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在热处理过程中依据温度和氧分压的不同，铋系超导材料中发生一些氧化还原反应，这些氧化还原反应可归结为铅的化合价的变化。铋系超导材料中的氧化还原反应对(Bi,Pb)2Sr2Ca2Cu3O10+y(Bi-2223)的生成及其微观结构具有重要的影响。本工作对铋系超导材料在热处理过程中的氧化还原反应及其对Bi-2223/Ag带材的微观结构和超导性能的影响进行了深入研究。
本工作的第一部分是对铋系超导材料热处理过程中的吸氧过程和放氧过程的规律及其反应机制进行系统研究。我们提出了一种新的实验方法—氧分压分析法，即用氧分析仪实时监测热处理炉内氧分压的变化。利用氧分压分析法结合其它手段深入系统地研究了铋系超导材料热处理过程中的吸氧过程和放氧过程的规律及其反应机制，并对铋系超导材料中Pb3(Bi,Pb)3Ca2CuOy(3321)的存在区域与温度和氧分压的关系进行了研究。实验结果表明3321相的存在区域取决于温度和氧分压两个因素。
本工作的第二部分是对提高Bi-2223/Ag带材的超导性能进行了探索性研究。主要结果为：(1)超导前驱粉中的富铅相对带材中Bi-2223相的生成、带材的微观结构和超导性能都有很大的影响。Ca2PbO4和3321相对带材中Bii,Pb)-2212相的生成过程的影响是不同的，这一不同也会影响到Bi-2223相生成的速度及其晶粒尺寸，进而影响到带材的超导性能；(2)预处理对Bi-2223/Ag带材中Bi-2223相的生成速度、带材的微观结构和超导性能具有重要的影响。预处理的过程中3321相的分解促进了(Bi,Pb)-2212晶粒的长大，尺寸较大的(Bi,Pb)-2212晶粒对Bi-2223相的生成具有促进作用，从而改善了带材的超导性能；(3)后退火处理提高了Bi-2223/Ag超导带材的临界电流，改善了带材在磁场中的性能。在后退火过程中Bi-2223相中的铅含量减小，而氧含量增大。氧含量的增大和阳离子配比的变化提高了带材的临界温度和磁场中的性能。后退火处理减少了Bi-2223晶界附近的非晶态相，改善了带材中的弱连接。从而提高了带材的超导性能。