Способ изготовления высокотемпературной сверхпроводящей керамики
Иллюстрации
Показать всеРеферат
Способ изготовления высокотемпературной сверхпроводящей керамики. Осуществляют синтез нитратов бария, иттрия, меди при температуре 900-920° С, проводят измельчение продукта и взрывное прессование при скорости нагружения 500-1000 м/с. 2 ил., 2 табл.
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛ ИСТИЧ Е С К ИХ
РЕСПУБЛИК (я)5 В 22 F 3/08
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
j
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4 (л)
Ф
О (Я
О (21) 4857355/02 (22) 08.08.90 (46) 23.05,92, Бюл,N19 (71) Пензенский политехнический институт (72) Э.С.Атрощенко, B,Б.Глушкова, Т.И.Панова, И.А,Казанцев и С.Г.Ракитин (53) 621.762.4(088,8) (56) Грабой И,Э. и др. Химия и технология высокотемпературных сверхпроводников.
Под ред. Ю,Д.Третьякова, ВИНИТИ, 1988, с.
33-42.
Кондаков С,Ф. и др, Стуктурные превращения УВаСизОт-упри ударном нагружении при 270 кбар. Письма в ЖЭТФ, 1988, т. 48, вып. 4, с. 193-195.
Изобретение относится к порошковой металлургии и может быть использовано в радиоэлектронной промышленности.
Целью изобретения является упрощение способа за счет исключения стадии спекания и повышения устойчивости керамики.
На фиг, 1 показана схема реализации предлагаемого способа; на фиг, 2 в зависимость удельного электрофизического сопротивления керамики от температуры.
Гильзу 1 с коническим обтекателем 2 и заглушкой 3 устанавливают по оси корпуса
4 с зарядом взрывчатого вещества (ВВ) 5.
Внутрь гильзы 1 насыпан прессуемый порошок 6. Напротив обтекателя 2 во взрывчатом веществе 5 устанавливают электродетонатор 7 для инициирования детонационной волны в заряде 5. Конический обтекатель 2 формирует концентрические ударные волны, обжимающие гильзу 1 с прессуемым порошком 6. Стенка гильзы 1, разгоняемая ударной волной, выполняет роль прессующего элемента и формирует заготовку требуемых размеров и формы,,, SU „„1734950 А1 (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ
КЕРАМИКИ (57) Способ изготовления высокотемпературной сверхпроводящей керамики. Осуществляют синтез нитратов бария, иттрия, меди при температуре 900 — 920 С, проводят измельчение продукта и взрывное прессование при скорости нагружения 500 — 1000 м/с. 2 ил., 2 табл.
Применяя различный по форме и величине заряд BB 5, разнотипные взрывчатые вещества, можно в широких пределах изменять скорость нагружения, Пример, В полость гильзы помещают пресуемый порошок УВагСизОт-х. Гильзу устанавливают в корпусе с зарядом ВВ, При взрывном прессовании скорость нагружения изменяли величиной заряда ВВ, которым служил аммонит марки 6ЖВ, После прессования керамику подвергали рентгенофазовому и термогравиметрическому анализу (точность определения относительного изменения массы составляла + 1 10 г), Электропроводность измеряли четырехзондовым методом в интервале температур 300 — 50 К. Искусственное старение проводили под воздействием насыщенных паров воды при температурах 30 С, 50 С, 80 С в течение
100 ч и при хранении на воздухе в течение года. Плотность измеряли гидростатическим методом, 1734950
Таблица 1
Температура спекания Т«, ОС
Плотность у, кг/м
Способ Скорость изготовле- нагружения ния Ч, м/с
Открытая пористость, с,А
Ь,A а,А
Предлагаемый
1,0-1,5
5695
3,821
3,823
3,884
3,884
700
11,661
11,670
Извест.ный
920
5695
3,822
3,826
3,884
3,882
11,691
11,700
B табл. 1 представлены результаты исследования керамики, полученной после взрывного прессования предлагаемым и известным способами.
Зависимость удельного электрофизического сопротивления керамики, полученной известным способом, при изменении температуры от 300 до 100 К имеет полупроводниковый характер и интервал перехода в сверхпроводящее состояние (ЛТО) составляет +3 К(фиг. 2, кривая а), Недостаточное содержание кислорода в изделиях подтверждается методом термогравиометрического анализа и согласуется с характером изменения параметра с элементарной ячейки, который завышен (см. табл.
1).
Предлагаемый способ обеспечивает меньшие значения параметра с, повышение критической температуры перехода в сверхпроводящее состояние до 95 — 98 К при одновременном снижении АТс до +0,5 К(фиг, 2, кривая б). Открытая пористость изделий в 4 — 5 раз меньше, чем у полученных известHblM способом.
Получение качественных изделий, обладающих эффектом сверхпроводимости, возможно при обеспечении необходимой скорости нагружения V (табл. 2), Так при V <
500 м!с не обеспечивается достаточной активации и прочных связей между частицами реагентов, и, как следствие этого, высокие: открытую пористость (3 / ), интервал перехода в с верх п ро водя щее состояние (+ 3 К) и удельное электрическое сопротивление R (5,0 10 Ом см), При V > 1000 м/с наблюдается разрушение изделий, избыточный адиабатный нагрев и изменение фазового состава, Указанное соотношение скорости нагружения V = 500 — 1000 м/с в процессе взрывного прессования обеспечивает адиабатический нагрев при высокоскоростном деформировании частиц, образование прочных связей между ними и тем самым позволяет исключить стадию спекания, Изделия, полученные предлагаемым способом, устойчивы к деградации при экс5 плуатации в насыщенных парах воды, поскольку высокая плотность и малая пористость и репятствуют взаимодействию среды со структурой материала и обеспечивают стабильный фазовый -состав. По ре10 зультатам исследований с помощью растровой электронной микроскопии изменения в поверхностном слое не отмечены.
При этом рентгенофазовым анализом разложения фаз не зафиксировано, Переход в
15 сверхпроводящее состояние сохраняется при тех же температурах, Удельное сопротивление возрастает незначительно — с
1,6 . 10 до 2,0 10 Ом см. Изделия, полученные известным способом, полностью
20 деградируют при тех же условиях эксплуатации — удельное электрическое сопротивление возрастает на один порядок и его зависимость от температуры носит полупроводниковый характер.
25 Предлагаемый способ по сравнению с известным обеспечивает получение высокоплотных качественных изделий из керамики
YBaZCuaO7-х С НЕВЫСОКИМИ ОтКРЫтай ПОРИстостью (1,0 — 1,5%) и интервалом перехода в
30 сверхпроводящее состояние (ЛТО = 0,5
К) с дефицитом по кислороду "Х" 0,07-0,09, сохранение сверхпроводящих свойств в условиях эксплуатации, Формула изобретения
35 Способ изготовления высокотемпературной сверхпроводящей керамики
УВа2Сцз07-Х, включающий синтез нитратов бария, иттрия, меди при 900 — 920 С, измельчение, взрывное прессование, о т л и ч а ю40 шийся тем, что, с целью упрощения способа за счет исключения стадии спекания и повышения устойчивости керамики, взрывное прессование осуществляют при скорости нагружения 500 — 1000 м/с.
Па амет ы элемента ной ячейки
1734950
Таблица 2
Примечание "-" — трещины имеют место;
"+" — трещины отсутствуют, с лс ° ° 1 ° ° Л ° В
° ас °
ЪВ ° ° ° ° 1 °
° а °
° ° g а В
Ъ
1 б
° 1съсс ° Вс ° с б
".. 1.,,: . Г,Ъ
В ° °
° r \ °
° ° а л
° ° ° ° В
В В S °
° ° °
Ъ ° с! °, °
\ ° °
° ° а
ВВ
° б
° ° с \ °
° ° 1
1 °
,л, °
Ва
40
fi ° с \ ° ° ° а
° ° » °
° °
° °
° °
I + y r ° ° Ъ
1, Р а
° °
° °
° ° °
° ° °
° \
° ° ° а
° В °
t а
1 ° ° с ° l
1 ° °
° 1 °
1 ° ° а ° л °"
В °
° r
° (° ° 1
° ° ° ° ба
° Ъа °
° ° \ ° °
° а j a а с
° В °
° а ° °
° r
° ° а ° °
° ° ° ° ВЪ
° ° а В с с а ° ° са В В ° ВЪЪ
° /В
° Ваа °
° °
° ° ° а с Ъ
° 1 °
° ° °
° °
С ° ° °
Ва ф а °
° а °
° ° Ва
° ° ° ° g
°, РЪ а б °
° а °
° а
° ° ° %
° В ° В ° °
1 ° ° а Ъ
° с
° ° б ° В" 1 В
° s °, w a> В,а ° а ° ° ° ° ° В
1734950 г O,uncu
2,Q
35
45
Составитель С.Багрова
Техред M.Moðãåíòàë Корректор С.Шевкун
Редактор О,Хрипта
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101
Заказ 1772 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5