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《中国原子能科学研究院》 2000年
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准单畴熔融织构YBCO块材工艺及性能研究

沙建军  
【摘要】:聚变堆是具有相当潜力的能源,聚变堆材料是实现聚变反应的关键之一。 聚变堆中受控热核反应的“磁炉”又需要大型超导磁体。由于超导材料呈现零 电阻特性,超导磁体运行不需要输入功率,并且能产生均匀稳定的磁场。这些 在高能物理、电力工业、医学的应用,因为它具有轻便、经济等突出的优点而 变的越来越广泛了。因此,实现受控热核反应和寻找高性能的超导材料属当今 世界最富有吸引力的物理课题之一。 本论文是探索制备高性能的准单畴的YBCO块材,并对其磁通钉扎性能作 了进一步改善,同时,对它的磁通钉扎机制也作了一些探讨。采用熔融织构生 长法MTG(Melt-textured Growth)结合顶部籽晶技术制备了掺杂有不同含量的 Y-211 粒于的YBCO的准单畴熔融织构块材。制备样品直径为20mm,厚度为 6-8mm,通过对实验方法的优化和工艺参数的精确控制,获得的样品致密度高, 机械强度好,体密度达6.2g/cm~3以上。 运用振动样品磁强计VSM(Vibration Specimen Magnetometer)测量了样品 在10K、30K温度下的磁化曲线,磁场变化范围为-5到5Tesla,外加磁场平行 于样品的c轴;运用交流磁化率法测量了样品在零场冷却下的临界温度转变曲 线,样品的最高临界转变温度T_c=90K,△T_c<1K。这表明样品具有较好的单相性。 根据磁化曲线,利用比恩临界态模型(Bean Model)计算出样品在10K、30K 温度下的临界电流密度J_c,根据合作钉扎理论模型得到了样品50K、70K温度 下的临界电流密度。结果表明,样品在10K、30K温度0.6T磁场下,其J_c分别 达到 2.14×l0A/cm~3和 1.23l0×6A/cm~3,在 70K温度、2T磁场下J_c仍达 l.35×l0~4A/cm~3,而且临界电流密度对磁场不敏感。 SEM微观结构分析表明,Y-211相的掺杂,能改善织构样品的生长状况, 减少微裂纹,同时,掺杂的Y-211粒子能作为强的钉扎中心,因此,这种工艺 能精确地控制样品中Y-211粒子的含量,所制备的样品中Y-211粒于分布越均 匀,尺寸越小,其钉扎效果越好,由此可见得出Y-211粒子的磁通钉扎属于界 面钉扎,通过磁测量结果和微观结构分析表明,Y-123相与Y-211相的最佳掺 杂摩尔比是1:0.5。
【学位授予单位】:中国原子能科学研究院
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2000
【分类号】:TL627

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