Superconductor de óxido REBaCuO que contiene una fina fase 211 y método de fabricación
Descripción general
 RE (elemento de tierras raras), Ba, superconductor de óxido compuesto de Cu al (REBa2 Cu3 O7-x), ultra-finas normalmente precipitados conductoras (RE2 BaCuO5) métodos y distribuido hasta el material uniformemente dispersa en el superconductor. ] Antes de hacer el superconductor de óxido, mediante la adición de una pequeña cantidad de platino u óxido de cobre Rh o un compuesto de cobre que no contiene Ba, por calentamiento por encima del punto de fusión, estos dopantes a fase líquida uniformemente difusa. Después de difundir uniformemente platino o Rh en estos materiales, después de enfriar y pulverizar, los precipitados conductores normales precipitados en el material superconductor se dispersan fina y uniformemente. De esta manera, se puede obtener una alta densidad de corriente crítica preparando un superconductor en el que los precipitados conductores finos normales se dispersan uniformemente.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un material superconductor de óxido REBaCuO y a un método para producir el mismo.
Antecedentes de la técnica
Los materiales superconductores de óxido que tienen una composición de REBa 2 Cu 3 O 7 - x (123 fases) se han fabricado principalmente por el método de fusión debido a la mejora de la densidad de corriente crítica. Proceso de fabricación llamado método de fusión, MTG (Patente de EE.UU.:. 5.011.823 No.), QMG (Solicitud de Patente Japonesa No. Sho 63 No. 261 607), y el platino añadió proceso QMG (pendiente de patente) se conoce. Estos procesos de fabricación, excepto para el proceso de MTG, tanto contiene 1 5 [mu] m sobre Fine RE2 BaCuO5 el (211 fase) a 123 fase, de alta corriente crítica en comparación con la muestra superconductor por sinterización anterior Aunque alcanza densidad, aún es insuficiente desde el punto de vista del uso práctico. Se considera que esto se debe a la falta de uniformidad en la que la fase 211 dispersa en el material fundido es parcialmente densa o rugosa. Es decir, para obtener una densidad de corriente crítica más alta, es deseable que los precipitados conductores normales de 0,2 μm o menos estén uniformemente dispersados ​​en el material superconductor.
Se ha de introducir un precipitados finos tales normalmente conductores en el material superconductor de óxido, pero se ha intentado en BaSnO3 etc. Además de los métodos que utilizan la fase 211 hasta la fecha, tanto normales deposición conductora de aproximadamente 1? M Solo es posible introducir cosas. Se reconoce que la introducción de precipitados finos de conducción normal en el material superconductor de óxido también es importante desde el punto de vista de la mejora de la corriente crítica y la reducción de las grietas en el material, pero hasta el momento existen métodos efectivos. No
Tarea de solución
Con el fin de obtener un material superconductor que tenga una alta densidad de corriente crítica, es importante dispersar uniformemente los precipitados conductivos ordinarios finos que interaccionan con el flujo magnético en el material superconductor. Basado en esta idea, se han hecho intentos para dispersar finamente la fase 211 por el método de fusión como se describió anteriormente. Sin embargo, con estos métodos, la fase 211 no se puede dispersar finamente a 1 μm o menos. Con el fin de mejorar la densidad de corriente crítica, depósito conductor normal de aproximadamente igual al tamaño de la red vórtice es deseable, el precipitado conductora normal fue de menos de un 5 minutos es 0.2μm o dispersión uniforme menos fino de tamaño actual 123 Es deseable introducirlo en la fase. A partir de lo anterior, es un objeto de la presente invención introducir un precipitado conductor normal finamente dispersado uniformemente a una fase 123 de 0,2 μm o menos, que es mucho más pequeña que la corriente de 1 μm.
Solución
Los inventores de la presente invención han llevado a cabo investigaciones prestando atención al hecho de que la adición de platino en el material superconductor de óxido basado en Y hace que la fase 211 sea más fina que el método de fabricación sin adición. Como resultado, descubrimos que los problemas anteriores se pueden resolver difundiendo uniformemente platino o Rh además del compuesto de Ba, y completando la presente invención.
Aunque se cree que el elemento Pt suprime el crecimiento de grano de cristal de fase 211, al fundir una mezcla de RE 2 O 3, Ba y Cu como se informó hasta ahora en un crisol de platino, una cantidad traza el método y el platino RE2 O3 se mezclan, Ba, en el método de fusión mediante la adición de Pt o de la mezcla en polvo Rh Cu, para la tasa de crecimiento de 211 fase es más rápido que la velocidad de difusión de la Pt o Rh, bien 211 fase Se puede pensar que el crecimiento de grano del grano no está suprimido. También se reveló que la mayoría de los Pt o Rh añadidos o atrapados reaccionaron con el compuesto Ba en lugar de suprimir el crecimiento de la fase 211, por lo que el platino se utilizó como materia prima. Se hizo evidente que se decidió resolver este problema dispersándolo fina y uniformemente en polvo. Específicamente, cuando el crecimiento de un superconductor de óxido en estado fundido antes de la reacción en fase sólida 211 de fase durante la fabricación, que pueden suprimir el crecimiento de grano de manera efectiva 211 de fase por la presencia de platino o Rh alrededor de ella Quedó claro a partir de la investigación anterior.
Es decir, la presente invención es un óxido de Cu en el compuesto de Cu sin el (CuO o Cu @ 2 O) y Ba, se añadieron 1,0% en peso de Pt o Rh en polvo, o un compuesto de Pt o de pH de 0,001% en peso , Pt o Rh a una temperatura mayor que el punto del compuesto de Cu (por ejemplo, punto de aproximadamente 1125 ° C de CuO fusión en la atmósfera), se difunde de manera uniforme por la reacción de difusión en fase líquida, se pulverizó después del temple 1? M sobre, o menos de fusión Luego, RE 2 O 3 y BaO 2 se mezclaron con este polvo, y la relación de cada elemento metálico (RE: Ba: Cu) fue (10: 60: 30) en porcentaje atómico en la mezcla así obtenida, , (10: 20: 70), (50: 20: 30) para ser la composición en la región rodeada por el punto, y el tratamiento térmico y el enriquecimiento de oxígeno se llevan a cabo para que la superconductividad del óxido De esta manera produciendo un cuerpo.
Al usar el pretratamiento de fusión agregado de platino para tal compuesto de cobre o óxido de cobre, se hace posible difundir una pequeña cantidad de Pt o Rh uniformemente en el compuesto de Cu, y el crecimiento de grano inicial de la fase 211 Se puede suprimir de manera muy efectiva. Además, al agregar un tratamiento para homogeneizar el polvo de este modo, polvo más fino, es posible dispersar finamente la fase fina 211 de 0,2 μm o menos uniformemente en la fase 123.
Al contener la realización normal de precipitados finamente y uniformemente dispersado en el superconductor, actúa eficazmente el superconductor flujo de cuantificación, ya que es posible tener un alto de corriente crítica, 0,2 [mu] m por debajo de 211 como en la presente invención Se puede obtener una alta densidad de corriente crítica dispersando uniformemente la fase en el superconductor. Además, se considera que los precipitados conductores normales finamente dispersados ​​son eficaces para evitar grietas.
Ejemplo 1
El polvo de CuO, seguido relación en peso de platino con respecto al superconductor se añadió y polvo de platino amasado tal que 0,5% en peso, suficientes disueltos (0,5 horas) a 1175 ° C en un crisol de platino, derretido stir Después de eso, el líquido fundido se extrajo en la placa de Cu y se apagó. El óxido de Cu que contiene una cantidad traza del platino templado se pulverizó usando un molino de bolas y un molino de chorro para dar un polvo de aproximadamente 1 μm. Se mezcló una cantidad prescrita de Y2O3 y BaO2 con este polvo, y se preparó un precursor preparado mediante amasado y moldeo. Este precursor se calentó a 1150ºC durante 2 horas, se mantuvo durante 30 minutos, se enfrió a 1005ºC en 30 minutos y se enfrió gradualmente a 950ºC a 1ºC / hora para hacer crecer 123 fases. El tratamiento de enriquecimiento con oxígeno se mantuvo en una atmósfera de oxígeno a 600ºC durante 5 horas y luego se enfrió gradualmente a temperatura ambiente a 10ºC / hora para preparar un superconductor (diámetro 45 mm, espesor 20 mm). Se reveló mediante observación SEM que la fase del material fino 211 de 0,2 μm o menos estaba presente uniformemente en el material de este ejemplo más del 70%. Además, las características de densidad de corriente crítica de este material de ejemplo fueron tan altas como 35000 A / cm2 a partir del resultado de la medición de magnetización a 77 K y 1 T.
Ejemplo 2
El polvo de CuO se añadió polvo de Rh, tal como la relación en peso de Rh es 0,5% en peso con respecto al superconductor, y después de mezclado a fondo, el tratamiento térmico 0,5 horas a 1175 ° C en un crisol de platino, se derritió agitar Después de eso, el líquido fundido se sacó y se apagó en la placa de Cu. Este óxido de Cu templado que contiene una cantidad traza de Rh se pulverizó usando un molino de bolas o un molino de chorro para dar un polvo de aproximadamente 1 μm. Este polvo se mezcló con Y2O3, BaO2, se amasó y se moldeó para preparar un precursor. Este precursor se calentó a 1150ºC durante 2 horas, se mantuvo durante 30 minutos, se enfrió a 1005ºC en 30 minutos y se enfrió gradualmente a 950ºC a 1ºC / hora para hacer crecer 123 fases. El tratamiento de enriquecimiento con oxígeno se mantuvo en una atmósfera de oxígeno a 600ºC durante 5 horas y luego se enfrió gradualmente a temperatura ambiente a 10ºC / hora para preparar un superconductor. La observación de SEM reveló que el 70% o más de la fase 211 fina de 0,2 μm o menos estaba presente en el material de este ejemplo como en el Ejemplo 1.
Ejemplo 3
El análisis de la composición del polvo de compuesto de Cu que contiene platino producido de la misma manera que en el Ejemplo 1 reveló que el componente principal era Cu2O. Con el fin de enriquecer la cantidad de oxígeno, este polvo se trató térmicamente a 700ºC durante 5 horas en oxígeno y luego se pulverizó de nuevo para obtener un polvo de aproximadamente 1 μm. El análisis elemental del polvo tratado con oxígeno y calor reveló que el componente principal era CuO. El polvo tratado con oxígeno y calor se mezcló con Y2O3, BaO2, se amasó y se moldeó para preparar un precursor. Este precursor se calentó a 1150ºC durante 2 horas, se mantuvo durante 30 minutos, se enfrió a 1005ºC en 30 minutos y se enfrió gradualmente a 950ºC a 1ºC / hora para hacer crecer 123 fases. Se confirmó por observación SEM que estaba presente un 70% o más de la fase 211 fina de 0,2 μm o menos. Además, las características de densidad de corriente crítica fueron 77 K y 36 T / cm 2 a 1 T. Se cree que esto se debe al suministro de suficiente oxígeno en el material inicial.
Ejemplo Comparativo
El polvo de CuO, se añadió la relación en peso de Pt polvo de platino tal que 0,5% en peso con respecto al superconductor, sin realizar tratamiento de fusión de CuO y Pt, mezclado con Y2 O3, compuesto BaO2, amasado, moldeo Para preparar un precursor procesado. Este precursor se calentó a 1150ºC durante 2 horas, se mantuvo durante 30 minutos, se enfrió a 1005ºC en 30 minutos y se enfrió gradualmente a 950ºC a 1ºC / hora para hacer crecer 123 fases. El tratamiento de enriquecimiento con oxígeno se mantuvo en una atmósfera de oxígeno a 600ºC durante 5 horas y luego se enfrió gradualmente a temperatura ambiente a 10ºC / hora para preparar un superconductor. Los resultados de la observación de SEM revelaron que existe un gran número de 211 fases de aproximadamente 1,0 a 3,0 μm en este material de ejemplo. Las características de densidad de corriente crítica de este material de ejemplo fueron 20000 A / cm2 a partir del resultado de la medición de magnetización a 77 K y 1 T.
Efecto de la invención
Aplicabilidad industrial Como se describió en detalle anteriormente, la presente invención hace posible añadir eficientemente Pt o Rh uniformemente e introducir uniformemente una fina fase 211 de 0,2 μm o menos en un material superconductor. Como resultado, es posible fabricar fácilmente un material superconductor que tenga una alta densidad de corriente crítica, que es extremadamente ventajosa industrialmente. Los ejemplos específicos que se producirán mediante la presente invención incluyen una bobina superconductora, un cojinete superconductor, un material de blindaje magnético superconductor y similares.
Reclamo
El compuesto Cu que no contiene las reivindicaciones 1 Ba, disuelto Pt o Rh en polvo, o un compuesto de Pt o Rh de la adición 1,0% en peso de 0,001% en peso, y de manera uniforme difundido en la solución de Pt o Rh, además la solución se trituró en inactivó a 1? M aproximadamente o inferior, compuesto de Cu que contiene el Pt o Rh y RE2 O3, y BaO2, cada relación de elemento metálico (RE: Ba: Cu) (RE: incluyendo y Un tipo de elemento de tierras raras o una combinación de estos elementos) está en la región rodeada por los puntos de (10: 60: 30), (10: 20: 70), (50: 20: 30) en porcentaje atómico 1. Un método para preparar un superconductor de óxido REBaCuO2 que contiene una fase 211 fina, caracterizado porque se amasa con el compuesto del elemento anterior, se moldea a presión, se trata con calor, se enriquece con oxígeno.
compuestos de Cu, incluidas las reivindicaciones 2 Pt o Rh es, un molino de bolas después de enfriamiento, después de ser pulverizado a 1? M aproximadamente o menos usando un molino de chorro o similares, un tratamiento térmico en oxígeno a una temperatura entre 800 ° C de 500 ° C. , Y cambiando químicamente Cu 2 O de Cu 2 O a CuO 2. El método para preparar un superconductor de óxido REBaCuO 2 que contiene fases finas 211 de acuerdo con la reivindicación 1.
Reivindicación 3 RE, Ba, en el superconductor de óxido consiste en Cu, una fase superconductora REBa2 Cu3 O7-x en el cristal, que es una fase normalmente eléctrica RE2 BaCuO5 se contiene de manera uniforme la siguiente fina 211 fases 0.2μm En el que el superconductor de óxido REBaCuO se caracteriza por comprender:
Application number :1994-001610
Inventors :新日本製鐵株式会社
Original Assignee :リオネール?トルーユ、田中将元、森田充、宮本勝良