大尺寸高性能lrebco高温超导块材生长研究

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1、申请上海交通大学硕士学位论文大尺寸高性能LREBCO高温超导块材生长研究院系：理学院物理系专业：物理学硕士生：彭波南导师：姚忻教授上海交通大学物理与天文系2013年12月万方数据DissertationSubmittedtoShanghaiJiaoTongUniversityforMasterDegreeStudyonthegrowthoflargesizeandhighperformanceLREBCOhigh-temperaturebulksuperconductorsMajor:PhysicsAuthor:PengBonanAdvisor:Prof.

2、YaoXinDepartmentofPhysicsandAstronomyShanghaiJiaoTongUniversityDecember,2013万方数据上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密□，在_____年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“√”）学位论

3、文作者签名：指导教师签名：日期：年月日日期：年月日万方数据上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日万方数据摘要大尺寸高性能LREBCO高温超导块材生长研究摘要REBCO高温超导材料和技术有着非常广阔的应用前景，特别是在超导电机、磁悬浮输运、超导储能和轴承方面，因而备

4、受研究者的关注。应用的必然前提是掌握REBCO超导材料成熟的制备技术。对于超导块材，无论是用于科学研究还是商业应用，一般都期望获得较大的尺寸、较高的超导转变温度（Tc）和临界电流密度（Jc）。顶部籽晶熔融织构法通常被认为是最适合用于REBCO高温超导块材的制备方法。目前，对于YBCO系统超导块材的制备技术最为成熟，既可以实现大尺寸生长，又可以实现批量制备。相对于YBCO系统，LREBCO超导材料的超导性能更优越，应用范围也更广泛。但同时，大尺寸高性能LREBCO超导块材的制备也因其高的包晶反应温度和严重的轻稀土元素和钡元素之间的替代效应而变得异常困难。综合

5、考虑超导块材的超导性能、尺寸规模、选择合适籽晶的难易程度、制备工艺的复杂程度以及可重复性等因素，探索简单、方便的大尺寸高性能的LREBCO高温超导块材的制备技术非常迫切。本论文的研究内容主要集中在两个方面：结合高热稳定性的NdBCO薄膜籽晶和富钡相前驱粉体在空气中制备大尺寸高性能LREBCO超导块材，以及探索解决LREBCO块材生长不连续问题的方法。获得的成果如下：1.空气气氛下实现大尺寸高性能SmBCO超导块材的制备和性能研究在顶部籽晶熔融织构法中，引用高热稳定性的NdBCO/YBCO/MgO薄膜作为籽晶，为大尺寸的SmBCO块材在空气中的成功制备提供宽

6、泛的生长温度区间。同时，在前驱粉体中引入Sm242富钡相，用于有效地抑制生长过程中的Sm和Ba之间的替I万方数据摘要代效应，确保所得超导块材的超导转变温度Tc高达94.3K。另外，引入Sm2411第二相，用于提供更有效的磁通钉扎中心，进一步地确保了块材的临界电流密度Jc高达268KA/cm。2.包裹（trapping）模式下实现SmBCO块材连续生长在解决SmBCO块材不连续生长的问题上，从RE211-Ba3Cu5Oz的相图分析出发，发现溶解度温度系数（temperaturecoefficientofsolubility,t.c.s）迅速减少的变化规律是不

7、连续生长的根本原因，进而，提出加速冷速的方法，确保块材在生长的过程中维持一个充足的有效过饱和度，实现块材的无自发形核连续生长。目前，该方法已经被证明可以很有效的实现SmBCO块材的连续生长，同时也可以用于制备NdBCO块材和一些掺杂体系的块材。3.高冷速下制备高性能NdBCO块材单一依靠组分控制性能的方法，不能有效地在空气气氛中实现高性能的NdBCO超导块材的制备。本文中，采用钡富集的Nd123和Nd422相作为前驱粉体，同时结合高冷速的方法来优化空气气氛下所制得的NdBCO超导体的超导性能，收到了良好的成效。在这一结果的基础上，结合加速冷速的方法，实现在

8、高冷速下制得高性能的NdBCO大单筹块材。通过本工作，本论文希望能