Método para producir cristales gruesos de óxido superconductor basado en RE
Descripción general
 Cuando se fabrican cristales gruesos de óxido superconductor basado en RE, se simplifica el proceso de preparación del precursor, que es el paso preliminar. Un proceso para producir cristales gruesos de un óxido superconductor basado en RE que comprende los siguientes pasos. ] (1) se mezclaron de manera que la materia prima a una composición predeterminada, presión parcial de oxígeno 10 @ -3 Torr. A continuación se calentó durante 1 hora a una temperatura de 800 1000 ° C bajo una baja de oxígeno atmósfera de calcinación presión parcial. ] (2) Material calcinado triturado para preparar el precursor. ] (3) El precursor anterior se moldea, se calienta rápidamente a la región coexistente de la fase 211 y la fase líquida una vez, luego se enfría gradualmente para que crezcan los cristales en forma basta. ] No son necesarios dos pasos para calentar el polvo calcinado en la etapa de fabricación del precursor convencional a la región coexistente de Y2O3 y la fase líquida a un estado semifundido y luego enfriar rápidamente.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un método para producir cristales gruesos de un óxido superconductor basado en RE, por ejemplo, un material superconductor basado en Y - Ba - Cu - O.
Antecedentes de la técnica
En óxido superconductor basado en RE, los límites de grano de cristal para prevenir corriente superconductor, para la producción de superconductor de alta rendimiento necesario para el uso práctico se requiere para ser granos de cristal es posible gruesa.
Tomando como ejemplo el material superconductor de óxido basado en Y, convencionalmente, se ha adoptado el siguiente proceso para producir el cristal grueso. La figura 4 es una parte del diagrama de estados del sistema Y - Ba - Cu - O, y el YBa _ {2} Cu _ {3} O ilustrado ilustra la superconductividad, que se denomina fase 123.
Combine las materias primas (Y2O3, BaCO3, CuO) para que la relación de Y: Ba: Cu sea aproximadamente 1: 2: 3 y la calcina en el aire.
El polvo calcinado obtenido se calienta a una región coexistente de Y2O3 y una fase líquida (punto (a) en la figura 4) para obtener un estado semifundido.
Se apaga desde el estado semi-fundido para hacer una estructura donde se precipita Y2O3.
Pulverizar para hacer un polvo (llamado precursor).
Y moldear el precursor, una vez (fase no superconductor llama 211 de fase) Y2BaCuO5 y coexistiendo región de la fase líquida (punto en la Fig. 4 (b)) a calienta rápidamente y después se enfrió gradualmente a crecer en trozos grandes cristales .
Lo que estaba pasando por el proceso como se describe arriba es para dispersar finamente la fase 211 en el cristal de la fase 123, pero en este proceso son necesarios 4 pasos de los anteriores hasta que se obtenga el precursor.
Tarea de solución
Un objeto de la presente invención es simplificar el proceso de fabricación de un precursor que es una etapa preliminar en la producción de cristales gruesos de óxido superconductor tipo RE.
Solución
La presente invención se resume en un método para producir cristales gruesos de un óxido superconductor basado en RE que comprende los siguientes pasos.
(1) materias primas se mezclan de modo que una composición predeterminada, presión parcial de oxígeno 10 @ -3 Torr. A continuación se calentó durante 1 hora a una temperatura de 800 1000 ° C bajo una baja de oxígeno atmósfera de calcinación presión parcial.
(2) El material calcinado se pulveriza para preparar un precursor.
(3) El precursor anterior se moldea, se calienta rápidamente a la región coexistente de la fase 211 y la fase líquida una vez, luego se enfría gradualmente para hacer crecer los cristales en forma basta.
Como se describió anteriormente, en el método de la presente invención, la calcinación se lleva a cabo en una atmósfera que tiene una presión parcial de oxígeno de 10 @ -3 Torr o menos, es decir, en una atmósfera que tiene una presión parcial de oxígeno extremadamente baja. Esto permite evitar la formación de la fase 123 en el precursor, y el producto consiste principalmente en la fase 211 y BaCu 2 O 2.
Calcinar la atmósfera de presión parcial de oxígeno de que a 10 @ -3 Torr. La siguiente ambiente es se generará presión parcial de oxígeno que es alta, cristales de grueso fase 123 durante la calcinación de la posterior semi-fundido Las 123 fases permanecen sin descomponerse en 211 fases y fases líquidas en el paso de procesamiento y permanecen mientras trabajan como núcleos durante el enfriamiento gradual, lo que hace que 123 fases de la estructura final se vuelvan más finas. Además, la temperatura de calcinación se establece en 800-1000ºC porque se producen 123 fases por calcinación a una temperatura inferior a 800ºC, y se funden a medias a 1000ºC o más.
El proceso de crecimiento de los granos de cristal de (3) groseramente es sustancialmente el mismo que el proceso convencional (el proceso descrito anteriormente). En esta etapa, los cristales crecen y se vuelven gruesos al enfriarse gradualmente desde un estado semifundido donde la difusión de solutos es fácil.
Se usaron Y2O3, BaCO3 y CuO como materias primas y estos se mezclaron de modo que Y: Ba: Cu = 1,2: 2,1: 3,1, y se preparó un precursor por los siguientes dos métodos.
Primer método (ejemplo de la invención): se precalentó a 900ºC durante 12 horas a presión reducida de presión absoluta 10 - 3 Torr, y se pulverizó para preparar un precursor.
Cada uno de los precursores anteriores se formó en un diámetro de 20 mm y una altura de 5 mm, se elevó a 1000ºC en 1 hora, luego se calentó a 1120ºC en 2 horas, y se mantuvo a esta temperatura durante 0,5 horas. A continuación, se enfrió a 1000ºC en 0,2 horas, y se enfrió lentamente a 800ºC durante 200 horas. Después, el horno se enfrió y se enfrió a temperatura ambiente. El patrón de calor de este proceso se muestra en la Fig.
Segundo método (ejemplo comparativo): el precursor se obtuvo por calcinación calentando a 900ºC durante 12 horas en el aire y pulverizando. El proceso posterior de engrosamiento de granos de cristal es el mismo que el primer método.
En primer lugar, la fase cristalina contenida en el precursor obtenido en el primer y segundo métodos se investigaron por difracción de rayos X, y luego examinó el tamaño del cristal 123 de fase después del proceso de crecimiento de los cristales utilizando un microscopio de macro.
La figura 2 muestra el patrón de difracción de rayos X del precursor mediante (a) mediante el primer método (método de la presente invención) y (b) mediante el segundo método (método de ejemplo comparativo). (a), el precursor obtenido mediante el método de la presente invención tiene 211 fases y BaCu2O2 como fase principal y no contiene fase 123. En contraste, el precursor obtenido por el segundo método es una sola fase de aproximadamente 123 fases. Se considera que este grano de cristal está creciendo durante la calcinación durante 12 horas.
La figura 3 muestra una macroestructura después del crecimiento cristalino de cada precursor. (a) es uno que usa el precursor obtenido mediante el primer método (ejemplo de la presente invención) y (b) es uno que usa el precursor obtenido mediante el segundo método (ejemplo comparativo). En el primero, solo se observa un cristal en la superficie. Por otro lado, muchos cristales se ven en este último. Es decir, el grano de cristal anterior es significativamente más grande que el de este último.
La Tabla 1 muestra los resultados del análisis de composición de los cristales mostrados en la Figura 3 (a) por EPMA. Se analizaron cinco puntos para la matriz y se analizaron tres puntos para los cristales granulares y se tomó su promedio para mostrar la relación atómica basada en Ba. Como se muestra, la matriz tiene 123 fases y los cristales granulares son 211 fases. Como tal estructura ejerce un llamado efecto de fijación de la supresión del movimiento del flujo magnético en el que entra una fase fina 211, es deseable especialmente cuando se usa como material superconductor en un campo magnético elevado.
Efecto de la invención
De acuerdo con el método de la presente invención, se puede obtener un cristal grueso de 123 fases mediante un proceso mucho más simple que el método convencional.
Breve descripción de los dibujos
La figura 1 es un patrón de calor que muestra una realización del método de la presente invención.
2 (a) es el patrón de difracción de rayos X, el precursor obtenido por el método de la presente invención (b) es un patrón de difracción de rayos X, del precursor obtenido en el Ejemplo Comparativo.
3 (a) es una macroestructura después del engrosamiento del grano por el método de la presente invención, y (b) es una macroestructura después de aplicar el tratamiento de engrosamiento del grano al precursor del ejemplo comparativo.
La figura 4 es una parte del diagrama de estados del sistema Y-Ba-Cu-O.
Reclamo
Se mezcla una materia prima para tener una composición predeterminada y se calcina calentando a una temperatura de 800-1000ºC durante 1 hora o más en una atmósfera de baja presión parcial de oxígeno que tiene una presión parcial de oxígeno de 10 -3 Torr o menos se molió producto calcinado como precursor, y que forma el precursor, una vez que calienta rápidamente a coexistiendo región de 211 y fases líquidas, y después se enfrió gradualmente a RE a base de óxido superconductor, caracterizado porque el crecimiento de cristales Método para producir cristales gruesos de materia.
Dibujo :
Application number :1994-001697
Inventors :財団法人国際超電導産業技術研究センター、財団法人鉄道総合技術研究所、石川島播磨重工業株式会社、住友金属工業株式会社、九州電力株式会社、旭硝子株式会社
Original Assignee :和泉輝郎、大津敢視、山田容士、中村雄一、石毛健吾、塩原融