Способ получения изделий из сверхпроводящих оксидных соединений

(51) 6 Н 01 В 12 1 З) С Комитет Росси по патентам и кои Федерации варным знакам АНИ 2 К И ОССИ ИСКОИ тен авовпин АС.;:СА 1988, У 75, ЙИЗ СОЕДИдпинньмерных руемых при(71) Московский институт стали и .спл(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ИЗДВ 1 ИСВЕРХПРОВОДЯЩИХ ОКСИДНЫХНЕНИЙ(57) Использование: для созданиятокопровбдящих иэделий, зксплуати ОБРЕТЕНИЯ,77 К в сильных магнитных поляк Сущность изобретения: смесь порошков оксидов компонентов высокотемпературного сверхпроводящего соединения расплавляют при температуре 100-200 С выше температуры плавления сверхпроводящего соединения, Расплав прокатывают между водоохпаждаемым профилированным валком и перемещающейся в горизонтальной плоскости водоохлаждаемой профилированной медной плитой, после чего проводят отжиг для перевода материала изделия из аморфного в кристаллическое состояние. 2 з.п, ф-лы, 1 ил 1 табл.Изобретение относится к области технической сверхпроводимости, в частности, для создания длинномерных изделий из металлооксидных материалов, обладающих .высокотемпературной сверхп роводимостью и эксплуатируемых при температурах жидкого азота в сильных магнитных полях.Известен способ получения сверхпро водящих изделий из металлооксидного соединения В 2 Са 13 иСогОх (2212), включающий приготовление смеси ВгОз, СаО, ЗгСОэ и СцО, прокаливание смеси при 800 С в течение 24 на воздухе и охлаждение в печи, затем измельчение материала, пуессование, нагрев на воздухе до.820-895 С и закаливание в жидком азоте.Полученные изделия имеют малую механическую прочность, большую пористость и низкие значения критического тока материала.Наиболее близким техническим решением, по технической сущности и по достигаемому результату при его использовании является способ приготовления высоко- плотной керамики В-Яг-Са-Сц-О, включающий приготовление смеси порошков исходных соединений, содержащих компоненты сверхпроводящего соединения в стехиометрическом соотношении, твердофазный синтез при 800 С, спекание на воздухе при 800 С - 18 ч, затем при 850 С - 24 ч, измельчение в порошок, плавление шихты при 1000 С в . 2 ч, закалку расплава с переводом в аморфное состояние, которую осуществляли с одновременной деформацией между двумя медными плитами, Далее образцы подвергали кристаллизационному отжигу при 820 и 850 С в атмосфере кислорода. Известный способ приводит к образованию рекристаллиэации однофазного соединения с температурой перехода в сверхпроводящее состояние Т = 85 К.. Однако в известном способе закален.ные образцы имели аморфную структуру лишь частично из-за недостаточной скоро. сти охлаждения, ограниченные размеры инеконтролируемую форму. Неполная аморфиэация приводит к возникновению в.сис: теме дополнительных центров кристалли. зации, что вызывает появление промежуточных соединений системы Ви:Зг:Са:СшО . и затрудняет возможность управления процессами направленной кристаллизации, например ориентированного роста кристаллитов, что в конечном счете приводит к снижению сверхпроводящих свойств изделия.Целью изобретения является улучшение сверхпроводящих свойств путем повышения эффективности аморфизации и получение изделий в виде металлических или керамических лент с покрытием из сверхпроводящих оксидных соединений.Поставленная цель достигается тем, чтов способе, включающем приготовление сме си порошков исходных соединений, содержащих компоненты сверхпроводящего соединения в стехиометрическом соотношении, плавление, закалку расплава с переводом в аморфное состояние с одновре менной деформацией и кристаллизационный отжиг, согласно изобретению, в качестве исходных соединений используют оксиды компонентов, смесь нагревают на 100-120 С выше температуры плавления 15 оксидного соединения в медном водоохлаждаемом тигле, закалку проводят со скоростью не менее 10 К/с, а деформацию проводят путем прокатки расплава между водоохлаждаемым профилированным вал ком и перемещающейся в горизонтальнойплоскости со скоростью от 500 до 1000 мм мин водоохлаждаемой профилированной медной плитой.Поставленная цель достигается также 25 тем, что в профилированный канал плитыпредварительно укладывают металлическую фольгу или пластину из керамического материала.Способ реализуется в устройстве, пред ставленном на чертеже,Устройство состоит из медной водоохлаждаемой плиты 1, в которой выполнены канавки различной конфигурации 2, плита снабжена механизмом перемещения ее го-35 ризонтально с регулируемой скоростью (насхеме не показан). Сверху плиты находится медный водоохлаждаемый валик 3 со свободной посадкой на валу, существует возможность регулируемого упругого поджима 40 валика к плите. Над плитой находится медный водоохлаждаемый блок 4 в котором на плоскости наклоненной относительно поверхности плиты находится лунка-тиГель 5 для размещения расплава и канал 6 для45 подачи шихты.П р и м е р 1, Исходные химическичистые окислы В 120 з, ЗгСОз, СаСОз и СцО взятые в пропорции, обеспечивающей химический состав 2212, перемешивают в те чение 15 - 20 мин до получения однороднойшихты. Полученную смесь через канал 6 подают в лунку-тигель 5, Шихту расплавляют высокотемпературной струей инертного газа, создаваемого плазменной горелкой 55 установки УПУ-ЗМ 7 (в примерах 3-5 (см.таблицу) электродом для аргоно-дуговой сварки). Зона нагрева расплава находится на расстоянии 5 - 10 мм от края лунки, что позволяет с помощью плазменной струи не только плавить материал, но и что очень150 100 200 100 150 150 1000 940 1100 940 1000 1000 850 840 900 850 850 850 800 800 . 800 1000 500 800 101 О 51 О 51 О1 О 510 1 2 3 4 5 6 105 1000 850 150 800 103 максимумы,существенно, удерживать расплав в лунке и тем самым регулировать его непрерывную подачу в канавку на плите в процессе прокатки.Затем расплав подвергают закалке со скоростью не менее 10 К/с, в процессе перемещения плиты 1 со скоростью 800 мм/мин, между поверхностями плиты и валика 3, При получении лент с покрытием (см.таблицу примеры 6, 7) перед прокаткой в канавки укладывали циркониевую фольгу или пластины иэ оксида магния,После закалки изделие подвергают кристаллизационному отжигу более 2 ч в атмосфере воздуха при температуре 820-850 С (аналогичный режиме отжига использовали в примерах 2-7),П р и м е р 8 (Известный способ), Приготавливают смесь из исходных соединений В 203, ЯгСО 3, СаСО 3 и СцО для получения фазы состава 81:Яг:Са:Со = 2:2;1:2, проводят твердофазный синтез при 800 С на воздухе в течение 16 ч, затем при 850 С в течение 24 ч, подвергают измельчению в При- Скорость Скорость Темперамер закалки, прокатпорошок, расплавляют в тигле, выливают на медную плиту и прижимают сверху другой мездной плитой, Скорость закалки составила 10 К/с, Закаленные образцы частично име ют аморфную структуру, Затем проводят отжиг при 800 - 850 С в атмосфере кислорода.Полученные образцы имеют вид чешуек тол- .щиной 0,1-0,2 мм,В таблице приведены параметры режи мов аморфизации и скорости прокатки, атакже результаты рентгеноструктурного и электронно-микроскопического исследования образцов, полученных предложенным и известным способами.15 . Измерения температур сверхпроводящего перехода изделий после термической обработки, показали, что- начало перехода соответствует Тк" = 99 К (по реэистивным измерениям), а конец перехода ТТк р-о) - 89 К.20 Способ позволяет получать длинномерные изделия различной конфигурации: ленты шириной 2 - 3 см, толщиной 1 - 2 мм и цилиндрические стержни диаметром 2 - 3 мм длиной до 20 - 30 см Рентгеноструктурный анализ и примечаниеГало, амфорное состояние, Гало, амфорное состояние. Гало, амфорное состояние, Гало, амфорное состояние. Гало, амфорное состояние, Гало, в качестве подложки использовали фольгу из циркония.Гало, в качестве подложки испольэовали пластины из оксида магния.Гало + дифракционные способ-известный, мелко- кристаллическое состояние,образцы в виде чешуек толщиной 0 1-0,2 мм.7 1792186 8ф о р м у л а и з о б р е т е н и ясидного соединения, закалку проводятсо скоростью не менее 10 К/ филированным валком и перемещаю- смесь порошков исходных соединений, 5содержащих компоненты сверхпроводящейся в горизонтальной плоскости со щего соединения в стехиометрическомдоохлаждаемой профилированной месоотношении, ю проводят расплавление " . жд Р ф ированной медной плитой.шихты, закалку расплава с переводом ваморфное состояние с одновременной 10 . 2 Способ по п.1, отличающийся деформацией до получения требуемого тем, что, с целью получения изделий в . размера и кристаллиэационный отжиг, виде металлических или керамических отличающийся тем, что, с целью улуч- лейт с покрытием иэ сверхпроводящих шения сверхпроводящих свойств путем оксидных соединений, впрофилированповышения эффективности аморфизации, "ыи канал плиты предварительно укла 15в качестве исходных соединений ис- Аывают металлическую фольгу или пользуют оксиды компонентов, расплав- пластну из керамического материала. ление смеси порошков проводят при . 3, Способ по п,1, отличающийся температуре на 100-200 С выше темпе тем, что расплавление шихты ведут в ратуры плавления сверхпроводящего ок- медном водоохлаждаемом тигле.