采用顶部籽晶熔融织构生长法制备了一系列YBCO单畴样品，在熔融处理过程中采用了不同的冷却速率。对所有样品测量了直流磁化强度和悬浮力，以确定冷却速率对临界转变温度Tc、磁化临界电流密度Jcm以及悬浮力F的影响。结果表明，冷却速率对超导性能影响显著，且存在一个最佳范围。例如国产成人AV无码片在线观看，对于直径为11 mm的样品，适宜的冷却速率为0.9–1.1 °C/h；冷却速率高于此范围会导致单畴尺寸变小，而低于此范围则会使超导性能明显劣化。在直径为30 mm的样品中也观察到了类似的结果。
一、引言
大量研究采用顶部籽晶熔融织构生长法制备了YBCO单畴圆盘状样品。熔融生长过程在慢速冷却（有无温度梯度均可）条件下进行，或者在等温条件下长时间保温。前者被广泛用于生长单畴YBCO样品。在该工艺过程中，慢速冷却速率是织构生长的关键参数。一般而言，由于Y-123晶体的生长速率非常低，采用的慢速冷却速率为0.2–1.0 °C/h。例如，研究人员在约30 °C的温度范围内使用0.3 °C/h的速率生长直径为30 mm的单畴样品，这意味着需要约一百小时的长时间处理过程。对于直径为93 mm的样品，使用了更慢的0.16 °C/h的冷却速率，这对应着数百小时的处理时间。为了缩短熔融处理的时间，在保证形成单畴和获得高超导性能的前提下，应对冷却速率进行优化。本文报道了不同冷却速率下的一些实验结果。
展开剩余85%二、实验
采用固相反应法制备了Y1.8Ba2.4Cu3.4Oy前驱粉末。在掺杂0.2 wt.%的Pt之后，将粉末单轴压制成直径为13 mm和35 mm的圆柱形前驱块材。在熔融处理前，将SmBaCuO籽晶放置在YBCO样品的上表面。直径为13 mm的样品被加热到1045 °C，保温20 min使其部分熔化，然后快速冷却到1008 °C，此为慢速冷却阶段的起始温度，之后以0.2、0.3、0.5、0.75、0.9、1.0、1.1、1.3和1.5 °C/h的不同速率缓慢冷却到990 °C。最后，将样品冷却到室温。而对于直径为35 mm的前驱块材，在1045 °C保温1.5 h，然后分别以0.2、0.3、0.33和0.5 °C/h的速率从1010 °C缓慢冷却到975 °C。样品的最终直径尺寸分别为11 mm和30 mm。所有样品均在约1 MPa的氧压下、470 °C进行后退火处理72 h。
悬浮力测量：对于直径为11 mm的YBCO样品，使用直径为10 mm、表面磁场为0.4 T的钕铁硼永磁体；而对于直径为30 mm的样品，则使用直径为26 mm、磁场为0.5 T的永磁体。直流磁化强度的温度依赖性以及77 K下的磁滞回线采用SQUID磁强计测量。从上述测量样品上切取直径为4.4 mm、厚度为0.5 mm的薄圆盘状样品进行测试。磁场方向平行于样品的c轴。Jcm根据磁滞回线并应用修正的Bean临界态模型进行计算。
三、结果与讨论
图1显示了直径为11 mm样品的两个顶面照片。可以看出，冷却速率影响单畴尺寸。如图1a所示，在0.3 °C/h的冷却速率下制备出了完美的单畴样品。在0.2–1.1 °C/h的不同冷却速率下生长的样品也获得了相同的顶面形貌。当冷却速率大于1.3 °C/h时，观察到小的单畴（如图1b所示），并且单畴尺寸随冷却速率的增加而减小。
图1. 不同冷却速率下制备样品的顶面视图：(a) 0.3 °C/h， (b) 1.3 °C/h。
在18 °C的给定温度范围内，不同冷却速率下生长的样品呈现出不同的截面形貌。图2a给出了0.3 °C/h样品的示意图，显示出单一的c轴取向，且c轴垂直于样品表面。对于冷却速率高于0.5 °C/h生长的样品，单一c轴取向区域随冷却速率增加而减小。例如，如图2b所示，对于冷却速率为1.0 °C/h的样品，该区域未到达样品底部。
图2. 不同冷却速率下制备样品的横截面示意图：(a) 0.3 °C/h， (b) 1.1 °C/h。
上述结果表明，91精品国产自产91精品资源冷却速率越慢，越有利于单畴生长。此外，冷却速率快于晶体生长速率会导致不完整的单畴。仅从单畴生长的角度来看，0.2或0.3 °C/h的冷却速率被认为是最佳的。
深圳市富临神通科技有限公司专注生产、研发定制超导产品，我们在超导行业拥有丰富经验。富临神通提供：REBCO、Bi2223粉末、颗粒、熔融织构块材、靶材、管材、薄膜、电流引线、棒材。
图3显示了归一化直流磁化强度与温度的关系。从图中可以看出，随着冷却速率降低，Tc，onset下降，且ΔT明显变宽。如图4所示，当冷却速率高于1.0 °C/h时，Tc，onset几乎不变；当冷却速率低于0.5 °C/h时，Tc，onset迅速下降，特别是对于0.2 °C/h的样品，Tc，onset降至77 K以下。
图3. 不同冷却速率下归一化磁化强度M对温度T的依赖关系
图4. Tc，onset 对冷却速率的依赖关系
图5显示了不同冷却速率下生长的样品在77 K时的磁化临界电流密度Jcm随外加磁场的变化曲线。可以看出，1.0 °C/h样品的Jcm特性最好，并且存在峰值效应。图6给出了Jcm与冷却速率的关系，从中可知在0.9到1.3 °C/h的冷却速率范围内Jcm值较高。然而，当冷却速率低于0.75 °C/h时，Jcm明显下降，0.5 °C/h的样品比1.0 °C/h的样品大约低一个数量级。Jcm的结果与Tc的结果一致。
图5. 不同冷却速率下磁化临界电流密度Jcm对磁场B的依赖关系
图6. 77 K下磁化临界电流密度Jcm对冷却速率的依赖关系
悬浮力的测量结果进一步证明，冷却速率对样品超导性能的影响非常显著。如图7所示，对于直径为11 mm的样品，在冷却速率为1.0 °C/h时获得了最大的f0值。随着样品尺寸增大，最大f0值所对应的冷却速率向更低方向移动，对于直径为30 mm的样品，该值约为0.3 °C/h。
图7. 零距离下冷却速率与悬浮力密度的关系。
根据上述结果，对于直径为11 mm的样品，0.9–1.1 °C/h的冷却速率适合获得更好的单畴以及更高的Tc、Jc和f0。在晶体生长过程中给定的18 °C温度范围内，0.2 °C/h和1.0 °C/h的冷却速率分别对应90小时和18小时的处理时间。因此，在约1.0 °C/h冷却速率下生长的单畴样品，不仅大大缩短了处理时间，而且与其他样品相比表现出更高的超导性能。
四、结论
研究了冷却速率对单畴生长和超导性能的影响。实验结果表明国产成人AV无码片在线观看，冷却速率存在一个最佳范围，对于直径为11 mm的样品，该范围为0.9–1.1 °C/h。随着样品尺寸增大，最佳冷却速率向更低方向移动，对于直径为30 mm的样品，约0.3 °C/h是适宜的。在此冷却速率下生长的样品不仅具有单畴结构和更高的Tc、Jcm以及悬浮力f0，而且大大缩短了处理时间，这有助于降低制造成本。
发布于：河南省