超导陶瓷之六

对超导材料来说，制造工艺是不尽相同的。工艺方法不同，所得的Tc也不相同。因本章只能做部分介绍，供参考。

超导陶瓷的制备与一般陶瓷制造工艺相似。如原料的制备与处理、成型和烧成等。就要通过实践进行不断地探索。有时也需要采取一些特殊的工艺措施。

对原料的选择，有的采用高纯度的原料，如分析纯、光谱纯。有的如同一般电子陶瓷化学纯等，视其具体情况而定。

在工艺上，预烧处理、成型方法以及烧结程度对超导陶瓷有很大的影响。

氧化物超导陶瓷的制备方法普遍采用固态反应法。即将组成粉料按配比混合压块，置于铂金或氧化铝坩埚中，放在电炉中（在大气气氛下）进行烧结，烧结温度为900~960℃，时间至少为4h,一般为自然冷却。为使材料均匀，可进行粉碎，重新压块，进行第二次甚至第三次烧结。

也有的分两步合成。如Y2O3-BaO-CuO三元系统中，先对BaCO3和Y2O3按4:1(mol)进行配料合成。然后将Ba4Y2O7和CuO按1:5(mol)进行合成Ba2YCu3O7-x。实验表明，这样有利于反应和控制，且重复性好，具有获得高纯单相超导材料的工艺可能性。

成型可在一般压机上进行，也可采用等静压成型。当然成型方法不同会影响致密性。

烧结则对超导陶瓷的性能影响很大。烧结温度过低，反应不完全；过高又会出现相分解。

烧结时间不是越长越好，过长（如超过30h)则出现宏观相分凝现象，不同部位呈现不同须色。

例如，黑色区域是BaCuO2,灰黑色区域是Ba2YCu3O7-x,而绿色区域则是BaY2CuO5,只有Ba2YCu3O7-x，才有高温超导性。

烧结时的氧分压是很重要的控制参数，氧分压过低或过高都不利，都会导致四方相出现。

因此，在烧结时是否通氧，要根据实际而定。如果炉中的空气流通性好，不必通氧气；反之，应在通氧气情况下烧结。

降温速度也是重要的控制参数，一般低温淬火和高温淬火都会使超导性破坏。对于慢降温，则可以充分完成四方到正交的转变，得到高零电阻温度的超导体。

下面就Bi-Sr-Ca-Cu-O系统的高温超导陶瓷的制造工艺方法进行介绍。

该系统采用化学纯以上的Bi2O3、SrCO3、CaCO3和CuO作原料。按Bi:Sr:Ca:Cu=1:1:1:2的比例进行配料。加无水乙醇在球磨筒内进行湿磨混料，干燥后压成大块进行预合成。预合成分两次进行：第一次在800℃/12h下进行；第二次在820℃/12h下进行。合成块料经粉碎、粉磨之后，加PVD粘结剂进行造粒，压成Φ28的圆片，放在Al2O3坩埚中，在860℃/12h的温度下进行烧结。一般材料的烧结温度范围较窄，因此在烧成时要予以注意。材料的烧成温度不同，其性能也不相同.

不仅如此，冷却的条件不同对超导性能的影响也很大。

Bi- Sr -Ca- Cu-O系统有两个商温超导相并存，相对来说，较高温度的超导相是亚稳相。需较为合适的热处理过程来稳定它，同时抑制较低温度超导相的生长和存在。