Co3O4 浓度对非化学计量比 YBa2Cu3O7?δ 陶瓷的相组成、微观结构和超导转变的影响

《Ceramics》：Effect of Co3O4 Concentration on the Phase Composition, Microstructure, and Superconducting Transition of Nonstoichiometric YBa2Cu3O7?δ Ceramics

　　

摘要

比较研究了 Co₃O₄ 浓度对 YBa₂Cu₃O_7?δ 陶瓷的相组成、表面形貌、几何密度、估算孔隙率、抗压强度及电阻超导转变的影响。未掺杂的 YBa₂Cu₃O_7?δ 以及含有 0.1、0.5、1.0 和 1.5 wt.% Co₃O₄ 的 Co₃O₄ 改性 YBa₂Cu₃O_7?δ 陶瓷，均由相同的非化学计量比 Y–Ba–Cu–O 前驱体混合物，通过固相反应路线随后进行氧退火制备而成。相组成通过 X 射线衍射评估，表面形貌通过扫描电子显微镜观察，几何密度通过样品质量和尺寸计算，抗压强度通过单轴压缩测试，超导转变参数通过四探针电阻测量。YBa₂Cu₃O_7?δ 相在所有样品中均保持为主要晶相。含有 0.1 wt.% Co₃O₄ 的样品在改性样品中表现出最高的 YBa₂Cu₃O_7?δ 含量（65.2 wt.%）、最高的测量抗压强度（1.95 MPa）以及最高的起始转变温度（95 K）。在 0.5 wt.% Co₃O₄ 含量下，获得了最高的几何密度（5.36 g/cm^?3）和最低的估算孔隙率（15.3%）。含有 1.0 和 1.5 wt.% Co₃O₄ 的样品显示出较低的 YBa₂Cu₃O_7?δ 相分数和较低的几何密度，并且在可用测量范围内未达到零电阻状态。尽管 0.1 wt.% 样品表现出比未掺杂 YBa₂Cu₃O_7?δ 更高的起始温度，但其较低的零电阻温度和更宽的转变表明，Co₃O₄ 并未同时改善所有超导参数。由于每种成分仅测试了一个样品，密度和抗压强度趋势应视为初步结果。