DE19800377A1 - Superconductive material, e.g. rare earth barium cuprates, production in massive and/or thick film form - Google Patents

Superconductive material, e.g. rare earth barium cuprates, production in massive and/or thick film form

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Abstract

Superconductive materials are produced in massive and/or thick film form by infiltration of a preform body consisting at least partially of fibers. Preferred Features: The fibers may comprise rare earth oxides which react with an infiltration phase containing barium and copper for forming a superconductive compound belonging to the (Y, Ln)-Ba-Cu-O system. The fibers may be in the form of a long preform body, e.g. a rod, wire, strip, yarn or rope, or a flat preform body, e.g. a cloth, woven fabric or felt.

Description

Der Gegenstand der Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen supraleitenden Massivmaterials und/oder supraleitender Dickschichten durch Infiltration eines Vorformkörpers mit mindestens einer weiteren Phase.The object of the invention relates to a method for producing superconducting Solid material and / or superconducting thick layers by infiltration of a Preform body with at least one further phase.

Bisher bekannte Verfahren zur Herstellung von Supraleitern - wie z. B. von Seltenerdbariumcupraten (SEBa2Cu3O7-x) - durch Infiltration beruhen auf der Infiltration in Vorformkörper aus verpreßten und/oder gesinterten Pulvern (L. Ryelandt et al. Journal of Alloys and Compounds 195 (1993) 227; G.J. Schmitz et al. 1997 (accepted: Superconductor Science and Technology); E.S. Reddy et al. 1997 (submitted Journal of Materials Research)).Previously known methods for producing superconductors - such as. B. of rare earth barium cuprates (SEBa 2 Cu 3 O 7-x ) - by infiltration are based on the infiltration into preforms from compressed and / or sintered powders (L. Ryelandt et al. Journal of Alloys and Compounds 195 (1993) 227; GJ Schmitz et al. 1997 (accepted: Superconductor Science and Technology); ES Reddy et al. 1997 (submitted Journal of Materials Research)).

  • L. Ryelandt et al. beschreiben die Entstehung supraleitender YBa2Cu3O7-x-Schichten durch die Infiltration einer Bariumcupratschmelze in eine aus Y2Ba1Cu1O5-Pulvern gesinterte Unterlage. Eine Bariumcupratschmelze infiltriert in die Y2Ba1Cu1O5-Unterlage, reagiert chemisch mit dieser und bildet so den YBa2Cu3O7-x-Supraleiter. Eine - lediglich uniaxiale - Textur an der Oberfläche konnte in einzelnen Fällen beobachtet werden, wenn im Wesentlichen keine Infiltration der Schmelze in das Y2Ba1Cu1O5-Volumen erfolgte.L. Ryelandt et al. describe the formation of superconducting YBa 2 Cu 3 O 7-x layers by the infiltration of a barium cuprate melt into a base sintered from Y 2 Ba 1 Cu 1 O 5 powders. A barium cuprate melt infiltrates into the Y 2 Ba 1 Cu 1 O 5 base, reacts chemically with it and thus forms the YBa 2 Cu 3 O 7-x superconductor. A - only uniaxial - texture on the surface could be observed in individual cases when there was essentially no infiltration of the melt into the Y 2 Ba 1 Cu 1 O 5 volume.

G.J. Schmitz et al. verwenden einen Infiltrationsvorgang, um zwei supraleitende Formkörper supraleitend miteinander zu verbinden. Dabei wird der Spalt zwischen den Formkörpern mit einer Pulvermischung aus Bariumcarbonat und Yttriumoxid verfüllt und mit einer Pulvermischung aus Bariumcuprat (BaCuO2) und Kupfer(II)oxid bedeckt. Die bei ca. 900°C entstehende Bariumcupratschmelze infiltriert in die Pulvermischung aus Bariumcarbonat und Yttriumoxid, reagiert chemisch mit dieser und bildet so den YBa2Cu3O7-x- Supraleiter, welcher eine supraleitende Verbindung der beiden Formkörper herstellt. Im Verlauf der Bildung des Supraleiters geht dabei die Kristallorientierung der Formkörper auf die Fügestelle über.GJ Schmitz et al. use an infiltration process to connect two superconducting moldings to one another in a superconducting manner. The gap between the moldings is filled with a powder mixture of barium carbonate and yttrium oxide and covered with a powder mixture of barium cuprate (BaCuO 2 ) and copper (II) oxide. The barium cuprate melt formed at approx. 900 ° C infiltrates into the powder mixture of barium carbonate and yttrium oxide, reacts chemically with it and thus forms the YBa 2 Cu 3 O 7-x - superconductor, which produces a superconducting connection between the two moldings. In the course of the formation of the superconductor, the crystal orientation of the shaped bodies is transferred to the joint.

Arbeiten von E.S. Reddy et al. stehen derzeit nur in Form von Abstracts zur Verfügung und deuten einen Infiltrationsvorgang zur Herstellung von Supraleitern an, wobei eine einfache Formgebung den wesentlichen Schwerpunkt bildet. Die Ausbildung einer Textur läßt sich diesen Veröffentlichungen nicht entnehmen.Works by E.S. Reddy et al. are currently only available in the form of abstracts and indicate an infiltration process for the production of superconductors, a simple one Design is the main focus. The formation of a texture can be do not infer from these publications.

Nachteil der bekannten Verfahren ist die Schwierigkeit, eine Textur, die sich vorteilhaft auf die anwendungsrelevanten, supraleitenden Eigenschaften auswirkt, auch in größeren Volumen zu erzielen. Eine Textur wird im Verfahren von Ryelandt nur oberflächlich erzielt, während das Verfahren von Schmitz eine Textur nur in Spalten von wenigen Millimeter Breite und einigen Zentimeter Länge erreichen kann.Disadvantage of the known methods is the difficulty of creating a texture that is advantageous on affects the application-relevant, superconducting properties, even in larger volumes to achieve. A texture is only superficially achieved in the Ryelandt process, while Schmitz 's method has a texture only in columns a few millimeters wide and can reach a few centimeters in length.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der vorliegenden Erfindung die Zielsetzung zugrunde, supraleitende Massivmaterilien und/oder Dickschichten durch Infiltration herzustellen, die eine verbesserte Textur aufweisen.Starting from this prior art, the object of the present invention is underlying, superconducting solid materials and / or thick layers by infiltration to produce that have an improved texture.

Diese Zielsetzung wird erfindungsgemäß erreicht durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1, der Infiltration eines Vorformkörpers mit mindestens einer zweiten Phase, wobei der Vorformkörper zumindest teilweise aus Fasern besteht. Vorteilhafte Weiterbildungen und Ausgestaltungen sind Gegenstand der weiteren Patentansprüche.According to the invention, this objective is achieved by a method with the features of Claim 1, the infiltration of a preform with at least a second phase, wherein the preform consists at least partially of fibers. Beneficial Further developments and refinements are the subject of the further claims.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet sich durch die Verwendung von Fasern in einem Vorformkörper aus, so daß während der Infiltration des Vorformkörpers oder ggf. nach einer Wärmebehandlung das Wachstum des supraleitenden Materials in Abhängigkeit der Faserposition erfolgt und so eine zur Faserorientierung korrespondierende Textur des Gefüges erzielt wird. Unter Faser werden in diesem Zusammenhang Strukturen verstanden, deren Ausdehnung in einer Raumrichtung - d. h. ihrer Länge l - erheblich größer ist als die Ausdehnung in den verbleibenden beiden anderen Raumrichtungen (z. B. der Faserdurchmesser bei runden Fasern). Möglich ist die Verwendung von Kurzfasern mit Längen im Bereich einiger Mikrometer bis hin zu einigen Millimetern und/oder von Langfasern mit Längen im Bereich etlicher Meter. Die Faserdurchmesser liegen hierbei im Bereich zwischen 0,1 µm und 1 mm. Die Abstände zwischen einzelnen Fasern liegen zweckmäßig im Bereich zwischen einem Mikrometer und einem Millimeter.The inventive method is characterized by the use of fibers in one Preform body, so that during the infiltration of the preform body or possibly after a Heat treatment depends on the growth of the superconducting material The fiber position takes place and thus a texture of the structure corresponding to the fiber orientation is achieved. In this context, fiber is understood to mean structures whose Expansion in a spatial direction - d. H. their length l - is considerably greater than that Expansion in the remaining two other spatial directions (e.g. the Fiber diameter for round fibers). It is possible to use short fibers with Lengths in the range from a few micrometers to a few millimeters and / or from Long fibers with lengths in the range of several meters. The fiber diameter is in the  Range between 0.1 µm and 1 mm. The distances between individual fibers are expedient in the range between a micrometer and a millimeter.

Im Gegensatz zu bisher bekannten Infiltrationsverfahren zur Herstellung von supraleitendem Massivmaterial und/oder supraleitender Dickschichten begünstigt die Anisotropie des Fasermaterials ein anisotropes Wachstum und somit die Entstehung einer vorzugsweisen Ausrichtung der Kristallite (d. h. die Ausbildung einer Textur). Die nicht erforderliche Verwendung von Keimkristallen oder äußerer Gradienten zur Erzielung einer Textur vereinfacht den Herstellungsprozeß und erlaubt eine Herstellung auch größerer, texturierter Bauteile mit komplexen Geometrien durch die entsprechende Anordnung des Fasermaterials im Vorformkörper.In contrast to previously known infiltration processes for the production of superconducting Solid material and / or superconducting thick layers favors the anisotropy of the Fiber material anisotropic growth and thus the emergence of a preferred Alignment of the crystallites (i.e. the formation of a texture). The not necessary Use of seed crystals or external gradients to achieve a texture simplifies the manufacturing process and allows the production of larger, textured ones Components with complex geometries due to the appropriate arrangement of the fiber material in the preform body.

Die Fasern im infiltrierten Vorformkörper können gegen die infiltrierende Phase inert sein und z. B. nur über ihre thermischen Eigenschaften eine bevorzugte Wachstumsrichtung vorgeben. Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung reagieren die Fasern jedoch wenigstens teilweise zumindest mit Anteilen der infiltrierenden Phasen und/oder ihrer Reaktionsprodukte, um so den Supraleiter zu bilden.The fibers in the infiltrated preform can be inert to the infiltrating phase and e.g. B. only specify a preferred direction of growth via their thermal properties. According to an advantageous embodiment, however, the fibers react at least partially at least with portions of the infiltrating phases and / or their reaction products, and so on to form the superconductor.

Nach einer vorteilhaften Weiterbildung des Verfahrens wird vorgeschlagen, den Vorformkörper mit Flüssigkeiten und/oder Dispersionen zu infiltrieren, da die Infiltration mit Gasen im Hinblick auf die Erzeugung von Dickschichten und Massivmaterialien keinen hinreichenden Massenstrom gewährleisten kann. Wird eine Dispersion verwendet, bei der eine oder mehrere Phasen nicht für die Synthese des supraleitenden Materials benötigt wird, so kann diese Phase im Einzelfall nach dem Infiltrationsvorgang wieder entfernt werden. Vorteilhaft ist die Verwendung eines leicht flüchtigen Dispersionsmittels, wie z. B. Ethanol, in dem eine feste, pulverförmige zweite Phase suspendiert wird.After an advantageous development of the method, it is proposed that Infiltrate preforms with liquids and / or dispersions because the infiltration with No gases with regard to the production of thick layers and solid materials can ensure sufficient mass flow. If a dispersion is used in which a one or more phases is not required for the synthesis of the superconducting material, so this phase can be removed in individual cases after the infiltration process. It is advantageous to use a volatile dispersant, such as. B. ethanol, in which a solid, powdery second phase is suspended.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Fasern im Vorformkörper in einer geometrisch regelmäßigen Struktur (z. B. verdrillter Draht, Band, Garn, Seil, Tuch, Gewebe, . . .) angeordnet. Dies ermöglicht ein texturiertes Wachstum insbesondere auf makroskopischen Längenskalen, wobei die Anisotropie der einzelnen Fasern und ihre exakte Anordnung relativ zueinander die Ausbildung einer Textur noch stärker begünstigen kann als die Faseranisotropie alleine. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung regelmäßiger, kreuzweise mit Schuß- und Kettfaden gewebter Tuche, da hier die Ausbildung einer Textur aufgrund der zumindest teilweisen Übereinstimmung der Symmetrie der Supraleiter-Kristallstruktur mit derjenigen des makroskopischen, rechteckigen Webmusters besonders begünstigt ist.According to a further advantageous embodiment, the fibers in the preform are in one geometrically regular structure (e.g. twisted wire, ribbon, yarn, rope, cloth, fabric,...) arranged. This enables textured growth especially on macroscopic Length scales, with the anisotropy of the individual fibers and their exact arrangement relative each other can favor the formation of a texture even more than that Fiber anisotropy alone. The use of regular, crosswise is particularly advantageous with weft and warp woven cloth, since here the formation of a texture due to the  at least partial agreement with the symmetry of the superconductor crystal structure that of the macroscopic, rectangular weave pattern is particularly favored.

Die infiltrierenden Phasen weisen im Verlauf der Infiltration vorzugsweise eine niedrige Viskosität auf, so daß eine Fließfähigkeit gewährleistet ist. Die chemische Zusammensetzung der infiltrierenden Phase ist notwendigerweise derart, daß gemeinsam mit den den Vorformkörper bildenden chemischen Elementen mindestens alle den Supraleiter bildenden Elemente im infiltrierten Vorformkörper vorhanden sind. Eine Abstimmung der infiltrierenden Phasen auf den jeweiligen Vorformkörper ist daher sinnvoll. Insbesondere eine Verbesserung der Benetzungs- und damit der Infiltrationseigenschaften kann durch zusätzliche Elemente, z. B. Fluor, bewirkt werden. Darüberhinaus ist in Einzelfällen ein gezieltes Dotieren mit Zusatzstoffen sinnvoll, welche die Gefügebildung positiv beeinflussen (z. B. Beeinflussung der Ausscheidungsgröße durch Dotieren mit Cer oder Platin bei Seltenerdbariumcupraten).The infiltrating phases preferably have a low one in the course of the infiltration Viscosity so that fluidity is guaranteed. The chemical composition the infiltrating phase is necessarily such that together with the Chemical elements forming preform bodies at least all forming the superconductor Elements are present in the infiltrated preform. A vote of infiltrating phases on the respective preform is therefore useful. In particular one The wetting and thus the infiltration properties can be improved by additional elements, e.g. B. fluorine. In addition, in individual cases targeted doping with additives that have a positive effect on the microstructure (e.g. influencing the excretion size by doping with cerium or platinum Rare earth barium cuprates).

Vorzugsweise besteht das Supraleitermaterial aus Elementen der Gruppe der Lanthaniden und des Yttriums, des Bariums, des Kupfers und des Sauerstoffs, wobei jeweils mindestens eins dieser Elemente in den Fasern und/oder in der infiltrierenden Phase enthalten ist.The superconductor material preferably consists of elements from the group of the lanthanides and of yttrium, barium, copper and oxygen, at least one each of these elements is contained in the fibers and / or in the infiltrating phase.

Als besonders vorteilhafte Ausgestaltung wird vorgeschlagen, einen aus geometrisch regelmäßig angeordneten Neodymoxidfasern bestehenden Vorformkörper zunächst mit einer Suspension aus Y2BaCuO5 in Ethanol zu infiltrieren. Nach Entfernen des Lösungsmittels Ethanol wird auf den so bereits infiltrierten Vorformkörper eine Pulvermischung aus Barium- und Kupferoxiden und etwa 5 mol% der entsprechenden Fluoride aufgebracht. Im Rahmen einer geeigneten Wärmebehandlung schmilzt diese Pulvermischung auf und bildet so eine weitere niederviskose, gut benetzende infiltrierende Phase. Die geeignete Fortführung dieser Wärmebehandlung, insbesondere eine abschließende Sauerstoffbeladung bei ca. 500°C, führt zu einem texturierten, supraleitendem Material.As a particularly advantageous embodiment, it is proposed to first infiltrate a preform consisting of geometrically regularly arranged neodymium oxide fibers with a suspension of Y 2 BaCuO 5 in ethanol. After removal of the solvent ethanol, a powder mixture of barium and copper oxides and about 5 mol% of the corresponding fluorides is applied to the preform already infiltrated. This powder mixture melts as part of a suitable heat treatment and thus forms a further low-viscosity, well-wetting infiltrating phase. The appropriate continuation of this heat treatment, in particular a final oxygen loading at approx. 500 ° C., leads to a textured, superconducting material.

Die Anwendung supraleitender Massivmaterialien und/oder Dickschichten ist vielfältig z. B. für magnetische Lagerungen, magnetische Abschirmungen, Stromzuführungen, Strombegrenzer u.v.a.m. The application of superconducting solid materials and / or thick layers is diverse, for. B. for magnetic bearings, magnetic shields, power supplies, Current limiters and much more  

Ein länglicher Stab texturierten Supraleitermaterials kann als resistiver Strombegrenzer oder als Stromzuführung für konventionelle Supraleiter angewandt werden. Zur Herstellung eines derartigen Stabes mit dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet man zweckmäßigerweise einen Vorformkörper bestehend aus einem Bündel langer, zueinander paralleler Fasern, welcher gemäß der in den Beispielen geschilderten Art und Weise oder durch andere, erfindungsgemaße Verfahrensausgestaltungen infiltriert wird.An elongated rod of textured superconductor material can be used as a resistive current limiter or can be used as a power supply for conventional superconductors. To make a such rod with the method according to the invention is advantageously used a preform consisting of a bundle of long, parallel fibers, which according to the manner described in the examples or by others, Process embodiments according to the invention is infiltrated.

Für die Herstellung supraleitender Schichten für magnetische Abschirmungen verwendet man zweckmäßigerweise einen Vorformkörper bestehend aus einem gewebten Tuch, welcher gemäß der in den Beispielen geschilderten Art und Weise oder durch andere, erfindungsgemäße Verfahrensausgestaltungen infiltriert wird. One uses for the production of superconducting layers for magnetic shielding expediently a preform consisting of a woven cloth, which according to the manner described in the examples or by others, Process embodiments according to the invention is infiltrated.  

Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment Herstellung von YBa2Cu3O7-x Supraleitermaterial durch Infiltration eines aus Fasern bestehenden Vorformkörpers durch eine SchmelzeProduction of YBa 2 Cu 3 O 7-x superconductor material by infiltration of a preform consisting of fibers through a melt

Auf handelsübliches Fasermaterial aus Y2O3 (Filz, 2.9.47 mm3, 0,25 g) wurden 1,05 g einer Pulvermischung aus Bariumcuprat (BaCuO2) und Kupferoxid (CuO) im Molverhältnis 3 : 2 aufgebracht. Dieses System wurde auf einem Magnesiumoxid-Einkristall an Luft in einem handelsüblichen Rohrofen der folgenden Wärmebehandlung unterzogen:
1.05 g of a powder mixture of barium cuprate (BaCuO 2 ) and copper oxide (CuO) in a molar ratio of 3: 2 was applied to commercially available fiber material made of Y 2 O 3 (felt, 2.9.47 mm 3 , 0.25 g). This system was subjected to the following heat treatment on a magnesium oxide single crystal in air in a commercial tube furnace:

Während des ersten Schrittes dieser Wärmebehandlung schmilzt die Mischung aus Bariumcuprat und Kupferoxid auf und bildet eine Bariumcupratschmelze, die das Fasermaterial infiltriert. Während des zweiten Schrittes der Wärmebehandlung lösen sich die Yttriumoxidfasern zumindest teilweise auf und bilden Y2BaCuO5, welches aufgrund der kurzen Verweilzeit am ursprünglichen Faserort lokalisiert bleibt. Beim langsamen Abkühlen im Schritt drei bildet sich die YBa2Cu307-x-Phase peritektisch durch die weitere Reaktion der Y2BaCuO5 Phase mit der Bariumcupratschmelze. Zur Herstellung der Supraleitfähigkeit wird die Probe für 24 h in einer Atmosphäre mit 1 bar Sauerstoffpartialdruck auf 500°C erhitzt. In diesem Verfahrensschritt wird der Sauerstoffgehalt der Proben dahingehend optimiert, daß x in YBa2Cu3O7-x minimal auf jeden Fall jedoch kleiner als 0,5 wird. Bekanntermaßen ist die Kinetik der Sauerstoffaufnahme bei diesen Bedingungen optimal. Die Heiz- und Kühlraten der Sauerstoffbehandlung betragen 3°C/min. During the first step of this heat treatment, the mixture of barium cuprate and copper oxide melts and forms a barium cuprate melt that infiltrates the fiber material. During the second step of the heat treatment, the yttrium oxide fibers dissolve at least partially and form Y 2 BaCuO 5 , which remains localized at the original fiber location due to the short residence time. When cooling slowly in step three, the YBa 2 Cu 3 0 7-x phase forms peritectically through the further reaction of the Y 2 BaCuO 5 phase with the barium cuprate melt. To produce the superconductivity, the sample is heated to 500 ° C. for 24 h in an atmosphere with 1 bar oxygen partial pressure. In this process step, the oxygen content of the samples is optimized such that x in YBa 2 Cu 3 O 7-x is minimally less than 0.5 in any case. It is known that the kinetics of oxygen uptake are optimal under these conditions. The heating and cooling rates of the oxygen treatment are 3 ° C / min.

Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment Herstellung von YBa2Cu3O7-x Supraleitermaterial durch mehrfache Infiltration eines aus Fasern bestehenden Vorformkörpers durch eine Dispersion und eine SchmelzeProduction of YBa 2 Cu 3 O 7-x superconductor material by multiple infiltration of a fiber preform by means of a dispersion and a melt

Handelsübliches Fasermaterial aus Y2O3 (Filz, 2.9.47 mm3, 0,25 g) wird zunächst mit insgesamt 25 ml einer Suspension von etwa 0,1 g Y2BaCuO5 pro ml Ethanol in mehreren Schritten infiltriert. Zwischen den einzelnen Infiltrationsschritten wird das Ethanol durch Verdampfen in einem 80°C warmen Trockenschrank entfernt. Nachfolgend werden 3,0 g einer Pulvermischung aus Bariumcuprat (BaCuO2) und Kupferoxid (CuO) im Molverhältnis 3 : 2 aufgebracht. Dieses System wurde auf einem Magnesiumoxid-Einkristall an Luft in einem handelsüblichen Rohrofen der folgenden Wärmebehandlung unterzogen:
Commercial fiber material made of Y 2 O 3 (felt, 2.9.47 mm 3 , 0.25 g) is first infiltrated in a number of steps with a total of 25 ml of a suspension of about 0.1 g Y 2 BaCuO 5 per ml of ethanol. Between the individual infiltration steps, the ethanol is removed by evaporation in an 80 ° C drying cabinet. 3.0 g of a powder mixture of barium cuprate (BaCuO 2 ) and copper oxide (CuO) in a molar ratio of 3: 2 are subsequently applied. This system was subjected to the following heat treatment on a magnesium oxide single crystal in air in a commercial tube furnace:

Während des ersten Schrittes dieser Wärmebehandlung schmilzt die Mischung aus Bariumcuprat und Kupferoxid auf und bildet eine Bariumcupratschmelze, die das Fasermaterial infiltriert. Während des zweiten Schrittes der Wärmebehandlung lösen sich die Yttriumoxidfasern zumindest teilweise auf und bilden Y2BaCuO5, welches aufgrund der kurzen Verweilzeit am ursprünglichen Faserort lokalisiert bleibt. Beim langsamen Abkühlen im Schritt drei bildet sich die YBa2Cu3O7-x-Phase peritektisch durch die weitere Reaktion der Y2BaCuO5-Phase mit der Bariumcupratschmelze. Die durch die vorhergehende Infiltration eingebrachten Y2BaCuO5 sättigen die Bariumcupratschmelze bereits weitgehend mit Yttrium und verringern so die Auflöserate des Y2O3. Auf noch am ursprünglichen Faserort vorhandenem Y2O3 findet die Keimbildung bevorzugt statt, so daß die Y2BaCuO5 Partikel lediglich ein weiteres Yttriumreservoir darstellen, welches die Ausbildung der supraleitenden Phase beschleunigt jedoch keinen starken Einfluß auf ihre Wachstumsrichtung ausübt. During the first step of this heat treatment, the mixture of barium cuprate and copper oxide melts and forms a barium cuprate melt that infiltrates the fiber material. During the second step of the heat treatment, the yttrium oxide fibers dissolve at least partially and form Y 2 BaCuO 5 , which remains localized at the original fiber location due to the short residence time. When cooling slowly in step three, the YBa 2 Cu 3 O 7-x phase forms peritectically through the further reaction of the Y 2 BaCuO 5 phase with the barium cuprate melt. The Y 2 BaCuO 5 introduced by the previous infiltration already largely saturate the barium cuprate melt with yttrium and thus reduce the dissolution rate of the Y 2 O 3 . The nucleation preferably takes place on Y 2 O 3 still present at the original fiber site, so that the Y 2 BaCuO 5 particles merely represent another yttrium reservoir, which accelerates the formation of the superconducting phase but does not exert a strong influence on its direction of growth.

Die Verwendung eines derartigen Mehrfachinfiltrationverfahrens führt in der Regel zu einer erhöhten Dichte der supraleitenden Massivmaterialien. Zur Herstellung der Supraleitfähigkeit wurde die Probe wiederum für 24 h in einer Atmosphäre mit 1 bar Sauerstoffpartialdruck auf 500°C erhitzt.The use of such a multiple infiltration method usually leads to one increased density of the superconducting solid materials. To produce superconductivity the sample was again applied for 24 h in an atmosphere with 1 bar oxygen partial pressure 500 ° C heated.

BezugszeichenlisteReference list Fig. 1 Fig. 1

11

Vorformkörper
Preform body

22nd

Fasern
Fibers

33rd

weitere Phasen
further phases

44th

Infiltrationsstation
Infiltration station

55

Wärmebehandlungsstation
Heat treatment station

66

supraleitendes Material
superconducting material

Der Vorformkörper 1, der zumindest teilweise aus Fasern 2 besteht, wird in einer Infiltrationsstation 4 durch mindestens eine weitere Phase 3 infiltriert. Nach Durchlaufen einer Wärmebehandlung mit vorgegebener Atmosphäre verläßt das supraleitende Material 6 die Wärmebehandlungsstation 5 The preform 1 , which consists at least partially of fibers 2 , is infiltrated in an infiltration station 4 by at least one further phase 3 . After undergoing a heat treatment with a predetermined atmosphere, the superconducting material 6 leaves the heat treatment station 5

Claims (12)

1. Verfahren zum Herstellen supraleitender Massivmaterialien und/oder Dickschichten durch Infiltration eines Vorformkörpers mit mindestens einer weiteren Phase, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformkörper zumindest teilweise aus Fasern besteht.1. A method for producing superconducting solid materials and / or thick layers by infiltration of a preform with at least one further phase, characterized in that the preform consists at least partially of fibers. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der infiltrierenden Phasen eine Flüssigkeit (Lösung, Schmelze) ist.2. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the infiltrating phases is a liquid (solution, melt). 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine der infiltrierenden Phasen eine Dispersion (Emulsion, Suspension, Rauch, Nebel, Aerosol etc.) mindestens zweier Phasen ist.3. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the infiltrating phases is a dispersion (emulsion, suspension, Smoke, fog, aerosol etc.) is at least two phases. 4. Verfahren nach Ansprüchen 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorformkörper durch mindestens zwei Phasen zeitlich aufeinanderfolgend infiltriert wird.4. The method according to claims 1-3, characterized in that the preform is sequential in time through at least two phases is infiltrated. 5. Verfahren nach Ansprüchen 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern wenigstens teilweise zumindest mit Anteilen der infiltrierenden Phasen und/oder ihrer Reaktionsprodukte chemisch reagieren, um so den Supraleiter zu bilden.5. The method according to claims 1-4, characterized in that the fibers at least partially with portions of the infiltrating phases and / or their reaction products react chemically so as to close the superconductor form. 6. Verfahren nach den Ansprüchen 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in einem regelmäßigen, geometrischen Muster angeordnet sind. 6. The method according to claims 1-5, characterized in that the fibers are arranged in a regular, geometric pattern.   7. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern mindestens eines der das supraleitende Material bildenden Elemente enthalten.7. The method according to claims 5 and 6, characterized in that the fibers of at least one of the elements forming the superconducting material contain. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die infiltrierenden Phasen mindestens eines der das supraleitende Material bildenden Elemente enthalten.8. The method according to claim 5, characterized in that the infiltrating phases of at least one of those forming the superconducting material Contain elements. 9. Verfahren nach den Ansprüchen 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das resultierende supraleitende Material aus Verbindungen des (Y,Ln)-Ba-Cu-O- Systems besteht.9. The method according to claims 1-6, characterized in that the resulting superconducting material from compounds of (Y, Ln) -Ba-Cu-O- System exists. 10. Verfahren nach den Ansprüchen 1-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern aus Seltenerdoxiden bestehen und die infiltrierende Phase die Elemente Barium und Kupfer enthält.10. The method according to claims 1-9, characterized in that the fibers consist of rare earth oxides and the infiltrating phase the elements Contains barium and copper. 11. Verfahren nach den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern in einem länglichen Vorformkörper (Stab, Draht, Band, Garn, Seil o. ä.) angeordnet sind.11. The method according to claims 1-10, characterized in that the fibers in an elongated preform (rod, wire, ribbon, yarn, rope or similar) are arranged. 12. Verfahren nach den Ansprüchen 1-10, dadurch gekennzeichnet, daß die Fasern einem flächigen Vorformkörper (Tuch, Gewebe, Filz, . . .) angeordnet sind.12. The method according to claims 1-10, characterized in that the fibers are arranged in a flat preform (cloth, fabric, felt,...).
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