Способ получения композиционных сверхпроводящих тел Советский патент 1992 года по МПК H01L39/24 

ИзобретеАие относится к области электротехники, а именно к сверхпроводящим устройствам, и может быть ис пользовано при изготовлении сверхпроводящих тел различной формы, в том числе в виде тонких лент.

Известные способы получения композиционных сверхпроводящих тел введением сверхпроводников а виде проволок или прожилков в пористый или монолитный наполнитель, оксидированием порошков металлов с последующей обработкой горячим прессованием и т.д. не позволяют получать пластичные сверхпроводящие тела на основе хрупких сверхпроводников, таких как нитриды и карбиры переходных металлов.

Известен способ получения композиционных сверхпроводящих тел путем пропитки под давлением пористого органического или неорганического ма.териала - наполнителп сверхпроводящим веществом, находящимся в жидкой или газовой фазе, например ртутью, с последующим охлаждением композита ро температуры перехода в сверхпроводящее состояние. Существующий способ имеет следующие недостатки.

1, Невозможно использовать в композите такие сверхпроводящие вещества, как нитриды и карбиды переходных металлов, перспективные своими высокими знамениями критических температур и магнитных полей, поскольку температура перехода их в жидкое или газообразное состояние выше точки плавления материалов, используемых в качестве наполнителя.

2.Невозможность изготовления из композита на основе жесткой пористой керамики тонких пластичных лент необходимых во многих сверхпроводящих устройствах. .

3.Требование равномерного заполнения сверхпроводящим веществом пористого каркаса так, что сверхпроводящее вещество покрывает в основном стенки сетчатых пор толщиной ро 1000 А, усложняет технологически процесс и приводит к нестабильности сверхпроводящих свойств композита. Ц. Необходимость охлаждения композита до низких температур усложняет процесс изгдтовления из него сверхпроводящих устройств и последующую их эксплуатацию. Целью изобретения является повышение критических .параметров композита и увеличение его пластичности. Цель достигается тем, что применяют сверхпроводящие нитриды, напри мер нитриды титана и ванадия с размером частиц 25-1000 А, а содержани их в композите составляет 15-95 мас.%,. Предлагаемый способ дает следующ преимущества, 1.Характер распределения дисперсных частиц сверхпроводящего вещества в пластичной матрице, как по казывают исследования, существенно не влияет на характеристики сверхпроводимости , что упрощает процесс перемешивания исходных веществ. Тре кратного совместного пропускания ис ходных порошков через сито с.ячейкой 190 мкм достаточно для обеспече ния хорошего формования компактов в любой форме с получением для данного материала сверхпроводящих свойств, . . 2.Большое число частиц высокоди персного яорошка сверхпроводящей фазы 8 единице объема позволяет получать проводящие компакты при содержании диэлектрического наполнителя, например фторопласта-, вплот до 80 обД, что упрощает процессы прессования и особенно прокатки тон ких, лент 3.Высокодисперсные порошки со средним размером частиц 300 А, напр мер, нитридов титана и ванадия, полученного в условиях плазменного потока СВЧ-разряда с температурой iSOO С с общим временем пребывания частиц при высоких температурах 10 и скорости охлаждения потока 10 град/с, обладают повышенной пло ностью дефектов кристаллической решетки, что приводит к усилению свер проводимости компакта по сравнению с монолитным образцом. Так, для холоднопрессованного (температура прессования 25С) плазменного нитрида титана с фторопластом измеренная критическая температура составляет 5,2 К против ,85 К для спеченного (отожженного) монолита того же составй, а для нитрида ванадия соответственно 8, К против 7,9 К для монолита. t. Хорошая прессуемость высокодисперсных порошков позволяет изготовлять компакты из хрупких нитридов без ка- ких-либо добавок и без воздействия высоких температур, приводящих к спеканию и потере эффекта усиления сверхпроводимости. Так, из плазменных нитридов титана и ванадия при давлении прессования 8г/см и комнатной температуре получаются, относительно прочные, проводящие компакты с критической температурой 5,2 К для нитрида титана и 8, К для нитрида ванадия. Предлагаемый способ иллюстрируется следующими примерами. Пример 1. В потоке 1,5нмЗ/ч азотной плазмы СВЧ-разряда мощностью 5 кВт со средней температурой нитрид титана в количестве 50 г/ч за .время пребывания диcпepгиgyeтcя до частиц срегним размером 300 Л кубической формы и охлаждается со скоростью 10 град./с до комнатной температуры, далее смешивается с порошком фторопласта k в весовом отношении 1:1 (объемное соотношение 30 нитрида и 70% фторопласта). Смесь прессуется при давлении 10 т/см и комнатной температуре . Полученный брикет имеет критическую температуру 5,2 К, интервал перехода в сверхпроводящее состояние составляет 0.1 К. Пример 2, В потоке 1,5 азотной плазмы СВЧ-разряда мощностью 5 кВт со средней температурой нитрид ванадия в количестве 30 т/ч за время пребывания 10 с дисперги{ уется до частиц средним размером 500 А и охлаждается со скоростью 10 град,/с до комнатной температуры, далее смешивается с порошком фторопласта-3 в весовом отношении 1:1, Смесь прессуется при давлении 10 т/см2 и комнатной температуре , Далее брикет подвергается npec-f

5682062Г,

сованию при температуре ISOC и дав- щиной 200 мкм с критической темпелении 3 т/см2, Получается плеЯка тол- ратурой В, К.

.СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ КОМПОЗИЦИОННЫХ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ ТЕЛ, путем ЕЗОЗ- действия давления и температуры на смесь порошков сверхпроводящих мате- • риалов с пластичным наполнителем, например фторопластом, отличающийся тем, что, с целью повышения критических^ .параметров композита и увеличения его пластичности, применяют сверхпроводящие нитриды, например, нитриды титанами ванадия с размером частиц 25-1000 А, а содержание их в композите составляет 15-95 мас.^.