本文關(guān)鍵詞：高性能YBCO單疇塊材的制備及其超導(dǎo)性能的研究　出處：《上海大學(xué)》2016年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

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【摘要】：RE-Ba-Cu-O(REBCO,RE=Y,Gd,Sm,Nd等)單疇超導(dǎo)塊材由于其具有高臨界溫度(T_c)、自穩(wěn)定的磁懸浮特性以及比鐵磁永磁體更強(qiáng)的磁通俘獲能力,因而在超導(dǎo)磁體、超導(dǎo)飛輪儲能以及超導(dǎo)無接觸傳輸?shù)葟?qiáng)電領(lǐng)域展示出巨大的應(yīng)用潛力。特別是由于YBCO單疇塊材制備工藝簡單可靠,制備成本相對低廉,使其成為工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域最有吸引力的材料。為了進(jìn)一步提高YBCO單疇塊材的磁通俘獲性能,如何提高塊材的臨界電流(J_c)和尺寸顯得尤為重要。然而目前用于制備YBCO單疇塊材的頂部籽晶熔融織構(gòu)生長技術(shù)中還存在著一些問題,如:第二相粒子Y_2BaCuO_5(Y211)的分布不均勻以及多籽晶YBCO單疇塊材疇區(qū)晶界處由于雜質(zhì)相的殘留導(dǎo)致的弱連接等。因此研究探索如何較好地解決這些問題是進(jìn)一步提高YBCO單疇塊材磁通俘獲性能的關(guān)鍵。本論文的主要研究目標(biāo)是通過解決上述目前存在于頂部籽晶熔融織構(gòu)生長技術(shù)中的問題進(jìn)一步提高單籽晶和多籽晶YBCO塊材的磁通俘獲性能。主要的研究內(nèi)容和結(jié)果如下:1.研究了Y211相含量對YBCO單疇塊材生長的影響。通過對不同Y211相含量的前驅(qū)粉體進(jìn)行熱分析測量和淬火生長實驗,結(jié)果發(fā)現(xiàn)隨著前期粉體中Y211相含量的增加,YBCO熔體的結(jié)晶溫度降低;隨著前驅(qū)粉體中Y211相含量的增加,YBCO熔體的生長速率增大。這一研究結(jié)果為進(jìn)一步研究不同前驅(qū)坯體配置對YBCO單疇塊材生長和磁通俘獲性能的影響奠定了基礎(chǔ)。2.研究了分層式前驅(qū)坯體對YBCO單疇塊材的生長和磁通俘獲性能的影響。使用分層式前驅(qū)坯體制備YBCO單疇塊材,并對其生長形貌、磁通俘獲性能以及微結(jié)構(gòu)做了比較和分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)使用分層式前驅(qū)坯體由于減緩了YBCO熔體c軸方向Y~(3+)離子濃度的飽和速度,使得a-b面方向生長更加充分完全,因此制備的分層YBCO單疇塊材擁有更大體積分?jǐn)?shù)的c生長扇區(qū)。直徑22mm分層YBCO單疇塊材磁通俘獲場達(dá)到0.8 T,相比于常規(guī)YBCO單疇塊材的0.62 T提高了近29%。微結(jié)構(gòu)分析表明分層YBCO單疇塊材中Y211相粒子積聚得到了抑制,分布相對均勻,微裂痕和氣孔都有所減少。3.研究了前驅(qū)坯體的優(yōu)化制備高性能YBCO單疇塊材。在前面工作研究結(jié)果基礎(chǔ)上,結(jié)合溶質(zhì)擴(kuò)散生長模型和推出/捕獲理論,利用改進(jìn)的前驅(qū)坯體制備YBCO單疇塊材。結(jié)果表明YBCO單疇塊材內(nèi)部的Y211相粒子分布得到了明顯的改善。磁通俘獲場得到明顯的提高,直徑25 mm和34 mm的YBCO單疇塊材磁通俘獲場峰值分別達(dá)到0.91 T(最大值0.96 T)和1.2 T(最大值1.28 T)。4.研究了Y211緩沖層對多籽晶YBCO塊材疇區(qū)晶界處弱連接的影響。通過在SmBCO籽晶和前驅(qū)坯體間插入Y211緩沖層,制備了多籽晶YBCO塊材,并對磁通俘獲性能以及疇區(qū)晶界處的微結(jié)構(gòu)做了測量。結(jié)果表明Y211緩沖層有效的抑制了多籽晶YBCO塊材疇區(qū)晶界處的雜質(zhì)相的殘留,改善了弱連接,進(jìn)而制備出磁通俘獲場分布為單峰的多籽晶YBCO塊材。
[Abstract]:The single domain superconducting bulk RE-Ba-Cu-O / REBCOO / REBCOO / REBCOO / REBCOO / RE-BCOO / REBCOO / RE-BCOO / RE-BCOO / REBCOO / RE-Ba-Cu / REBCO@@. Self-stabilized magnetic levitation properties and stronger flux trapping ability than ferromagnetic permanent magnets are therefore found in superconducting magnets. The field of superconducting flywheel energy storage and superconducting non-contact transmission shows great application potential, especially because of the simple and reliable preparation process of YBCO single domain bulk material, the preparation cost is relatively low. In order to further improve the magnetic flux trapping performance of YBCO single domain bulk materials, it has become the most attractive material in industrial applications. It is very important to improve the critical current and size of bulk. However, there are still some problems in the technique of preparing YBCO single domain bulk by using top seed melt texture. For example: second phase particle Y _ s _ 2BaCuO _ 5s _ s _ s _ _ _. And the weak connection at the grain boundary of single domain area of polyseed YBCO due to the residue of impurity phase. Therefore, how to solve these problems better is to improve the single domain block of YBCO. The main research goal of this thesis is to improve the flux of mono-seeded and multicrystalline YBCO bulk by solving the above problems existing in the topseed melt texture growth technology. Trapping performance. The main research contents and results are as follows:. 1. The effect of Y211 phase content on the growth of YBCO single domain bulk was studied. The precursor powder with different Y211 phase content was measured by thermal analysis and quenched growth experiment. The results show that the crystallization temperature of YBCO melts decreases with the increase of Y211 phase content. With the increase of Y211 phase content in precursor powder. The results laid a foundation for further study on the effect of different precursor body configurations on the growth and magnetic flux trapping properties of YBCO single domain bulk. 2. The effect of flooding body on the growth and flux trapping properties of YBCO single domain bulk. YBCO single domain block was prepared by stratified precursor. Its growth morphology was also studied. The magnetic flux trapping performance and microstructure were compared and analyzed. It was found that the saturation rate of ion concentration in the YBCO melt was slowed down by the use of stratified precursor. It makes the a-b plane grow more fully and completely. Therefore, the prepared layered YBCO single domain bulk has a larger volume fraction of c growth sector. The magnetic flux trapping field of 22 mm diameter layered YBCO single domain bulk is 0. 8 T. Compared with the 0.62 T of conventional YBCO single domain bulk, the microstructure analysis shows that the accumulation of Y211 phase particles in layered YBCO single domain bulk is inhibited and the distribution is relatively uniform. Microcracks and pores have been reduced. 3. The preparation of YBCO single domain blocks with high performance has been studied. Based on the results of the previous work, the solute diffusion growth model and the theory of deduction / capture have been studied. The YBCO single domain bulk was prepared from the improved precursor billet. The results show that the Y211 phase particle distribution and flux trapping field in the YBCO single domain bulk have been improved obviously. The peak value of magnetic flux capture field of 25mm and 34mm YBCO single domain bulk is 0.91T (maximum 0.96T) and 1.2T (maximum 1.28T), respectively. The influence of Y211 buffer layer on the weak connection at grain boundary of multi-seeded YBCO bulk is studied by inserting Y211 buffer layer between SmBCO seed and precursor. Multi-seeded YBCO bulk was prepared. The magnetic flux trapping performance and the microstructure at the grain boundary of the domain region were measured. The results show that the buffer layer Y211 effectively inhibits the residual impurity phase at the grain boundary of the multi-seeded YBCO bulk and improves the weak connection. Furthermore, multi-seeded YBCO bulk with a single peak magnetic flux capture field was prepared.
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：O511.3

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9 ;Optical Response of Granular YBCO Weak Link[J];Chinese Journal of Lasers;1996年01期

10 王小平,楊秉川,石東奇,彭正順,李文祥,華佩文,孫麗虹,張啟海;Microstructure and Application of YBCO Superconductive Films with Low Surface Resistance[J];Rare Metals;1997年03期

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本文編號：1411456