Структура и свойства высокотемпературных сверхпроводящих керамик, подвергнутых деформационным и термическим воздействиям

• Автор: Имаев, Марсель Фаниревич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Уфа
• Количество страниц: 318 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ

Используемые сокращения и обозначения

ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. СТРУКТУРА И ДЕФЕКТЫ ВТСП МАТЕРИАЛОВ. ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА ВТСП КЕРАМИК ПРИ ДЕФОРМАЦИИ

1.1. Применение объемных ВТСП материалов

1.2. Фазовые диаграммы в оксидных системах, содержащих ВТСП соединения. Кристаллические структуры ВТСП фаз

1.2.1. Керамика У

1.2.2. Керамика У

1.2.3. Керамики В12212 и В12

1.3. Факторы, способствующие повышению токонесущей способности

1.4. Микроструктурные изменения при деформации осадкой в оболочке крупнозернистой керамики У
1.4.1. Микроструктура исходного (спеченного) состояния
1.4.2. Существование двух температурных интервалов, различающихся типом формирующейся микроструктуры. Динамическая рекристаллизация
1.4.3. Фазовый состав межзеренного пространства керамики У123 после деформации в высокотемпературной области (выше 900°С)
1.5. Краткие выводы по главе
ГЛАВА 2. ИЗМЕНЕНИЯ МИКРОСТРУКТУРЫ И ФАЗОВОГО СОСТАВА
КЕРАМИКИ У123 ПРИ ОТЖИГЕ
2.1. Рост зерен в У123 при отжиге
2.1.1. Микроструктура и кинетика роста зерен
2.1.2. Механизм роста зерен
2.1.3. Выводы по разделу 2.

2.2. Особенности тетра-орто фазового превращения в деформированной керамике У
2.2.1. Микроструктура и кислородный индекс
2.2.2. Дифрактограммы и параметры решетки
2.2.3 Электронная микроскопия
2.2.4. Структурные причины низкого кислородного индекса деформированных образцов
2.2.5. Выводы по разделу 2.
ГЛАВА 3. МЕХАНИЧЕСКОЕ ПОВЕДЕНИЕ И МИКРОСТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В МЕЛКОЗЕРНИСТОЙ КЕРАМИКЕ У123 ПРИ ОСАДКЕ БЕЗ ОБОЛОЧКИ
3.1. Механические свойства
3.2. Микроструктура
3.3. Перестройка текстуры при осадке
3.4. Механизмы деформации и структурных изменений в твердофазной и твердожидкой температурной области
3.5. Влияние типа исходной микроструктуры на формирование базисной текстуры при деформации керамики У
3.5.1. Природа влияния температуры спекания на тип микроструктуры..
3.5.2. Направленный рост зерен при деформации как механизм формирования текстуры
3.6. Выводы по главе
ГЛАВА 4. МИКРОСТРУКТУРА И СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА ВТСП КЕРАМИК, ДЕФОРМИРОВАННЫХ В ТВЕРДОФАЗНОМ
СОСТОЯНИИ
4.1. Керамика У123, деформированная экструзией
4.1.1. Микроструктура
4.1.2. Текстура
4.1.3. Выбор режима отжига для восстановления сверхпроводящих свойств

4.1.4. Сверхпроводящие свойства
4.1.5. Влияние размера зерен и ориентации поверхности границ зерен на токонесущую способность керамики Y
4.2. Керамика Y(Ca)124, деформированная экструзией
4.2.1. Анализ исходного (неэкструдированного) материала
4.2.2. Анализ экструдированного материала
4.2.3. Закономерности структурно-фазовых превращений при экструзии
4.3. Керамики Y123 и Bi2212, деформированные кручением под давлением..
4.3.1. Керамика Y
4.3.2. Керамика Bi2
4.4. Заключение по главе
ГЛАВА 5. МИКРОСТРУКТУРА И СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ СВОЙСТВА ВТСП КЕРАМИК, ДЕФОРМИРОВАННЫХ КРУЧЕНИЕМ ПОД
ДАВЛЕНИЕМ В ТВЕРДОЖИДКОМ СОСТОЯНИИ
5.1. Керамика Y
5.1.1. Влияние температуры деформации
5.1.2. Влияние давления, скорости и степени деформации
5.1.3. Механизмы формирования микроструктуры и текстуры
5.1.4. Заключение по разделу
5.2. Термическая стабильность фаз Bi2212 и Bi(Pb)2223 под давлением..
5.2.1. Фаза Bi2
5.2.2. Фаза Bi(Pb)2
5.3. Керамика Bi(Pb)2
5.4. Керамика Bi2
5.4.1. Фазовый состав и текстура
5.4.2. Микроструктура
5.4.3. Механизмы деформации и формирования микроструктуры
5.4.4. Сверхпроводящие свойства
5.4.5. Влияние дефектной структуры на сверхпроводящие свойства.

с= 1,1646 нм. Такие параметры решетки соответствуют дефициту кислорода х=0,05 [52, 53]. Примесных фаз в образцах методом РСА не обнаружено. Однако, наряду с матричной фазой У123 и порами, металлографически выявляется небольшое количество (1-2 об. %) фаз У211, ВаСи02 и СиО. Зерна в исходном состоянии имеют пластинчатую форму (рис. 1.20а).

Рис. 1.20. Микроструктура исходного спеченного образца в (а) световой микроскоп и (б) ПЭМ. В ПЭМ снимке видны двойники тетра-орто фазового превращения.
Пластинчатая форма зерен обусловлена тем, что существует преимущественная ориентация поверхности зерен параллельно базисной кристаллографической плоскости. Границы зерен, в которых поверхность границы параллельна базисной плоскости одного из смежных зерен, в литературе обычно называют basal-plane-faced grain boundaries [54] или границами зерен типа (001) [55]. Длина пластин в исходном материале составляет 10-15 мкм, толщина 3-5 мкм. В исходных недеформированных образцах отсутствует заметная текстура. Плотность керамики не превышает 70-75 % от теоретической (6,36 г/см3).