Фазовые превращения и эволюция микроструктуры в системах Bi(Pb)-Sr-Ca-Cu-A-O(A-AP, Ga, In) в области существования сверхпроводящих фаз

• Автор: Полтавец, Виктор Васильевич
• Шифр специальности: 02.00.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 177 с.

Содержание.

1. Введение.

2. Литературный обзор

2.1 Структуры сверхпроводящих фаз системы ВЗгСаСа0.

2.2. Фазовые равновесия в системе ВРЬБгСаСиО и оксидных подсистемах.

2.2.1. Система БгСаСиО.

2.2.2. Система ЯгСаРЬ0.

2.2.3. Система РЬЯгСиО.

2.2.5. Система гСаВ

2.2.6. Система ВСаСи0

2.2.7. Система В8гСиО .

2.2.8. Система ВгСаСи
2.2.8.1. Фазовые равновесия ниже температуры плавления ВгЗьСаСиОа,
2.2.8.2. Области твердых растворов сверхпроводящих фаз
2.2.8.3. Процессы плавления фаз ЕГгСаСигСо и ВГгСагСизОш
2 2.8.4. Фазовые равновесия при пониженном парциальном давлении кислорода
2.2.8.5. Зависимость сверхпроводящих характеристик фаз ВгБггСаСОзч, и ВгЗггСагСизОю от состава.
2.2.9. Система ВРЬ8гСаСи0.
2.3. Допирование сверхпроводящих фаз ВгЗггСаСизОв, и ВгБггСагСизОюо.
2 4. Пиннинг магнитных вихрей в высокотемпературных сверхпроводниках.
2.4.1. Механизм пиннинга магнитных вихрей.
2.4.2. Методы создания центров пиннинга.
2,5. Методы создания сверхпроводящих композитов с включениями несверхпроводящих фаз
2.5.1. Формирование включении без введения дополнительного компонента в систему Ш РЬ гСаСи0.
2.5.2. Формирование включении на основе дополнительного элемента.
2.6 Фазовый состав, микроструктура и сверхпроводящие свойства систем В1,РЬ8гСаСиА0 АА1, За, 1п.
2.6.1. Система Щ,РЬНгСаСиА
2.6.2. Система Ы, РЬ5гСаСи0а
2.6.3. Система Ы,РЬIп
3. Экспериментальная часть.
3.1. Исходные реактивы.
3.2. Получение оксидных предшественников.
3.2.1. Синтез из плава нитратов
3.2.2. Зольгель метод синтеза.
3.3. Синтез керамических образцов
3.4. Закалка расплава от С.
3.5 Получение оксидного стекла
3.6. Синтез композитов кристаллизацией из перитектического расплава.
3.7. Методы исследования.
3.7.1. Рентгенофазовый анализ
3.7.2. Термический анализ
3.7.3. Электронная микроскопия и рентгеноспектральный микроанализ
3.7.4. Исследование магнитных свойств
4. Обсуждение результатов
4.1 Система ВГгСаСигОаяалюминийсодержащая фаза
4.1.1. Определение алюминиисодержащих фаз, равновесных с
4.1.2. Фазовые соотношения в системе В8г аСиА при 0 ЯЗСРС.
4.1.3. Формирование композитов ВгзСаСи пВ8гшао. 5А 1Эг.
4.1.4. Формирование композитов Ш2гаСи мг. 7.1.5
4.1.5. Фазовые и микроструктурные превращения при кристаллизации оксидных стекол и формировании композитаВг,аСи8Гм.зАРб
4.1.5.1. Получение оксидного стекла в системе В8гСаСиА.
4.1.5.2. Процесс кристаллизации стекла ВгЗггСаСигОв.я.ЗгтСаиАОб.
4.1.6. Сверхпроводящие свойства композитов Вг2 а мЛ алюминат
4.2. Сверхпроводящая керамика ВкРЬГгСагСизОю.алюминийсодержащая фаза
4.3. Система ВгЗггСаСигОзо.галлийсодержащая фаза.
4.3.1. Фазовые равновесия в системе В г2 мСи галлийсодержащая фаза при
4.3.2. Формирование композита ВгаСи.i0i .
4 4. Система В,РЬг2Са2СияОотгаллийсодержащая добавка.
4.5. Система ВгГгСаСигО.индийсодержащая фаза.
4.5.1. Определение индийсодержащей фазы, равновесной с В2Вг2СаСи
.2. Формирование композитов ВгтСаСи8го.,СаА1п4.
4.5.3. Фазовые и микроструктурные превращения при кристаллизации оксидных стекол и формировании композита В ЗгоапуОл.
4.5.4. Сверхпроводящие свойства композитов В2г2СаСи8а8го.бСац .п
4.6. Сверхпроводящая керамика В.РЬГгСагСияОю индийсодержащая фаза.
4 7. Сравнительная характеристика результатов введения оксидов алюминия, галлия и индия в систему В.РЬ8гСаСи
5. Выводы.
6. Литература.
7. Приложение.
1. Введение.
Актуальность


В результате этого влияния для компенсации сильной деформации слоя ВО гребусгся ешс один прогивослой ОВ. Структуры с подобными последовательностями слоев устойчивы только в том случае, если межатомные расстояния в любом слое соразмерны аналогичным расстояниям в ниже и вышележащих слоях, причем наиболее важным является согласование между слоями СиСЬ и МО. Эти слои сочетаются друг с другом, если соблюдается соотношение М0Си. Длина связи Си0 в этих соединениях изменяется от 1. А, и, таким образом, идеальное расстояние М0 должно составлять 2. Атипичное расстояние для катионов Ва2 8г2 или Ьа3 Отметим, что катион Мтипа должен обладать достаточно большим ионным радиусом и коордионационным числом КЧ. В силу этого позиция атома кислорода в слое МО должна быть полностью заполнена. Приблизительно такие же значения межатомных расстояний должны иметь связи Я0 в слоях ЯО, которые вместе со слоями МО образуют блоки типа таС1 Однако, ионные радиусы катионов Вг и ТГ слишком малы по сравнению с радиусами Ва2 или Эта несоразмерность может быть уменьшена путем катионного замещения, большими смещениями катионов Ятипа и атомов кислорода в слоях ЯО. В некоторых структурах в эти слои внедряются добавочные атомы кислорода В результате подобных искажений для катионов ВГ и ТГ достигается характерная координация атомами кислорода, но одновременно это вызывает сильное искажение рядом расположенных слоев МО и Си, что, возможно, приводит к ухудшению сверхпроводящих свойств этих соединений. Например, в сильно искаженных структурах В8г2СиОб5 значение температуры сверхпроводящего перехода Тс не превышает К, несмотря на то, что они имеют характерную для других сверхпроводников концентрацию дырок в зоне проводимости. Температура сверхпроводящего перехода возрастает до и 8 К для второго и третьего членов висмутсодержащего гомологического семейства, которые имеют значительно менее искаженные слои СиО в структурах. Рисунок 2. Элементарные ячейки фаз В8г2СиОб, В5г2СаСи8 и В8г2Са2СизО . Рассмотрим более подробно структуру В8г2СаСи8 идеальный состав. Исходная перовскитная ячейка в плоскости аЬ несколько деформирована, что приводит к ромбическому искажению структуры и увеличению параметров в 2Ш раз т. Координационным полиэдром атома меди является тетрагональная пирамида сь0Эгв0. Апозицию структуры перовскита, причем, вследствие отсутсвия атомов кислорода в слое СаО, его координационное число понижается с до 8 искаженное кубическое окружение, v0. Вследствие такого упорядочения анионных вакансий расстояние уменьшается по сравнению с перовскитным параметром 0. Для атома висмута найдено сильно искаженное октаэдрическое окружение 0. В2. Зг2. Фазовые равновесия в системе i 0 и оксидных подсистемах. Система . Чегырсхкомпонентная фазовая диаграмма 0 была исследована при температуре до С в диапазоне давлений кислорода от до 0. Было установлено существование следующих фаз , , ,2, ,, ,i4 ,2, . Непрерывный ряд твердых растворов по оксидам стронция и кальция обнаружен для фаз ,0 выше 0 С и ,2 7. Не было обнаружено заметного замещения стронцием в купратах кальция . СаСи3. СаСиО. Для фазы , в зависимости от температуры и давления кислорода замещение стронция кальцием не превышает , а для ,i4i . Отмечается наличие тенденции к
Рисунок 2. Изотермическое сечение фазовой диаграммы системы БгСаСиО на воздухе а при 0С б при 0С 7. Увеличение давления кислорода ведет к уменьшению области твердого раствора для купрата 8г,СаСи, и к увеличению растворимости оксида кальция в случае фазы 8г,Са4СиЬх Растворимость оксида кальция в 8г,СаСи2 не превышает 0. Увеличение давления кислорода при 0С до 1. При понижении давления кислорода до 0. Са2СиОз 8г,СаиСи1 8г,СаСи СиО, в результате которой исчезает фаза 8г,Са4Си0. При 4 x атм. СиО в Си. Фаза 5г,СаСи2 появляегся при парциальном давлении кислорода равном 1. О3 атм. Область гомогенности для слоистого купрата кальциястронция СаьхБгхСиОг не превышает 6 0. Температура образования данной фазы около 0С. Инвариантные фазовые равновесия в системе 8гСаСи0 с расчетными значениями температуры и давления кислорода приведены в таблице 2.