Материаловедческие исследования и разработка основ технологии изготовления композиционных сверхпроводящих материалов на основе высокотемпературных керамических соединений

• Автор: Акимов, Игорь Иванович
• Шифр специальности: 05.16.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2002
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 197 с.

1.1. Особенности структуры и свойств высокотемпературных

сверхпроводящих соединений

1.2. Методы изготовления композиционных проводников на

основе ВТСП соединений

1.3. Материаловедческие и технологические особенности метода порошок в трубе применительно к изготовлению композиционных сверхпроводников на основе ВТСП соединений.

1.4. Обработка давлением, термическая и термомеханическая

обработка ВТСП композитов.

1.5. Применение ВТСП композитов в криогенных

электротех н ических устройствах.

Глава 2. Материалы и методы исследования

2.1. Исходные материалы.

2.2. Изготовление ВТСП проводников методом порошок в трубе
2.3. Термомеханическая обработка ВТСП проводников
2.4. Определение критических характеристик ВТСП проводников
2.5. Химический анализ
2.6. Металлографические исследования
2.7. Рентгеноструктурный анализ, электронная микроскопия,
микрорентгеноспекгральный анализ.
Глава 3. Физикохимические свойства порошковых прекурсоров и их
влияние на критические характеристики ВТСП проводников
на основе соединения Вь
3.1 Влияние методов изготовления ВТСПпорошков и их
термической обработки на морфологию и фазовый состав прекурсоров ВГ.
3.2 Кинетика формирования сверхпроводящей фазы ВГ и сверхпроводящих свойств в проводниках с различным
типом прекурсора
Выводы к главе
Глава 4. Оптимизация схем и режимов обработки давлением, термической и термомеханической обработки ВТСП композиционных проводников на основе соединения Вь.
4.1. Оптимизация процесса плоской прокатки ВТСПкомпозитов методами математического планирования экспериментов
4.2. Влияние режимов предварительной прокатки на формирование структуры и изменение критических свойств ленточных ВТСПпроводников ВьМ.
4.3. Оптимизация режимов термической и термомеханической обработки ленточных ВТСП проводников на основе соединения
Выводы к главе 4.
Глава 5. Разработка конструкций ВТСП композиционных сверхпроводящих
материалов для различных применений
5.1. Многожильные композиционные сверхпроводники на
основе Вь
5.2. Листовые композиционные сверхпроводящие материалы на
основе соединения Вь.
5.3. Получение композиционных сверхпроводников на основе
соединения У,Ва2Си7.
Выводы к главе 5.
Глава 6. Опробование ВТСП проводников в криогенных электротехнических
устройствах
6.1. Разработка технологии нанесения электрической изоляции на
оболочку длинномерных композиционных ВТСП проводников
6.2. Опробование ВТСП композиционных сверхпроводящих материалов при создании криогенных электротехнических
устройств различного типа.
Выводы к главе
Заключение.
Общие выводы к работе
Список использованных источников


При этом для ВТСПоксидов висмута установлена тенденция роста критической температуры сверхпроводящего перехода с увеличением числа п слоев Си0 в структурах. Тс0 К . Таблица 1. Таблица 1. Рис. В д 5г АСа Си ОО. Рис. Многокомпонентность химического состава ВТСПоксидов В1 и сложность их кристаллической структуры обусловливает ряд особенностей этих соединений, сильно затрудняющих их реальное использование в криогенной электротехнике. К таковым особенностям относятся характерная для керамик хрупкость и сильная анизотропия свойств, в том числе сверхпроводящих характеристик, высокая химическая активность и способность вступать во взаимодействие с большинством конструкционных материалов и с компонентами технологических сред, низкая химическая стабильность, приводящая к деградации сверхпроводящих свойств при хранении таких соединений. К важнейшим особенностям ВТСПоксидов висмутовой системы относится сложность, многостадийность и многофазность процессов синтеза этих соединений, протекающих через последовательность химических реакций как в твердом, так и в жидком состоянии. При этом при высоких температурах наблюдается испарение компонентов, например В1, из реакционного объема, что приводит в ряде случаев к деградации сверхпроводящих свойств продуктов синтеза . Все эти особенности потребовали разработки специальных методов синтеза, термической и термомеханической обработки для получения технически приемлемых форм сверхпроводящих материалов для использования в практике криогенной техники. Некоторые из перечисленных способов, например, электрофорез, позволяет получать сверхпроводники длиной до 0 м и более , однако до настоящего времени не удалось достичь в таких проводниках высоких значений критической плотности тока, причем эта величина существенно снижается при приложении магнитного поля. Например, значение критической плотности тока при К в отсутствии внешнего поля составляли кАсм2, а при наложении поля с индукцией 0,1 Тл величина падала более чем в 0 раз . Используя такой метод, как направленная кристаллизация при зонной плавке, удалось получить высокие значения . Наибольшие успехи в получении длинномерных сверхпроводников технически приемлемых форм были достигнуты при использовании так называемого метода порошоквтрубе . Метод порошоквтрубе, известный также со времени получения низкотемпературных сверхпроводников на основе сначала соединения КЬп, а затем и фаз Шевреля как метод Кунцлера , представляет собой последовательность различных операций обработки оксидного порошка в металлической оболочке и отличается относительной простотой. Метод позволяет использовать традиционное оборудование для обработки давлением при изготовлении гибких одножильных и многожильных проводников самых различных конструкций без принципиальных ограничений по длине, и таким образом, организовать производство сверхпроводников технически приемлемых форм в масштабах, необходимых для постройки сильноточных криогенных электротехнических устройств. Суть метода порошоквтрубе рис. Рис. Рис. При изготовлении многожильных проводников по аналогии с низкотемпературными сверхпроводниками из круглых или гексагональных проводников собирают многожильные заготовки рис. Далее проводники подвергаются соответствующей термической и термомеханической обработке. Методом порошоквтрубе в принципе могут быть получены проводники самой различной конструкции рис. Рядом исследовательских групп и фирм уже предприняты попытки изготовления таким методом композиционных проводников длиной до м . Однако, применительно к созданию сверхпроводников на основе ВТСПсоединений метод порошоквгрубе имеет ряд особенностей, затрудняющих его применение. Например, достаточно трудно обеспечить однородность свойств по длине проводников, содержащих легко деформируемую металлическую матрицу и хрупкую пол и кристалл и чес кую керамическую составляющую, и т. Существование таких трудностей вызывает необходимость тщательных материаловедчсских исследований взаимосвязи и взаимозависимости всех факторов, участвующих в формировании свойств проводников, изготавливаемых методом порошоквтрубе.