СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ВИСМУТ-СТРОНЦИЙ-КАЛЬЦИЕВОГО КУПРАТА Российский патент 1995 года по МПК C04B35/00 H01L39/12 

Описание патента на изобретение RU2029751C1

Изобретение относится к технологии производства высокотемпературной сверхпроводящей (ВТСП) керамики на основе Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O и может быть использовано при изготовлении высокоплотных мишеней для напыления ВТСП пленок, а также изделий, используемых в электронике, электротехнике, энергетике.

Известно, что в системе Bi-Sr-Ca-Cu-O однофазное соединение со структурой 2223, характеризующееся высокой критической температурой и узкой шириной перехода в сверхпроводящее состояние (ΔТ), может быть синтезировано только в очень узком температурном интервале, а именно 850 ± 5оС [1].

Благодаря введению в систему небольшого количества оксида свинца вместо оксида висмута можно расширить этот температурный интервал до 10-15оС и тем самым сделать более технологичной систему Bi-Sr-Ca-Cu-O [2].

Известен способ получения керамики с высокотемпературной фазой 2223 в системе Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O [3]. Способ включает в себя приготовление порошковой смеси соединений висмута, свинца, стронция, кальция и меди, первый низкотемпературный обжиг на воздухе при температуре 760 ± 20оС, второй низкотемпературный обжиг при температуре 800 ± 20оС с промежуточным тщательным измельчением и перемешиванием. Спрессованные под давлением 1-10 т/см2 образцы подвергаются высокотемпературному обжигу при температуре 850 ± 10оС с выдержкой не менее 100 ч. При таком длительном заключительном обжиге образцы получаются однофазными с критической температурой перехода в сверхпроводящее состояние Тс > 100К и с критической плотностью тока jc ≅ 100 A/см2. Недостатком получаемых таким способом материалов является их низкая плотность ρ ≅ 4,5 г/см3, что обуславливает малую временную стабильность сверхпроводника и не позволяет использовать способ [3] для изготовления из упомянутой керамики изделий для СВЧ применений, а также мишеней для получения ВТСП пленок.

Задача предлагаемого изобретения состоит в получении одновременно плотных и однофазных изделий из керамики состава (BiPb)2Sr2Ca2Cu3O10-б (2223), пригодных для использования в качестве мишеней для напыления ВТСП пленок, а также элементов для устройств радиоэлектроники и энергетики.

Способ, обеспечивающий получение таких изделий, включает, как и способ-прототип, приготовление порошковой смеси соединений висмута, свинца, стронция, кальция и меди, серию предварительных гомогенизирующих обжигов в температурном интервале 770-830оС на воздухе, измельчение, прессование и окончательный обжиг при 850 ± 10оС на воздухе в течение не менее 100 ч. Отличительным признаком заявляемого способа является проведение после продолжительного окончательного обжига горячего прессования (ГП) на воздухе при давлении 0,1-0,5 ГПа и температуре 930-980оС в течение 1-5 ч.

Известно, что только в результате длительного заключительного обжига при 850 ± 10оС образуется однофазное соединение типа 2223, имеющее, однако, довольно низкую плотность (≅4,5 г/см3).

Авторами установлено, что, если обожженный материал подвергнуть ГП в указанных выше условиях, то происходит доуплотнение материала до плотности ρ ≥ 5,6 г/см3. Если однофазный продукт, полученный после продолжительного обжига измельчить, спрессовать одноосным холодным прессованием и обжечь, то изделие получается однофазное, но его плотность не превышает 5,0 г/см3.

При проведении горячего прессования при температуре менее 930оС, давлении менее 0,1 ГПа и времени < 1,0 ч плотность изделий ≅ 5,2 г/см3. Увеличение температуры ГП более 980оС, давления выше 0,5 ГПа и времени более 5 ч приводит к оплавлению образцов или разложению однофазного соединения.

Примеры получения Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-O керамики.

Смесь исходных компонентов, взятых в соотношении, необходимом для получения стехиометрического соединения (BiPb)2Sr2Ca2Cu3O10-б, тщательно перемешивалась в течение 20-24 ч в спиртовой среде. Высушенная и протертая через капроновое сито смесь обжигалась при температуре 770-800оС в течение 5 ч с последующим измельчением. Синтезированное соединение, представляющее собой смесь фаз 2111, 2212, 2223, подвергалось повторному обжигу при небольшом повышении температуры до 800-830оС с последующим измельчением. Рентгеноструктурные исследования фиксировали смесь двух фаз: 2212 и 2223. Одноосным холодным прессованием при давлении 0,2-1,0 ГПа изготовлялись разнообразные изделия в виде дисков и пластин. Плотность сырых образцов изменялась в пределах 4,0-5,0 г/см3 в зависимости от давления прессования. Заключительный обжиг изделий проводился на воздухе при температуре 850 ± 10оС в течение не менее 100 ч.

Режимы горячего прессования и характеристики образцов до и после ГП представлены в табл. 1 и 2.

Как видно из данных, приведенных в табл. 2, заявляемый способ (примеры 1-4) позволяют получать плотные (ρ> 5,6 г/см3) и однофазные (2223) изделия из керамики на основе висмут-стронций-кальциевого купрата с высокими сверхпроводящими характеристиками.

Похожие патенты RU2029751C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ОКСИДНОГО МАТЕРИАЛА СИСТЕМЫ BI-SR-CA-CU(LI)-O 1992
  • Политова Е.Д.
  • Ольховик И.В.
RU2044369C1
СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МИШЕНИ ДЛЯ МАГНЕТРОННОГО НАНЕСЕНИЯ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНОК СОСТАВА Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O 2008
  • Григорашвили Юрий Евгеньевич
  • Верюжский Иван Васильевич
  • Мингазин Владислав Томасович
  • Бухлин Александр Викторович
RU2385517C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ 1993
  • Соболев Анатолий Сергеевич
  • Козырев Лев Васильевич
  • Леонидов Илья Аркадьевич
  • Фотиев Альберт Аркадьевич
RU2090954C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МИШЕНЕЙ ДЛЯ ОСАЖДЕНИЯ ВТСП-ПЛЕНОК 1992
  • Колешко Владимир Михайлович[By]
  • Гулай Анатолий Владимирович[By]
  • Жгун Сергей Александрович[By]
  • Шевченок Александр Аркадьевич[By]
  • Афанасьев Сергей Анатольевич[By]
RU2064717C1
СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ КОМПОЗИЦИОННЫЙ МАТЕРИАЛ НА ОСНОВЕ ВТСП СОЕДИНЕНИЙ И СПОСОБ ЕГО ПОЛУЧЕНИЯ 2011
  • Михайлов Борис Петрович
  • Руднев Игорь Анатольевич
  • Бочко Анатолий Васильевич
  • Шамрай Владимир Федорович
  • Михайлова Александра Борисовна
  • Спицин Борис Владимирович
RU2460175C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ПРОВОДНИКОВ НА ОСНОВЕ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СОЕДИНЕНИЙ 1995
  • Никулин А.Д.
  • Шиков А.К.
  • Антипова Е.В.
  • Акимов И.И.
RU2097859C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРИСТОЙ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ВИСМУТА 2004
  • Петров М.И.
  • Балаев Д.А.
  • Шайхутдинов К.А.
  • Попков С.И.
  • Тетюева Т.Н.
  • Овчинников С.Г.
RU2261233C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЛИННОМЕРНЫХ ИЗДЕЛИЙ ИЗ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ МАТЕРИАЛОВ 1995
  • Никифоров Сергей Владимирович
  • Харченков Алексей Михайлович
  • Ермаков Александр Владимирович
  • Круглов Виталий Сергеевич
  • Дмитриев Виктор Александрович
  • Сивков Михаил Николаевич
  • Потапова Татьяна Владимировна
  • Мазалецкий Александр Григорьевич
  • Бычков Юрий Федорович
  • Киселев Валерий Алексеевич
  • Иванов Николай Александрович
  • Тимофеев Николай Иванович
RU2089974C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ СОЕДИНЕНИЙ 2001
  • Горина Ю.И.
  • Калюжная Г.А.
  • Сентюрина Н.Н.
RU2182194C1
СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПОРОШКОВ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ Bi - Pb - Sr - Ca - Cu - O 1997
  • Шиков А.К.
  • Казаков Э.Г.
  • Акимов И.И.
  • Емельянов А.П.
  • Шепелькова М.П.
  • Докман О.В.
  • Белотелова Ю.Н.
RU2136628C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 029 751 C1

Реферат патента 1995 года СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ВИСМУТ-СТРОНЦИЙ-КАЛЬЦИЕВОГО КУПРАТА

Использование: изобретение относится к технологии производства высокотемпиратурной сверхпроводящей керамики. Сущность изобретения: порошковую смесь соединений висмута, стронция, кальция и меди отжигают сначала при 770 - 800°С, измельчают, прессуют и отжигают на воздухе при 850 ± 10°C не менее 100 ч. Изделия подвергают горячему прессованию при 930 - 980°С и давлении 0,1 - 0,5 ГПа в течение 1 - 5 ч. Положительный эффект: применение этого способа позволяет получать однофазные плотные образцы с высокими сверхпроводящими параметрами. 2 табл.

Формула изобретения RU 2 029 751 C1

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОЙ СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКИ НА ОСНОВЕ ВИСМУТ-СТРОНЦИЙ-КАЛЬЦИЕВОГО КУПРАТА путем приготовления порошковой смеси соединений висмута, стронция, кальция и меди, предварительного обжига при 800 - 830oС, измельчения, прессования и окончательного обжига на воздухе при температуре 850 ± 10oС не менее 100 ч, отличающийся тем, что предварительный обжиг приготовленной порошковой смеси ведут в две стадии, на первой из которых поддерживают температуру 770 - 800°С, с измельчением продукта между стадиями, а после окончательного обжига изделия подвергают горячему прессованию при температуре 930 - 980oС и давлении 0,1 - 0,5 гПа в течение 1 - 5 ч.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 1995 года RU2029751C1

Переносная печь для варки пищи и отопления в окопах, походных помещениях и т.п. 1921
  • Богач Б.И.
SU3A1
Берт Н.А., Гацура Е.Д
и др
Прибор, автоматически записывающий пройденный путь 1920
  • Зверков Е.В.
SU110A1
- Тезисы II Всесоюзной конференции, Киев, 1989.

RU 2 029 751 C1

Авторы

Иванова В.И.

Мосенцова Е.М.

Даты

1995-02-27Публикация

1992-02-07Подача