Способ изготовления высокотемпературной сверхпроводящей керамики

 

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