由于YBCO的晶体结构各向异性,要使临界电流密度达到实用水平,首先要使晶体择优取向。而定向凝固技术可使材料显微结构按择优生长方向规整排列,获得定向或单晶组织,故用此技术制备具有强各向异性的高温超导体的研究受到了高度重视。 本文系统研究了YBCO定向凝固过程中的包晶反应生长阶段出现的停止生长现象,并分析了YBCO块材界面生长前沿的形态和化学成分,发现不平整的宏观表面与工艺温度过高及抽拉速率过慢都有很大的关系,即熔化温度和提拉速度的不匹配导致了宏观表面的不平整;当生长前沿的液相富Cu,但Y和Ba匮乏的时候,晶体的生长就会停止。为了满足维持YBCO的连续生长并最终获得大尺寸YBCO超导体的需要,必须将熔化生长过程中界面前沿的液相成分调整为富Y和Ba元素。 文中以定向凝固条件下的晶体生长界面稳定性与形态的演变特征为基础,对定向凝固过程中YBCO晶体生长特征进行了系统的分析,认为传统金属体系定向凝固过程中界面稳定性理论与形态的演变规律并不完全适用于对定向凝固过程中YBCO晶体生长界面的分析。定向凝固过程中,YBCO晶体界面稳定性与形态的演变是由YBCO晶体本身的晶体学特征所决定的;YBCO晶体生长速度的各向异性决定了其晶体的生长形态,而YBCO的生长速度又是由界面的状态、生长机理和生长驱动力决定的,当YBCO界面生长动力学的各向异性能够补偿YBCO晶体生长界面前沿不均匀的浓度分布时,YBCO晶体能够保持稳定的生长;而当YBCO晶体界面生长动力学的各向异性不能补偿晶体生长界面前沿不均匀的浓度分布时,会出现界面不稳定现象。