Способ получения сверхпроводящей керамики на основе бариевого купрата

Способ получения сверхпроводящей керамики на основе бариевого купрата

Реферат

 

Изобретение относится к способам получения высокотемпературной сверхпроводящей керамики на основе бариевых купратов редкоземельных элементов и может быть использовано в электронике, электротехнике, приборостроении при получении мишеней для магнетропного распыления сверхпроводящих пленок при изготовлении сверхпроводящих элементов в магнитометрах, квантовых интерферометрах. Целью изобретения является увеличение однородности состава по кислороду и стабильности сверхпроводящих свойств в объеме керамики. Для этого порошок сверхпроводящего состава засыпали в пресс-форму, нагревали на воздухе до температуры T_р-450C T T_р-200C, где T_р - температура разложения бариевого купрата, прикладывали давление 80 - 300 МПа в течение 0,5 - 1,5 ч, снимали давление и увеличивали температуру до 910 - 940°С при временно изотермической выдержке 1,5 - 6,0 ч с последующим охлаждением. Все образцы, выполненные из иттриевого, иттербиевого и европиевого бариевых купратов являлись сверхпроводниками с критической температурой T_с сверхпроводящего перехода и температурным интервалом T_с перехода 93 - 97 К и 0,3 - 1,2 К соответственно. Параметры T_с и T_с по поверхности и в объеме образцов менялись не более чем на 0,3 К, формальное содержание кислорода в сверхпроводниках составляло 6,8-6,95 при его колебаниях по объему образцов в пределах 0,01 - 0,03 %. 1 табл.

Изобретение относится к технологии изготовления керамических сверхпроводящих материалов на основе бариевых купратов и может найти применение в физике низких температур, в частности в приборостроении, а именно в магнитомерах, в сверхпроводящих квантовых интерферометрах (сивидах), в качестве мишеней для получения сверхпроводящих пленок, используемых в слаботочной электронике, для детектирования ионизирующих излучений.

Целью изобретения является увеличение однородности состава по кислороду и стабильности сверхпроводящих свойств в объеме керамики.

П р и м е р. Порошкообразный БТСП купрат иттрия YBa₂Cu₃O_7-yпомещают в матрицу, выполненную на основе никилевого сплава ЭП, рабочая поверхность которой обработана до 8 класса шероховатости. Пресс-форму с материалом устанавливают в рабочее пространство пресса модели П472Б и нагревают до 720^оС, затем прикладывают давление 200 МПа, выдерживают в этих условиях 1 ч, затем снимают давление, нагревают образец до 920^оС, выдерживаю 5 ч и охлаждают со скоростью 50^оС/ч. В таблице приведены примеры реализации способа для некоторых бариевых купратов: YBa₂Cu₃O_7-y, YbBa₂Cu₃O_7-y ErBa₂Cu₃O_7-y. Температуры термического разложения соединений YbBa₂Cu₃O_7-y и ErBa₂Cu₃O_7-y 1010^оС и 870^оС соответственно, поэтому прессование YbBa₂Cu₃O_7-y осуществляют при температурах 560^оС - 810^оС, а ErBa₂Cu₃O_7-y - при температурах 420^оС - 670^оС.

Методика определения стабильности сверхпроводящих свойств в объеме образца заключалась в следующем.

Керамические образцы в виде дисков размерами 15-125 х 3-15 мм медленно (без локального разогрева) разрезали алмазной пилой "Микрослайз-2" (Англия) без применения охлаждающих жидкостей (воды, масел и т.д.). Размеры полученных образцов 2 х 2 х 3 мм. Число их зависит от размеров образца и выбирается таким образом, чтобы получить информацию обо всем объеме образца.

Образцы для исследования получены путем радиального сечения каждого исходного образца, исследовали изменение свойств полученных образцов по радиусу и высоте.

На образцах размерами 2 х 2 х 3 мм резистивные характеристики измеряют четырехзондовым методом с использованием индиевой пасты и серебряных токоподводящих проводов 0,1 мм.

Пасту наносили на торцы сечением 2 х 2 мм и к ней подпаивали серебряные токоподводящие провода. На одну из поверхностей 2 х 3 мм наносили пасту, посередине делали пропил и припаивали серебряные провода, с которых снимали падение напряжения. Обычно используемый ток 10-20 мА. Для измерения тока используется комбинированный прибор цифровой Щ-301 2, для измерения падения напряжения и температуры - вольтметры Б7-34А. Точность измерения сопротивления 2 х 10^-6 Омсм. Измерение электрофизических характеристик осуществляли на автоматизированной установке, на основе вычислительного комплекса ИВК-20. Точность измерения температуры образца 0,05 К.

Приведенные в заявляемом решении результаты получены на нескольких сечениях образцов различных размеров.

После измерения электрофизических характеристик образец освобождался от электродов и индиевого припоя путем снятия надфилем (пленка индия не проникает в поры образца).

Кислородный индекс в каждом из таких образцов определяли иодометрическим титрованием. Точность его измерения - 0,01.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ БАРИЕВОГО КУПРАТА, содержащего редкоземельный элемент, включающий засыпку порошка сверхпроводящего состава в пресс-форму, нагрев на воздухе до температуры ниже температуры разложения T_разл купрата, приложение давления в течение 0,5 - 1,5 ч, снятия давления с последующим увеличением температуры термообработки до максимальной, выдержкой и охлаждением, отличающийся тем, что, с целью увеличения однородности состава по кислороду и стабильности сверхпроводящих свойств в объеме керамики, нагрев ведут до температуры в интервале T_разл - 450^oС T T_разл - 200^oС, прикладывают давление 80 - 300 МПа, а термообработку проводят при максимальной температуре 910 - 940^oС с выдержкой в течение 1,5 - 6,0 ч.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2