本发明专利技术公开了一种短时间固相烧结技术制备铁基超导体的方法，步骤包括：在高纯Ａｒ保护气氛下，将Ｌｎ和Ａｓ粉按摩尔比１∶（１～１．１）混合，封装在高真空石英管内进行热处理，最后炉冷至室温，得到ＬｎＡｓ粉末；在高纯氩气保护的手套箱内，粉末ＬｎＡｓ和Ｆｅ粉、Ｆｅ２Ｏ３粉、ＦｅＦ３粉按摩尔比３∶（１＋ｘ）∶（１－ｘ）∶（１．１～１．５）ｘ进行配比、研磨、压制成片，然后在高真空下进行退火处理，炉冷至室温，最终制备出ＬｎＯ１－ｘＦｘＦｅＡｓ超导体，其中Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ，０＜ｘ＜０．６。本发明专利技术方法提高铁基超导体性能的同时，提高铁基超导体的制备效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种铁基超导体的制备方法，尤其涉及一种短时间固相烧结技术制备 LnCVxFxFeAs (La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu等)铁基超导体的方法，属于铁基超导材料的制备技术 领域。
技术介绍
铁基超导体具有许多优越的性能，在40 50K温度区间、高场使用情况下，其超导 性能已经达到并超过现已成熟使用的传统低温超导材料Nb3Sn和高温YBCO涂层超导材料 及Bi系超导线带材。另外，Nb3Sn的使用温度需要使用昂贵的液氦来维持，运行费用高昂， 而铁基超导体可以使用制冷机达到其超导转变温度，运行费用相对低廉；而传统的铜氧化 合物高温超导体由于制备过程复杂，成本居高不下，而铁基超导体的制备过程简单，成本相 对低廉；因此，铁基超导体在运行费用上要较传统NbTi、Nb3Sn超导体和氧化物高温超导体 YBCO和Bi2212具有很好的性价比。但是，传统的固相烧结技术在制备铁基超导体时通常需要至少40个小时的保温 时间，这使得利用这一方法制备铁基超导体时效率非常低下。鉴于这两种技术存在的缺点，需要开发出一种短时间固相烧结技术制备铁基超导 体的新方法，提高铁基超导体的生产效率。
技术实现思路
本专利技术的目的是通过缩短固相烧结时间，在不降低甚至提高铁基超导体性能的同 时，提高铁基超导体的制备效率。本专利技术所使用的初始原料稀土元素(镧La、锶Ce、镨Pr、钕Nd、钐Sm、铕Eu、等)、 砷粉(As)、铁粉(Fe)、氧化铁粉末(Fe2O3)、氟化钐粉末(SmF3)。本专利技术所提供的短时间固相烧结技术制备LnCVxFxFeAs (Ln = La、Ce、Pr、Nd、Sm、 Eu,0<x<0. 6)铁基超导体的方法，主要包括以下步骤(1)初始粉末LnAs的制备在高纯Ar保护气氛下，将需要的稀土粉末(Ln)和As粉按摩尔比1 (1 1. 1) 的比例进行称量，充分混合；将混合均勻的原料封装在高真空10_4 10_6Pa的石英管内，然 后进行热处理，热处理过程依次为室温 400°C，升温速率为1 5°C /min ；400°C 600°C 升温速率为1 5°C /min ；600°C保温3 10小时；600°C 900°C升温速率为1 5°C / min ；900°C保温10 25小时；最后炉冷至室温。(2)铁基超导体 LnCVxFxFeAs (La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu 等)的制备在高纯氩气保护的手套箱内，将第一步中制备好的初始粉末LnAs和Fe粉、Fe2O3 粉、FeF3粉按摩尔比3 (1+x) (1-x) (1. 1 1. 5)χ进行配比(0 < χ < 0. 6)；将其充 分研磨，压制成片状；然后将其在高真空10_4 10_6Pa环境下进行退火处理；其中热处理过 程依次为首先0 600°C，升温速率为1 5°C /min ；600°C 900°C，升温速率为1 3°C /min;然后在900°C保温5 15小时；900°C (1100°C 1200°C )，升温速率为1 3°C / min ；最后在1100°C 1200°C保温20 30小时；炉冷至室温。最终制备出LnCVAFeAs超 导体。本专利技术利用一种短时间固相烧结技术制备出铁基超导体，本专利技术技术关键在于通 过先制备出初始粉末，使得在制备铁基超导体时原料可以充分参与反应，减小杂质相的生 成，提高样品的纯度，缩短二次热处理的保温时间。同时本专利技术在对铁基超导体进行配比 时，通过加入过量的F元素，以便在热处理过程中在较短的时间内F元素可以融入样品内 部，得到所需要的铁基超导体产品的超导相，从而缩短热处理过程中的保温时间。附图说明图1实施例1制备的SmOQ.8FQ.2FeAS超导体的X射线衍射图像(XRD)图2实施例1制备的SmCUF^FeAs超导体的电阻随温度⑴的变化曲线图3实施例1制备的SmCUF^FeAs超导体的临界电流密度(J。)随温度⑴变化 的曲线。具体实施例方式下面结合实施例对本专利技术做进一步详细说明。实施例1 :SmOQ.8FQ.2FeAs超导体的制备步骤一初始粉末的制备将Sm粉与As粉按照摩尔比1 1. 03进行称量并在Ar保护气氛下混和。将混 合好的Sm粉与As粉封装在石英管中进行烧结，真空度为10_6Pa，热处理过程依次为室 温 400°C，升温速率为5°C /min ；400°C 600°C，升温速率为l°C/min ；600°C保温5小时； 600°C 900°C升温速率为1°C /min ；900°C保温10小时；最后炉冷至室温。步骤二 SmOQ.8FQ.2FeAs超导体的制备在高纯氩气保护的手套箱内，将SmAs粉、Fe粉、Fe203粉、FeF3粉按比例 30 12 8 2. 4配比；然后充分研磨；通过液压机压成片状，使用压力为15Mpa，时间 为1分钟；封装在高真空石英管中，真空度为10_6Pa ；进行热处理。热处理过程依次为 0-600°C，升温速率为5°C /min ；600°C _900°C，升温速率为1°C /min，然后在900°C保温5小 时；900°C -1150°C，升温速率为1°C /min ；在1150°C下保温20小时；最后炉冷至室温。最 终制备出SmCUF^FeAs超导体。图1为此实施例制备的SmOa8Fa2FeAs超导体的X射线衍 射图像，从图中可以看出利用本专利技术的方法制备的SmCUF^FeAs样品仅含有少量的SmAs、 As203和SmFO杂质。图2为此实施例制备的SmOa8Fa2FeAs超导体的电阻随温度T的变化曲 线，由SmCUF^FeAs的电阻随温度T的变化曲线中可以看出，其临界转变温度的起始点为 53. 8K，零电阻的温度为48K，此方法制备出的样品具有SmOa8Fa2FeAs体系中较高的临界转 变温度，其窄的转变宽度表明样品中具有较高的纯度。图3为此实施例制备的SmOa8Fa2FeAS 超导体在10K和30K温度下临界电流密度(J。)随温度变化的曲线。由图可以看出，在10K 的温度下，0T时SmOuFuFeAs样品的临界电流密度为2. 5X 105A/cm2，这一结果接近铜氧化 合物超导体的值，表明其具有良好的电学应用前景。尤为重要的是，10K时，在3T-9T磁场范 围内，SmOa8Fa2FeAS超导体的临界电流密度几乎不受外场升高的影响，这表明低温下样品具有良好的高场性能。30K时，低场下，SmOa8Fa2FeAs超导体的临界电流密度随外场的升高剧烈下降，在在3T-9T范围内，样品的临界电流密度几乎不受外场升高的影响，但当外场大 于3T时，样品临界电流密度随外场的升高有剧烈下降的趋势，这表明样品的超导性能在高 温下对外场十分敏感。实施例2 =CeOa8Fa2FeAs超导体的制备步骤一初始粉末的制备将Ce粉与As粉按照摩尔比1 1进行称量并在Ar保护气氛下混和。将混合好 的Ce粉与As粉封装在高真空石英管中进行烧结，石英管真空度为10_4Pa，热处理过程依次 为室温_400°C，升温速率为5°C /min ；400°C _600°C，升温速率为5°C /min ；600°C保温10 小时；600°C _900°C升温速率为5°C /min ；900°C保温本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种短时间固相烧结技术制备铁基超导体的方法，其特征在于，所使用的初始原料：稀土元素、砷粉（Ａｓ）、铁粉（Ｆｅ）、氧化铁粉末（Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］）、氟化钐粉末（ＳｍＦ３）；主要包括以下步骤：（１）初始粉末ＬｎＡｓ的制备：在高纯Ａｒ保护气氛下，将需要的稀土粉末（Ｌｎ）和Ａｓ粉按摩尔比１∶（１～１．１）的比例进行称量，充分混合，将混合均匀的原料封装在高真空１０↑［－４］～１０↑［－６］Ｐａ的石英管内，然后进行热处理，热处理过程依次为：室温～４００℃升温速率为１～５℃／ｍｉｎ，４００℃～６００℃升温速率为１～５℃／ｍｉｎ，６００℃保温３～１０小时，６００℃～９００℃升温速率为１～５℃／ｍｉｎ，９００℃保温１０～２５小时，最后炉冷至室温；（２）铁基超导体ＬｎＯ↓［１－ｘ］Ｆ↓［ｘ］ＦｅＡｓ的制备：在高纯氩气保护的手套箱内，将第一步中制备好的初始粉末ＬｎＡｓ和Ｆｅ粉、Ｆｅ↓［２］Ｏ↓［３］粉、ＦｅＦ↓［３］粉按摩尔比３∶（１＋ｘ）∶（１－ｘ）∶（１．１～１．５）ｘ进行配比；将其充分研磨，压制成片状；然后将其在高真空１０↑［－４］～１０↑［－６］Ｐａ环境下进行退火处理；其中热处理过程依次为：首先０～６００℃，升温速率为１～５℃／ｍｉｎ；６００℃～９００℃，升温速率为１～３℃／ｍｉｎ；然后在９００℃保温５～１５小时；９００℃～（１１００℃～１２００℃），升温速率为１～３℃／ｍｉｎ；最后在１１００℃～１２００℃保温２０～３０小时；炉冷至室温，最终制备出ＬｎＯ↓［１－ｘ］Ｆ↓［ｘ］ＦｅＡｓ超导体，其中Ｌｎ＝Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ，０＜ｘ＜０．６。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘志勇，索红莉，马麟，刘敏，叶帅，田辉，袁慧萍，邱火勤，周美玲，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]
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