Способ изготовления высокотемпературных сверхпроводящих изделий (варианты)

 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к технологии получения выскотемпературных сверхпроводящих изделий. Техническим результатом изобретения является повышение температуры сверхпроводящего перехода изделия. В способе формуют цилиндрический образец из шихты, содержащей 70% Si и 30% Cu, который термообрабатывают в кислородсодержащей атмосфере. После чего образец помещают в капсулу, выдерживающую глубокий вакуум - 1000-2000 Па, из капсулы выводят измерительные проводники и откачивают воздух до возможно низкого давления с последующей герметизацией. В другом варианте капсулу с образцом помещают в эжектор и понижают температуру до заданной температуры сверхпроводящего перехода, после чего регистрируют величину электрического сопротивления при постепенном понижении давления в эксикаторе до перехода образца в сверхпроводящее состояние, затем возвращают образец в исходное состояние и откачивают воздух из капсулы до давления на 100 Па ниже полученного давления сверхпроводящего перехода при заданной температуре и герметизируют капсулу под этим же давлением. 2 н.п. ф-лы.

Изобретение относится к электричеству, а именно к технологии получения высокотемпературных сверхпроводящих изделий.

Известен способ получения длинномерных проводников на основе высокотемпературных сверхпроводящих соединений (см. патент 2097859, кл. Н 01 В 12/00, 1995 г.), например, на основе оксидной керамики висмутовой системы, в котором формируют заготовку в виде герметичной ампулы из металла или сплава, заполняют порошком сверхпроводящего соединения, осуществляют деформацию полученной заготовки до требуемых размеров и подвергают высокотемпературной обработке для формирования сверхпроводящих свойств.

Также известен способ получения высокотемпературных сверхпроводящих изделий (см. патент 2091880, кл. Н 01 В 12/00, 1995 г. - прототип), где составляют шихту из порошка, содержащего элементы IIА, IIIA, VB, VIB групп Периодической системы, медь, кислород, формуют и термообрабатывают в кислородсодержащей атмосфере.

Недостатком известных технологий создания высокотемпературных сверхпроводящих изделий является недостаточная температура сверхпроводящего перехода, что влияет на сверхпроводящие свойства изделия.

Техническим решением задачи является повышение температуры сверхпроводящего перехода изделия.

Поставленная задача достигается тем, что в способе изготовления высокотемпературных сверхпроводящих изделий (вариант 1), включающем приготовление шихты из порошка, содержащего медь, формирование цилиндрического образца заданного диаметра и его термообработку в кислородсодержащей атмосфере, шихта дополнительно содержит кремний, образец после термообработки помещают в капсулу, выводят измерительные проводники от электродов наружу, затем откачивают воздух из капсулы до давления 1850 Па и герметизируют ее под этим давлением.

По варианту 2 в способе изготовления высокотемпературных сверхпроводящих изделий, включающем приготовление шихты из порошка, содержащего медь, формирование цилиндрического образца заданного диаметра и его термообработку в кислородсодержащей атмосфере, шихта дополнительно содержит кремний, образец помещают в капсулу из материала, выдерживающего высокий вакуум, например 1000-2000 Па, после чего капсулу с образцом помещают в эксикатор, выводят измерительные проводники от электродов наружу, затем понижают температуру эксикатора вместе с капсулой до заданной температуры сверхпроводящего перехода, далее регистрируют величину электрического сопротивления при постепенном понижении давления в эксикаторе до перехода образца в сверхпроводящее состояние, после чего возвращают образец в исходное состояние давления и температуры и откачивают воздух из капсулы до давления на 100 Па ниже полученного давления сверхпроводящего перехода при заданной температуре и герметизируют капсулу под этим же давлением.

Эффект повышения температуры сверхпроводящего перехода достигается за счет того, что при снижении давления в капсуле с образцом межгранулярные поры освобождаются от молекул воздуха и электроны проводимости могут двигаться не только по межмолекулярным порам, но и более свободно по межгранулярным порам.

Пример конкретного осуществления способа изготовления высокотемпературных сверхпроводящих изделий (вариант 1).

Подготовили шихту из порошка, содержащего 70% Si, 30% Сu, отформовали образец диаметром 9 мм и длиной 15 мм, термообработали в кислородсодержащей атмосфере при температуре 800°С в течение 60 мин. При снижении температуры определили величину температуры сверхпроводящего перехода 83К, поместили образец в капсулу из нержавеющей стали с толщиной стенки 2 мм, вывели измерительные проводники от электродов из капсулы и, откачав воздух из капсулы до давления 1850 Па, герметизировали капсулу. При снижении температуры капсулы с образцом определили температуру сверхпроводящего перехода, которая оказалась равной 104К.

Пример конкретного осуществления способа изготовления высокотемпературных сверхпроводящих изделий (вариант 2).

Подготовили шихту из порошка, содержащего 70% Si, 30% Сu, отформовали образец диаметром 9 мм и длиной 15 мм, термообработали в кислородсодержащей атмосфере при температуре 800°С в течение 60 мин. При снижении температуры определили величину температуры сверхпроводящего перехода 77К, поместили образец в капсулу из нержавеющей стали с толщиной стенки 2 мм, капсулу с образцом поместили в микроэксикатор, вывели из него измерительные проводники от электродов и понизили температуру до 135К - заданной температуры сверхпроводящего перехода и, регистрируя величину электрического сопротивления, постепенно понижали давление в микроэксикаторе до 1050 Па, при котором образец оказался сверхпроводящим. Повысили давление в микроэксикаторе до атмосферного и температуру до 293К, откачали воздух из капсулы до давления 950 Па и герметизировали ее под этим давлением.

Формула изобретения

1. Способ изготовления высокотемпературных сверхпроводящих изделий, включающий приготовление шихты из порошка, содержащего медь, формирование цилиндрического образца заданного диаметра и его термообработку в кислородосодержащей атмосфере, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит кремний, что образец после термообработки помещают в капсулу, выводят измерительные проводники от электродов наружу, затем откачивают воздух из капсулы до давления 1850 Па и герметизируют ее под этим давлением.

2. Способ изготовления высокотемпературных сверхпроводящих изделий, включающий приготовление шихты из порошка, содержащего медь, формирование цилиндрического образца заданного диаметра и его термообработку в кислородосодержащей атмосфере, отличающийся тем, что шихта дополнительно содержит кремний, что образец помещают в капсулу из материала, выдерживающего высокий вакуум, например, 1000-2000 Па, после чего капсулу с образцом помещают в эксикатор, выводят измерительные проводники от электродов наружу, затем понижают температуру эксикатора вместе с капсулой до заданной температуры сверхпроводящего перехода, далее регистрируют величину электрического сопротивления при постепенном понижении давления в эксикаторе до перехода образца в сверхпроводящее состояние, после чего возвращают образец в исходное состояние давления и температуры и откачивают воздух из капсулы до давления на 100 Па ниже полученного давления сверхпроводящего перехода при заданной температуре и герметизируют капсулу под этим же давлением.