Bi-based Superconductors Fabricated in High Magnetic Fields

Abstract

The microstructure and superconducting properties of Bi-2223 superconductor fabricated in high magnetic fields were systematically investigated. The results shows that the Bi-2212 grains with their c-axis parallel to the magnetic field were formed after the partial-melting and solidification in 8 T magnetic field, and transformed into the Bi-2223 grains with c-axis alignment during the further sintering process at 840 C without magnetic field. The conversion of Bi-2212 grains to Bi-2223 grains has the heredity in grain alignment. The mixed structures of the Bi-2223 and the Bi-2212 grains with their c-axis parallel to the magnetic field are formed in samples sintered at 850 C- 855 C in 10 T magnetic field. Below 845 C sintering in 10 T, a high proportion of Bi-2223 phase is obtained, however no preferred orientation is observed. The Bi-2223 grains with their c-axis parallel to the axial direction of the vertical tube furnace are formed not only on the surface, but also in the center of the sample sintered at 850 C for 120 h in a 15 C/cm temperature gradient without magnetic field. Moreover, the samples sintered in the temperature gradient and in a 10 T magnetic field have a stronger c-axis alignment of Bi-2223 phase.

強磁場で育成したBi系超伝導体の組織および超伝導特性について総合的に研究した。その結果、８Tの強磁場中における半溶融・凝固した試料の水平面では磁場付加方向にｃ軸配向するBi-2212相の組織を確認することができる。さらに、無磁場840度Cで焼結すると、水平面のｃ軸配向したBi-2212相はｃ軸配向したBi-2223相になる。Bi-2212相からBi-2223相への相変態では、Bi-2212相が配向していれば、その後の相変態によって生成するBi-2223相もｃ軸配向する。10Tの強磁場における850度C～855度C温度範囲で焼結した試料ではｃ軸配向したBi-2212相とBi-2223相の混合組織が観察された。10Tで845度C以下の温度で焼結した試料では、Bi-2223相の生成率が高いが、ｃ軸配向性はなかった。無磁場で15度C/cmの温度勾配下で焼結した試料ではｃ軸配向したBi-2223相の組織を示した。さらに、10Tの強磁場を印加した場合には、Bi-2223相の配向度が高くなることが分かった。