Bi--2212高溫超導(dǎo)厚膜的制備及性能研究.pdf

1、Bi2Sr2Ca1Cu2O8-δ(Bi-2212)厚膜是Bi-2212實(shí)際應(yīng)用的主要形態(tài)之一，與線材和薄膜相比，具有制備方法簡單，成本低廉等優(yōu)點(diǎn)，主要應(yīng)用于磁屏蔽、基底線路系統(tǒng)以及高頻設(shè)備等方面。本文以浸涂法(DIP)為基礎(chǔ)，對(duì)厚膜的成分和加工方法進(jìn)行優(yōu)化，并結(jié)合部分熔化法(MP)，制備出了性能優(yōu)良的Bi-2212/Ag厚膜。同時(shí)，以此為基礎(chǔ)還為Bi-2212線（帶）材的制備提供了一種簡便、廉價(jià)的粉末判據(jù)。本文獲得的結(jié)論主要有以下幾點(diǎn):

2、
　　首先，對(duì)Bi-2212厚膜的浸涂法制備技術(shù)進(jìn)行了優(yōu)化。系統(tǒng)地研究了部分熔化熱處理過程中，部分熔化溫度和降溫速率對(duì)厚膜成相過程和載流性能的影響，優(yōu)化出一套合理的厚膜熱處理工藝。研究發(fā)現(xiàn):部分熔化溫度為885℃，降溫速率為2℃/h時(shí)，厚膜中2212晶粒排列整齊，晶間連接性好，可以保證2212厚膜的載流性能。同時(shí)，通過冷壓和軋制等方法，對(duì)厚膜加工方法進(jìn)行了改進(jìn)。結(jié)果表明，浸涂后冷壓處理的Bi-2212厚膜，超導(dǎo)相密度增加，氣孔明顯

3、減少，并且，燒結(jié)后片層狀晶粒排列更加整齊，晶間連接性更高，臨界電流密度Jc達(dá)到13.8 kA/cm2。
　　在粉末制備方面，采用改進(jìn)的共沉淀法(MCP)制備了不同Bi元素和不同Cu元素配比的Bi-2212前驅(qū)粉末，研究了Bi元素對(duì)草酸鹽沉淀過程中元素配比的影響，以及不同Cu元素配比對(duì)粉末燒結(jié)過程中超導(dǎo)相成相過程的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)Bi含量為2.1時(shí)，樣品制備過程中，上清液澄清，說明各個(gè)金屬離子均沉淀完全，并且最終燒結(jié)后粉末成分

4、與設(shè)計(jì)成分差異較小，從而保證了制備的可重復(fù)性。另外，Cu元素的適量增加有助于加快2212相的成相過程。
　　為了驗(yàn)證采用相同粉末制備的厚膜和帶材性能的一致性，使用不同Cu元素配比的前驅(qū)粉，Bi2.1Sr1.96Ca1.0CuxO8+δ（x2.0，2.1，2.2和2.4），結(jié)合優(yōu)化后的厚膜加工方法和燒結(jié)工藝，制備了不同Cu元素配比的厚膜，并系統(tǒng)地研究了Cu元素對(duì)2212織構(gòu)度和厚膜載流性能的影響，實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示Cu2.2配比的厚膜性能

5、最好。另一方面，使用不同Cu元素配比的粉末（x2.0，2.2和2.4）作為裝管粉，采用粉末裝管法(PIT)和部分熔化相結(jié)合的線（帶）材制備方法，制備三種成分的Bi-2212基單芯帶材。結(jié)果表明:使用Cu元素配比x=2.2的粉末所制備的帶材中，片層狀Bi-2212晶粒的織構(gòu)較好，性能最高，獲得的臨界電流I為24A，相應(yīng)的臨界電流密度Jc為6.6 kA/cm2(77 K，0 T)，這一結(jié)論與厚膜制備確定的最優(yōu)粉末配比相吻合，從而證實(shí)了使用厚