Способ получения сверхпроводящего оксидного материала

 

Изобретение относится к получению сверхпроводящих материалов и применяется в электронной технике, в производстве сверхпроводящих соленоидов, защитных экранов и быстродействующих счетных устройств, в технике низких температур. Цель - повышение прочности при сохранении высоких сверхпроводящих характеристик. Компоненты уплотняют до относительной плотности по меньшей мере 0,45, горение уплотненной смеси инициируют в вакууме или среде инертного газа путем ее нагрева до 650 - 950°С со скоростью подъема температуры по меньшей мере 200°С в минуту, а затем проводят термообработку продукта горения в кислородсодержащей среде при 800 - 950°С в течение 10 - 0,2 ч соответственно. В качестве компонентов шихты используют экзотермическую смесь оксида РЗЭ из ряда: иттрий, лантан, лантаноиды и пероксидом бария и медью. Прочность получаемых пористых материалов достигает 380 кг/см² на сжатие и 150 кг/см² на изгиб. 2 табл.

Изобретение относится к получению сверхпроводящих материалов и может найти применение в электронной технике, в производстве сверхпроводящих соленоидов, защитных экранов и быстродействующих счетных устройств, в пpоизводстве оборудования для медицины, в технике низких температур; Цель изобретения - повышение прочности при сохранении высоких сверхпроводящих характеристик.

Способ осуществляют в две стадии. Первую стадию проводят в режиме горения исходной уплотненной смеси, за счет тепловыделения при окислении меди кислородом, образующимся при разложении пероксида бария. На второй стадии проводят термообработку несверхпроводящего продукта горения в кислородсодержащей среде до получения сверхпроводящего пористого оксидного материала.

Осуществление способа в две стадии, сначала в высокопроизводительном режиме горения в бескислородной среде (вакууме, среде инертного газа), позволяет на первой стадии из-за дефицита кислорода провести процесс через образование жидких промежуточных продуктов (BaCuO₂, BaCu₂O₂, Y₂BaCuO₅), приводящих к прочному сцеплению зерен между собой и получению прочного пористого несверхпроводящего продукта горения общей формулы Me^IIIBa₂Cu₂O_5,5-x (где Me^III-Y,La или лантаноиды; х = 0,5-0,2), имеющего прочность 80-90% от прочности конечного сверхпроводящего пористого материала.

Нагрев уплотненной смеси до 650-950^оС необходим для достижения такой температуры горения, при которой происходит плавление промежуточных продуктов горения, образование слоя жидкой фазы и прочное сцепление зерен между собой.

П р и м е р 1. Готовят экзотермическую смесь в количестве 20 г на получение сверхпроводящего материала состава 1:2:3 при соотношении компонентов: 17,58 мас. % оксида иттрия, 52,73 мас.% пероксида бария, 29,69 мас.% меди. Приготовленную смесь уплотняют путем прессования до относительной плотности 0,60 и помещают ее в вакуумную камеру, снабженную нагревателем. Камеру вакуумируют до остаточного давления 10^-5 мм рт.ст., нагревают уплотненную смесь до 750^оС со скоростью нагрева 600^о в минуту. При достижении температуры 750^оС в смеси самопроизвольно инициируется горение, распространяющееся со скоростью 7 мм/с по всему объему смеси. После окончания процесса горения в продукте горения устанавливают температуру 950^оС, создают в камере давление воздуха в 1 атм и проводят термообработку продукта горения в течение 12 мин. Затем полученный материал охлаждают на воздухе.

Полученный материал имеет состав YBa₂Cu₃O_6,8 и следующие характеристики сверхпроводимости: Т_нач. = 98 К; Т_ср = 94 К; ΔТ(90-10%)= 1. Пористость материала 40 об. %, размер зерен 3-4 мкм, количество сверхпроводящей фазы по результатам измерений магнитной проницаемости 85%. Прочность материала на сжатие 300 кг/см², на растяжение 105 кг/см².

В табл. 1 представлены другие примеры осуществления способа с указанием состава экзотермической смеси, ее плотности и условий синтеза.

В табл. 2 представлены свойства полученного материала с указанием его сверхпроводящих характеристик.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ОКСИДНОГО МАТЕРИАЛА, включающий приготовление экзотермической смеси оксида редкоземельного металла, выбранного из ряда: иттрий, лантан и лантаноиды, с пероксидом бария и медью, предварительное уплотнение смеси, нагрев уплотненной смеси и инициирование в ней процесса горения, отличающийся тем, что, с целью повышения прочности при сохранении высоких сверхпроводящих характеристик, смесь уплотняют по меньшей мере до относительной плотности 0,45, нагрев и инициирование горения проводят в вакууме или среде инертного газа со скоростью подъема температуры по меньшей мере 200^oС/мин до 650 - 950^oС с последующей термообработкой продукта горения в кислородсодержащей среде при 800 - 950^oС в течение времени, достаточного для получения сверхпроводящего материала.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3