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《西北工业大学》 2007年
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YBCO生长界面特性及相转化机理研究

马丽  
【摘要】:YBa_2Cu_3O_(7-δ)(简称YBCO)各向异性的晶格结构及键合方式赋予了它独特的定向凝固特性,利用定向凝固技术制备晶面取向良好的YBCO比金属材料定向凝固取向控制面临更复杂的技术难题。本文首先以阶梯式烧结与间歇式研磨相结合的方式制备了XRD纯、微米级的原始粉料并建立了合理的梯度温场,之后将定向凝固技术与PMP合成工艺相结合,通过不断调整工艺参数如最高热处理温度、提拉速率等制备了ab晶面方向与样品轴向夹角在5°之内的YBCO棒材,并根据需要制备了若干淬火样品及含籽晶样品。 借助于SEM观察及对杰克逊因子的计算从实验及理论两方面对半熔态生长条件下YBCO不同晶面的界面结构进行了研究,认为在本实验条件下YBCO的ab晶面接近于光滑界面而ac/bc晶面为粗糙界面;进一步讨论了ab晶面的生长除受元素扩散影响之外还受原子沉积动力学影响,因此其法向生长速率低于ac/bc晶面,并且遵循不同的生长速率方程;YBCO生长过程中其ac/bc晶面易受成分过冷的影响失稳分化成类胞状而引起微区成分偏析,以此为基础构建模型合理解释了熔化法YBCO样品中常见的片层状形貌。 借助于元素分析的手段、从溶质扩散的角度对体系非平衡相变过程中YBCO晶体的形核、长大过程及非超导Y_2BaCuO_5(Y211)相的长大行为进行了研究。通过形貌观察及分析均认为在211存在的情况下,YBCO优先通过异质形核的方式在211表面形核,此后211溶解提供的Y元素通过液相扩散至优先形成的YBCO表面进行生长;123与近邻211之间的溶质浓度梯度及相邻211粒子间的浓度梯度分别形成了123相生长及211相粗化的主要驱动力;粒度细小、尺寸均匀的211粒径不仅有利于YBCO的稳态生长,而且有助于防止211相的粗化。 观察分析了定向凝固参数对定向凝固取向的影响;通过对样品中常见的畴界形貌及其成因的分析,讨论了制约大尺寸单畴YBCO制备的因素;最后总结了定向凝固技术对YBCO的晶面取向控制机制,认为定向凝固法制备单畴YBCO的过程经历了取向形核、竞争淘汰及外延生长三个阶段。
【学位授予单位】:西北工业大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:O731

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【参考文献】
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