[其他]鋇-釔-銅-銀-氧超導材料

無效

• 申請號: 87103114
• 申請日: 1987-04-25
• 公開（公告）號: CN87103114A
• 公開（公告）日: 1988-11-09
• 發明（設計）人: 任玉芳;呂曉毅;孟建;蘇鏘;李青山;李東來
• 申請（專利權）人: 中國科學院長春應用化學研究所
• 主分類號: H01B12/00
• 分類號: H01B12/00
• 代理公司: 中科院長春專利事務所
• 代理人: 宋天平,廖玉珍

本發明屬于高臨界溫度，大電流密度的超導材料及制造工藝。

自1986年4月美國IBM公司蘇黎世研究室J·G·Bednorz等〔Z·Phys·B·Condensed????Matter????64，（1986），189〕發現由鋇鑭銅氧組成的金屬氧化物在30K實現了超導之后，86年12月，中國科學院物理研究所發現在70K具有超導電性的多相金屬氧化物，接著87年2月美國休斯頓大學和亞拉巴馬大學研制的新型超導體起始轉變溫度達98K，實現了液氮溫區超導。2月24日，中國科學院物理研究所報道了主要成份為鋇釔銅氧四種元素的高Tc超導材料，它的超導中點轉變溫度為92.8K，轉變溫區4K，起始轉變溫度在100K以上，出現零電阻的溫度為78.5K〔“Kexue????Tongbao”No????6（1987）〕。

此后很多研究團體在鋇釔銅氧體系上做了大量的研究工作。在材料制備工藝方面，中科院物理所采用固相反應合成法：光譜純的氧化物，碳酸鹽或硝酸鹽經130-150℃干燥過夜，精確稱量過篩，按需要以不同比例混合，在管狀爐中400℃灼燒4小時，冷至室溫，磨細，然后在1000℃灼燒3-6小時，爐中冷卻，模壓制得陶瓷材料;中國科技大學則采用濕化學法制備鋇釔銅氧超導材料：混合鹽溶液-草酸鹽共沉淀一一過濾，洗滌一一烘干、灼燒（850-900℃，空氣氛，＞5小時）一一微細粉料一一壓片，燒結（950-1050℃，氧氣氛，＞5小時）。

上述鋇釔銅氧超導材料盡管其超導轉變溫度進入了液氮溫區，但從報道看其制備重現性不好，特別是材料在77K-79K電流密度很低（中國科學院物理所0.04A/cm²），這就限制了它在強磁強電場合的應用，因此提高該體系的臨界電流密度已成為開發這種陶瓷超導材料應用的關鍵。最近報道，美國貝爾電話實驗室制備的這類陶瓷超導材料達到1100A/cm²的電流密度。

本發明的目的在于從改進體系的組份和制備工藝兩方面進行研究，以便提高超導材料的臨界電流密度，使其具有液氮溫區的實用性，同時提供切實可行的，重現性好的制備工藝。

本發明提出了鋇釔銅銀氧五元體系的超導材料，體系中銀含量控制在材料總用量的1%-30%（重量百分比）;且體系中銅與銀的克原子比為銅∶銀＝1∶（0.025-1.25）時，可得到電流密度在10-10⁴A/cm²的液氮溫區超導材料。金替代銀或釔被重稀土元素（T_b、Ho、Er、Tm、Yb、Lu）替代也可得到高T_c高I_c的超導材料。這種五元體系的新型超導材料的零電阻溫度為91K，超導起始溫度為94.6K超導中點轉變溫度為92.8K，轉變溫區2.2K，在77K時電流密度為10-10⁴A/cm²。

本發明鋇釔銅銀氧五元體系超導材料的制備采用均相法工藝：按計算量比稱取釔、鋇、銅、銀的鹽類或氧化物，溶于水或酸（可以是單一的無機酸或有機酸，也可是混合酸），若有不溶物時可加入適量絡合劑（如碳酸銨）使之全溶，然后蒸干、分解，在茂福爐中850℃-950℃灼燒7-10小時，磨細后10-15T/cm²壓力下壓片或熱壓，再置茂福爐中在850-1000℃下灼燒7-10小時，然后冷卻即成。本發明均相法工藝操作簡便，既省去了濕化學法的沉淀，過濾，洗滌工序，又無需固相反應合成法混合原料的審慎，陶瓷工藝的繁復。采用本發明均相法工藝制得的超導陶瓷材料組成分布均勻，致密，燒結溫度低而強度硬度高，特別是產品的重現性好，因而成本低廉。

本發明鋇釔銅銀氧體系超導材料具有高臨界轉變溫度和高電流密度，組成在較大范圍內變化都可得到性能優異液氮溫區高電流密度的超導材料，77K時電流密度可達10-10⁴A/cm²。

按照本發明的體系和均相合成工藝，凡具液氮溫區超導性能的鋇釔銅氧材料，按本發明的比例添加銀作為第五組份，并控制其銅銀比例為本發明所述范圍時，其液氮溫區超導電流密度大大提高。

本發明所得超導陶瓷材料的超導轉變溫度采用電阻法測量〔《金屬材料技術研究所報告》1964年????Vo17，No5，P17，日本〕，超導電流密度按《國外超導電技術》第二冊P4-27（1975）報告的方法測量。抗磁性的測量采用交流磁化率法和磁天平法，并互相印證。