CS271585B1

CS271585B1 - Composite superconductive material

Info

Publication number: CS271585B1
Application number: CS881427A
Authority: CS
Inventors: Vaclav Ing Csc Landa; Vladimir Ing Csc Plechacek; Zdenek Ing Csc Blazek
Original assignee: Landa Vaclav; Plechacek Vladimir; Blazek Zdenek
Priority date: 1988-03-04
Filing date: 1988-03-04
Publication date: 1990-10-12
Also published as: CS142788A1

Description

Vynález ee týká kompozitního supravodivého materiálu na bázi oxidů mědi, barya a/nebo stroneia a oxidu nejméně jednoho prvku ze skupiny tvořené lanthanem, cerem, praseodymem, neodymem, samariem, europiem, gadoliniem, terhiem, dysproslem, holmiem, ytterhiem, yttriem a skandiem·

Materiály na bázi oxidů mědi, barya a/nebo stroneia a oxidu nejméně jednoho prvku ze skupiny tvořené lanthanem, cerem, praseodymem, neodymem, samariem, euro~ piem, gadoliniem, terhiem, dysproslem, holmiem, ytterhiem, yttriem a skandiem představují nový druh supravodičů, který umožňuje dosáhnout podstatně vyšší kritické teploty oproti dříve známým supravodivým materiálům· Příkladem je materiál Y-Ba-Cu-O, který je možno udržovat v supravodivém stavu při teplotě varu kapalného dusíku· Uvedené materiály však mají zároveň řadu závažných nevyřešených nedostatků, které zatím znemožňují jejich použití v technické praxi pro výrobu prakticky použitelných supravodivých vodičů a znesnadňují i experimentální a vývojové práce· Většina nevýhodných vlastností vyplývá ze skutečnosti, že se jedná o keramické materiály β nevyhovujícími mechanickými vlastnostmi a s nedostatečnou odolností proti působení řady vlivů vnějšího prostředí· Tyto keramické materiály nejsou prakticky schopny plastické deformace a porušují se křehkým lomem· Jejich případné užití je proto omezeno na málo namáhané předměty, u kterých je třeba ae vyhýbat tahovým napětím a mechanickým ijtepelným rázům· To však znemožňuje perspektivní využití stávajících materiálů na bázi výše uvedených oxidů pro většinu aplikací supravodivosti· Supravodiče jsou ve většině aplikací podrobeny meohanickým napětím, která vznikají působením velmi silných magnetických polí· Namáhání materiálu vzniká také smršťováním a dilatacemi při opakovaném ochlazování na nízké teploty a při ohřevu· Například u supravodivých magnetů je jedním z hlavních požadavků vysoká mechanická pevnost supravodičů, například pevnost v ohybu· Stávající materiály na bázi uvedených oxidů však vykazují nízkou pevnost, do značné míry způsobenou značnou pórovitosti.' Podstatnou nevýhodou stávajících materiálů na bázi uvedených oxidů je dále Spatná stabilita v atmosféře a nízká odolnost vůči korozi, zejména ve vlhkém prostředí nebo při přímém styku в vodou, ee kterou jsou velmi reaktivní· Ke korozi dochází například působením vody, která kondenzuje a odpařuje se na povrchu supravodiče při teplotních cyklech· Kondenzovaná voda narušuje povrch materiálu, kde vytváří sekundární mikrokrystalickou strukturu a způsobuje zhoršení, až úplné vymizení supravodivosti· Vlhkost prostředí také způsobuje postupný růst trhlin· Pórovitost stávajících materiálů na bázi uvedených oxidů ještě zhoršuje nízkou odolnost proti korozi tím, že zvětšuje povrch a umožňuje pronikání vody do materiálu· Proto jsou hledány a vyvíjeny způsoby ochrany proti korozi povlakováním a jinými povrchovými úpravami materiálu· Dosavadní výsledky těchto snažení jsou však neuspokojivé, protože se zvyšuje pracnost výroby, ochrana je většinou nedostatečná a nespolehlivá a vznikají obtíže při zhotovování kontaktů a spojování supravodičů· Z ЕР 0 277 749 je znám supravodivý materiál s perovskitovou strukturou obsahující stříbro· Toto stříbro je zde přítomno v základní perovskitevé fázi, kde nahrazuje část podílu mědi· Obsah stříbra zde přispívá sice ke snížení kritické teploty, neřeší však zlepšení mechanických vlastností, pórovitosti ani odolnosti vůči korozi, protože materiál sestává pouze z keramické supravodivé fáze·

Uvedené nedostatky do značné míry odstraňuje kompozitní supravodivý materiál . na bázi oxidu mědi, barya a/nebo stroneia a oxidu nejméně jednoho prvku ze skupiny tvořené lanthanem, cerem, praseodymem, neodymem, samariem, europiem, gadoliniem, terhiem, dysproslem, holmiem, ytterhiem, yttriem a skandiem podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že materiál dále obsahuje doplňující kovovou složku 1 až 60 % hmot· stříbra·

CS 271585 Bl

Supravodivý kompozitní materiál podle vynálezu vzniká spojením supravodivé keramiky a doplňující kovové složky. Dodáním stříbra se výrazně snižuje porovitost materiálu. Na řeěení podle vynálezu je významná ta okolnost, že stříbro na rozdíl od jiných prvků nevstupuje prakticky v uvedených materiálech do supravodivé fáze a zůstává jako samostatná kovová fáze. Proto přísada stříbra bui vůbec nezhorěuje, nebo jen v omezené míře snižuje supravodivé vlastnosti, jako například kritickou teplotu.

Kompozitní supravodivý materiál podle vynálezu má oproti dosavadním supravodi> vým materiálům na bázi uvedených oxidů řadu výhod. Přidáním stříbra se keramická matice zpevňuje, snižuje se možnost vzniku a Síření trhlin a zvySuje se mechanická pevnost materiálu. Snižují se také mechanická pnutí, která vznikají v supravodivém r materiálu vlivem nehomogenit a při ochlazování. Následkem toho se zvyšuje odolnost proti porušení křehkým lomem, Jakož i pevnost a životnost. Materiál podle vynálezu má i podstatně nižSí reaktivitu в vodou a mnohem lepší stabilitu v atmosféře. Tyto výhody se uplatňují při přípravě, ověřování, zkouškách i praktickém využívání vysokoteplotních supravodičů.

Kompozitní supravodivý materiál podle vynálezu je blíže osvětlen a jeho vlastnosti ukázány v následujících příkladech,

V prvním příkladu byl pro účely porovnání obvyklou metodou práškové metalurgie připraven vzorek δ. 1 supravodivého materiálu o složení Prášek uvedeného složení byl lisován do tvaru plochých válců o průměru 16 a 24 mm a slinován v kyslíkové atmosféře. Ze slinutého materiálu byly vyříznuty hranoly o rozměrech 14x2x1 a 20x6x2 mm. Všechny další vzorky v tomto i v následujících příkladech byly připraveny stejným způsobem a ve stejných rozměrech. Na vzorku Č, 1 byly stanoveny hodnoty kritické teploty T , při které materiál vykazuje nulový elektrický odpor, pevnoeti v ohybu » porovitoeti P v objemových %. Nalezeny byly hodnoty T_Q « 91 К, £Tpo » 26 N.mnT , P ³ 21 %. Obdobným způsobem byl připraven vzorek č. 2 o složení YBa^Cu^Oy, к němuž bylo přidáno 1 % hmot, stříbra. V rámci přesnosti měření, která je asi 1 К nebyly zjištěny rozdíly mezi vzorky δ. 1 a 2 v hodnotách T_c, pevnost v ohybu byla lepší o 8 % a porovitost nižší o 2 % и vzorku č. 2.

Druhým příkladem je vzorek č. 3, který byl připraven ve složení УВагСиуЭу spřísadou 30 % hmot, stříbra. V porovnání se vzorkem č. 1 měl vzorek č. 3 kritickou teplotu T_c stejnou, pevnost v ohybu se zvýšila na 80 N.mm , tj. 3 x a porovitost se snížila na 11 %, tj. téměř na polovinu.

Ve třetím příkladu bylo и vzorku č. 4 к základnímu složení YBa₂Cu^0^ přidáno 60 & hmot, stříbra. Vzorek vykazoval nadále poměrně vysokou kritickou teplotu T_c = 84 K, pevnost v ohybu (7~р₀ ee zvýšila více než 5 x na 140 N.mm*² při podstatně snížené pórovitosti P = 8 i.

U uvedených vzorků bylo s rostoucím obsahem stříbra současně zaznamenáno zvyšování odolnosti proti mechanickému porušení i proti korozi působením vody. Obdob„ ně byla potom připravena i další složení kompozitního supravodivého materiálu.

Claims

PŘEDMĚT VYNÁLEZU

Kompozitní supravodivý materiál na bázi oxidů mědi, barya a/nebo stroncia a oxidu nejméně jednoho prvku ze skupiny tvořené lanthaněm, cerem, praseodymem, neodymem, samariem, europiem, gadoliniem, terbiem, dysprosiem, holmiem, ytterbiem, yttriem a skandiem, vyznačující se tím, že dále obsahuje doplňující kovovou složku 1 až 60 % hmot, stříbra. ⁴