Низкочастотное внутреннее трение сверхпроводящих металлооксидов YBa2Cu3 O7-y

• Автор: Дорофеев, Петр Григорьевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 112 с.

СОДЕРЖАНИЕ

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

1. СТРУКТУРА И АКУСТИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ

НА ОСНОВЕ ИТТРИЯ

1.1. Кристаллическая структура УВагСщОу^ и ее связь с дефицитом по кислороду

1.2. Микроструктура реальных материалов на основе

соединения УВа2Сиз07.

1.3. Акустические свойства УВагСизОу.^

1.4. Выводы и постановка задачи исследования

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Обоснование выбора методики эксперимента
2.2. Экспериментальная установка
2.3. Анализ методического обеспечения
2.4. Расчет внутреннего трения, модуля Юнга и
погрешностей измерений
2.5. Изготовление и аттестация образцов
3. НИЗКОЧАСТОТНЫЕ УПРУГИЕ И НЕУПРУГИЕ СВОЙСТВА МЕТАЛЛОКЕРАМИКИ УВагСизО^
3.1. Температурная и частотная зависимости
внутреннего трения и модуля упругости
3.2. Влияние гранулярной структуры металлокерамики на ее упругие и неупругие свойства
3.3. Влияние распределения кислорода в гранулах и межгранульной среде на упругие и неупругие свойства металлокерамики
3.4. Механизмы низкочастотного внутреннего трения в интервале температур 77-120К

4. ВНУТРЕННЕЕ ТРЕНИЕ И УПРУГИЕ СВОЙСТВА УВа2Си307.у, ОБУСЛОВЛЕННЫЕ НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ПЕРЕСТРОЙКОЙ КИСЛОРОДНОЙ ПОДРЕШЕТКИ
4.1. Упругие и неупругие свойства материалов,
полученных по МТИ технологии
4.2. Аномалия низкочастотного внутреннего трения при 130К, обусловленная перестройкой кислородной подрешетки
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
ЛИТЕРАТУРА
ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Первые сведения о сверхпроводящем материале УВа2Си30-1.у появились в 1987г. С тех пор и по настоящее время он активно исследуется в различных научных центрах. Особый интерес к этому высокотемпературному сверхпроводнику (ВТСП) обусловлен тем, что это был первый сверхпроводник с критической температурой ~90К, что значительно превосходит температуру кипения жидкого азота.
Как сверхпроводник этот материал отличается нетривиальной связью явления сверхпроводимости, критических параметров сверхпроводящего перехода и сопутствующих ему изменений электрофизических и диамагнитных свойств с фазовым состоянием решетки, морфологией монокристаллов и керамик. В частности, хорошо известна особая роль нестехиометрического кислорода в соединении УВачСизСЬ.,, и структуры межгранульных границ в керамиках на его основе. Многие аномалии физико-механических свойств данных материалов связаны с низкотемпературными структурными процессами, обусловленными диффузией и кооперативным перемещением кислородных вакансий между различными позициями в элементарной ячейке. Имеются и свидетельства существования в ВТСП соединениях совокупности низкотемпературных фазовых переходов.
Для изготовления ВТСП материалов широкое распространение получила сравнительно простая керамическая технология. Вместе с тем недостатками керамических материалов являются: неоднородность состава и плотности по объему, гетерогенная структура с развитой сетью межгранульных прослоек (границ), наличие локальных внутренних напряжений, пор и микротрещин. Все это отрицательно сказывается на эксплуатационных свойствах керамики, резко снижет ее упругие, пластические, прочностные характеристики и их стабильность, особенно в условиях многократного термоциклирова-ния, характерного для функционального применения данного материала. Поэтому при исследовании керамик важно не только изучить свойства этих гра-

Наличие члена с I) < 0 в выражении (2) приводит к тому, что в некотором интервале температур (определяемом соотношением В и £)) функция Е(г|) имеет три минимума и фазовый переход порядок-беспорядок становится переходом первого рода, сопровождающимся температурным гистерезисом параметра порядка. Естественно ожидать, что Е является функцией от г), поэтому зависимость £(Т) также будет обнаруживать гистерезис.
Экспериментально наблюдаемый значительный температурный интервал гистерезиса в рамках предложенной модели объясняется разбросом значений параметра В в образце. Этим также вызвано различие величины эффекта в образцах разных способов приготовления. Что может быть связано и с зависимостью величины эффекта от содержания кислорода, также следующим из предложенной модели.
Изложенные представления непротиворечиво объясняют отмечавшееся влияние на площадь петли гистерезиса концентрации двойниковых границ, изменяемой прикладыванием внешнего механического напряжения к образцу [33], и полное его отсутствие в мелкозернистых образцах, не содержащих границ двойникования [24, 26, 56]
Гистерезисное смягчение продольной моды колебаний [45, 49, 83] также может быть обусловлено механизмом, связанным с бистабильностью ионов апексного кислорода 04, совершающих колебания в двухъямном асимметричном потенциале, создаваемом остальными ионами решетки.
Анализ такой модели показывает, что эффективная частота длинноволновых фононов (или скорости звука) существенно зависит от температуры и обладает температурным гистерезисом. Данное обстоятельство обусловлено температурным искажением асимметричного потенциала и соответствующим перезаселением ям колебательными состояниями апексного кислорода
04. При разумных значениях параметров модели этот гистерезис попадает в область температур 100-200К, что соответствует эксперименту [74].
Наблюдаемое в ряде случаев уменьшение модуля Юнга при переходе материала в сверхпроводящее состояние, по аналогии с классическими