscontributedtothedistributionofthesingle·-domaincr

4、ystalandimprovedthemicrostructuredefectsinsidethecrystal．Theinfluenceoftheseedoncrystalnucleation，growingandmicrostructuremorphologywasinvestigated．Itwasshownthattheintroductionofseedincreasedthetextureformingabilityofthesampleandcontributedtothecontrolofthecrystal-orientatio

5、n．BettersingledomainmicrostructureCanbeobtainedatalowerpullingrate．TheorientationoftheY123singledomainswasControlledbytheseedthroughatransitivegrowthmechanismatthecontactareabetweentheseedandsample．、矾tllincreasingthedistancebetweenthelayermicrostructureinsidethesampleandthese

6、ed，thecrystalchangedfromhomogeneousgrowthtoinhomogeneousgrowth．Theinnergrowthdriveofcrystalwasanalyzedbythegrowthmodelsbasedondiffusionofyttrimnintheliquidphase；thedriveforcewasinducedmainlybytheundercoolingcausedbysolidificationparameterandthedifferentialconcentrationatthegr

7、owthfront．Thegrowthvelocityofthecrystaldependsontheundercooling，temperaturegradientandoriginalparticlesintheprecursor．Theliquidflowduringthecrystalgrowthmostlyreliedonthemeltingtemperature；theliquidflow，whichdidharmtothecrystalnucleationandgrowing，ledtotheliquidlosswhileitinc

8、reasedthediffusionvelocityofyttrium，．TheY211-freeregionWasrelatedtot