DE19841664A1 - Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben auf der Basis von Hochtemperatursupraleiters Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Nd¶4¶Ba¶2¶Cu¶2¶O¶1¶¶0¶ (NdBC) - Google Patents
Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben auf der Basis von Hochtemperatursupraleiters Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Nd¶4¶Ba¶2¶Cu¶2¶O¶1¶¶0¶ (NdBC)Info
- Publication number
- DE19841664A1 DE19841664A1 DE19841664A DE19841664A DE19841664A1 DE 19841664 A1 DE19841664 A1 DE 19841664A1 DE 19841664 A DE19841664 A DE 19841664A DE 19841664 A DE19841664 A DE 19841664A DE 19841664 A1 DE19841664 A1 DE 19841664A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- weight
- melt
- textured
- air
- volume
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Ceased
Links
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
- C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
- C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
- C04B35/45—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides
- C04B35/4504—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on copper oxide or solid solutions thereof with other oxides containing rare earth oxides
- C04B35/4508—Type 1-2-3
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Structural Engineering (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Es wird ein Verfahren zur Herstellung massiver NdBC-HTSL beschrieben, bei dem die Zusammensetzung und die Ausgangsmaterialien variiert werden, um für die jeweilige Anforderung die optimale Zusammensetzung zu erreichen, wie z. B. die Steigerung der Levitationskraft oder Anwendungen im Magnetfeld. Die Handhabung in Luft vereinfacht die Handhabung insbesondere das Aufbringen des Saatkristalles und die Verwendung eines einfachen Ofens.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung schmelztex
turierter Volumenproben an Luft auf der Basis der Hochtempera
tursupraleiters Nd1Ba2Cu3O7/Nd4Ba2Cu2O10 (NdBC).
Solche Proben finden Anwendung in berührungsfreien, selbststabi
lisierenden Magnetlagern. Hierbei wird angestrebt, höhere kri
tische Stromdichten jc bzw. eine Erhöhung des eingefrorenen Ma
gnetfelds zu erreichen.
Durch eine ausgerichtete Textur mit großen texturierten Berei
chen werden die supraleitenden Eigenschaften derart, daß im Be
trieb Magnetfelder eingefroren werden können, mit denen diese
Eigenschaften unkompliziert erreicht werden. Mikrostrukturelle
Defekte bewirken eine effektivere Verankerung des magnetischen
Flusses, bekannt unter dem Begriff "pinning", und damit die aus
gezeichneten Stabilisierungseigenschaften des Lagers. Aufgrund
der Anisotropie der kritischen Ströme des Hochtemperatursupra
leiters NdBC ist für eine hohe Levitationskraft die Ausrichtung
der c-Achse parallel zum externen Magnetfeld wichtig.
Weitere Einsatzgebiete sind die Verwendung als Magnet oder in
Rotoren in supraleitenden Motoren bzw. dort, wo hohe kritische
Stromdichten im Magnetfeld gefordert werden. Hier bewirken mi
krostrukturelle Defekte in NdBCO im Vergleich zu YBCO eine hohe
kritische Transportstromdichte jc auch im Magnetfeld <1 T, be
kannt unter dem Begriff "fishtail-effect". Dadurch können im
Vergleich zu YBCO auch höhere Magnetfelder im HTSL gespeichert
werden.
Weitere Pinning Zentren entstehen durch die Zugabe von natürli
chem Uran oder Uran 238. Es bilden sich dabei Ausscheidungen der
Zusammensetzungen UReBaO und UPtReBaO (Re = Y, Sm, Nd). Diese
Pinning Zentren sind sehr effektiv, und die Zugabe von anderen
Pinning-Zentrenbilder wie z. B. Y-211, Sm-211, Nd-422 können dann
entfallen. Durch diese Effekte können im Vergleich zu YBCO auch
höhere Magnetfelder im HTSL gespeichert werden.
Anwendungsgebiete sind weiter die Magnettechnik im allgemeinen
und die elektrische Energietechnik. In der Energietechnik kommen
z. B. die HTSL-Bauteile für thermisch entkoppelte Stromzuführun
gen für Kryosysteme und Strombegrenzer in Frage.
Für die Magnettechnik können wirtschaftlicher und mit besserer
Wirkung als bisher Komponenten für die Felderzeugung, Feldfüh
rung und -abschirmung bereitgestellt werden. Das betrifft auch
Elektromotoren, Magnetseparatoren, Magnetkupplungen, Transforma
toren und Generatoren.
In diesem Materialien können, bedingt z. B. durch Phasenumwand
lungen, Risse auftreten, die die mechanische Festigkeit reduzie
ren oder Flußkriechen/-wandern bewirken. Silber oder Silberoxid
kann zur Rißverringerung im Material und damit zur Erhöhung der
mechanischen Festigkeit verwendet werden.
Solche schmelztexturierten Proben sind bei der Herstellung von
Hochtemperatursupraleitern bedeutungsvoll. Sie werden als Saat
kristalle für niedrig schmelzende Re-Ba-Cu-O-Systeme verwendet
(Re = seltene Erden repräsentativ für alle). Große Domänen mit
einstellbarer Textur lassen sich nur mit einem Saatkristall er
reichen. Einkristalle sind schwierig herzustellen und teuer.
Die Herstellung von NdBCO an Luft führt ohne anschließende Warm
behandlung zu einem Gemisch von Nd1+xBa2-xCu3Oy (x <0) mit einem
breitem Übergang in der kritischen Temperatur, aber ähnlicher
Struktur wie die Hoch-TC-Phase (x = 0). Dieser Anteil x kann
durch eine Wärmebehandlung nicht nur in Argon sondern auch an
Luft verringert werden. Mit und ohne Wärmebehandlung ist aber
die Verwendung als Saatkristall möglich.
NdBC (x ≈0) kann auch mittels Schmelztextur in reduzierter Sau
erstoffatmosphäre [Murakami Jpn. Jour. Appl. Phys. 33, L715-L717,
1994] hergestellt werden. Dies hat den Nachteil, daß ein
teurer Vakuumofen benötigt wird. Die Herstellung an Luft bedeu
tet eine Vereinfachung.
Insbesondere können durch die Präparation an Luft Saatkristalle
für Nd-123 verwendet werden, die in reduzierter Atmosphäre nicht
stabil sind oder bei Temperaturen oberhalb T2 und unterhalb Tmax
zerstört werden, da der Ofen an Luft betrieben wird, bzw. wäh
rend der Textur zugänglich ist.
Aus den USA(Texas Center for Superconductivity at the Univer
sity of Houston) ist eine Arbeit (Physica C, Vol 282-287, Seite
2275ff, 1997) bekannt, in der abgereichertes Uran(238) Y-123/Y-
211 zugegeben wird. Für das System Nd-123 ist darüber nichts
bekannt.
Des weiteren wird in den Aufsätzen nicht erwähnt, inwieweit Sil
ber oder Silberoxid zur Rißverringerung im Material und damit
zur Erhöhung der mechanischen Festigkeit verwendet wird. Dies
ist wichtig, wenn das HTSL-Material starken Magnetfeldänderungen
oder Temperaturänderungen ausgesetzt ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein wirtschaftlich in
teressantes und für die Automatisierung geeignetes Verfahren zur
Herstellung von Volumenproben auf der Basis der Hochtemperatur
supraleiter Nd BCO zu entwickeln, mit dem über Schmelztexturie
rung mit Aufbringen von Saatkristallen mit beliebig einstellba
rer Textur solche Volumenproben an Luft hergestellt werden kön
nen.
Die Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 aufgeführten Verfah
rensschritte gelöst.
Mit dem Unteranspruch 2 stehen optimierte Verfahrensschritte als
Wahlmöglichkeiten zur Bereitstellung der Pulvermischung für die
Warmbehandlung zur Verfügung. Es wird gekennzeichnet, daß Nd-123
mit 50 Gew.-% die Matrix bildet und Pulver der Art Nd0.8-1,8Ba2-yCu3-zO7-x
verwendet werden können, die von der stöchiometrischen Zu
sammensetzung von Nd-123 abweichen und so z. B. den Mischprozeß
von Nd-123 mit Nd2O3 ersparen oder durch Überdotierung von Barium
die Bildung unerwünschter Phasen verringert.
Dadurch, daß die Reaktion von Nd2O3 mit Nd-123 zu NdNd-422 der
Anteil an Nd-123 reduziert wird, wird die Angabe von Nd-123 auf
das Endprodukt bezogen.
Es wird gezeigt, daß der Nd-422 Anteil von 5-50 Gew.-% im schmelz
texturiertem Körper auch durch Zugabe von Nd-422 oder Nd2O3 (Nd2O3
+Nd-123 → Nd-422) erreicht werden kann. Diese Anteile bestimmen
neben dem Anteil der Pinningzentren auch den Grad der Unterküh
lung.
Als weitere Pinningzentren können auch Y-211 oder Sm-211 hinzu
geben werden.
Durch die Verwendung von Reaktiv- oder Oxid/Karbonatmischungen
oder Mischungen derer, kann die Herstellung von Nd-123 mittels
Kalzinierung umgangen werden.
Insbesondere durch die Beigabe von Additiven stehen Schritte zur
Verfügung, die gewünschten Eigenschaften des fertigen Bauteils
gezielt hervorzubringen.
Pt, Ce, Rh oder deren Oxide verringern die Größe der Nd-422 Aus
scheidungen, wobei höhere Pinningkräfte erzielt werden, da die
Grenzfläche zwischen Nd-422 und Nd-123 vergrößert wird. Es kön
nen auch durch Reaktion dieser Komponenten mit der Schmelze neue
Pinningzentren entstehen, wie z. B. BaCeO3. Weiterhin wird die
Formstabilität der Probe durch die höhere Viskosität der
Schmelze deutlich erhöht.
Der Einbau von Silber steigert die Festigkeit und reduziert die
Prozeßtemperaturen.
Die Additive können direkt bei der Herstellung von Nd0.8-1,8Ba2-yCu3-zO7-x
zugegeben werden, was im Verfahrensablauf den Mischpro
zeß erspart.
Weitere Pinning Zentren entstehen durch die Zugabe von natürli
chem Uran oder Uran 238. Es bilden sich dabei sehr feine Aus
scheidungen der Zusammensetzungen UReBaO und UPtReBaO (Re
Sm, Nd). Je nach Uran-Anteil ist der Platinanteil entsprechend
zu erhöhen, damit 0.1 Gew.-% zur Reduzierung der Korngröße von
Y-211, Sm-211, Nd-422 vorhanden sind. Die in der Merkmalsgruppe i)
und vi) aufgelisteten Zugaben dienen als Pinningzentren.
Im Unteranspruch 3 wird die Pulvermorpholgie gekennzeichnet. Die
Korngrößen der Pulver liegen im Bereich von nm bis 80 µm, was
insbesondere für die Zugaben gilt, die als Pinning-Zentren wir
ken (s. o.). Verschiedene Korngrößen können miteinander ver
mischt werden, um die Poren zwischen größeren Körnern mit ent
sprechend kleineren Körner zu füllen, damit eine hohe Gründichte
erreicht wird.
Unteranspruch 4 kennzeichnet den Mischprozeß. Kohlenstoff kann
bis zu 0.18 Gew.-% als Verunreinigung zugelassen werden. Eine Ver
kleinerung gröberen Pulvers beeinträchtigt die weitere Verarbei
tung nicht.
Alternativen der Formgebung werden in Anspruch 5 gekennzeichnet.
In Anspruch 6 werden die möglichen Bindemittel für die entspre
chenden Formgebungsverfahren gekennzeichnet.
Im Anspruch 7 wird gekennzeichnet, daß ein Kohlenstoffgehalt
durch restliche organische Anteile von Bindern/Wachsen der Pul
vermischung bzw. des Endprodukts bis zu 0.18 Gew.-% die ange
strebte und erreichte Qualität der so prozessierten Volumenpro
ben nicht beeinträchtigt.
Anspruch 8 kennzeichnet die Möglichkeit der Entbinderung durch
eine thermische Behandlung des Grünkörpers vor der Schmelztextur
bis höchsten zur Sintertemperatur.
Unteranspruch 9 kennzeichnet die Schmelztextur:
Vor der Schmelztexturierung kann eine Sinterung zur Verdichtung erfolgen, wenn es verfahrenstechnisch vorteilhaft ist. Danach kann der Saatkristall noch vor der Schmelztexturierung gesetzt werden oder aber später in der ersten Abkühlphase während des Schmelztexturierens.
Vor der Schmelztexturierung kann eine Sinterung zur Verdichtung erfolgen, wenn es verfahrenstechnisch vorteilhaft ist. Danach kann der Saatkristall noch vor der Schmelztexturierung gesetzt werden oder aber später in der ersten Abkühlphase während des Schmelztexturierens.
Kleinere Aufheizraten werden bei großen Proben mit einem Durch
messer von 6 cm oder größer verwendet, um Risse zu vermeiden.
Bei der Oxid/Karbonatmischung können dann die Gase der ablaufen
den Festkörperreaktion langsam entweichen ohne durch erhöhten
Gasdruck im Innern der Probe Risse im Grünkörper zu erzeugen.
Die Maximaltemperatur Tmax kann bis 1200°C betragen. Die Haltezeit
richtet sich nach der Gesamtmasse der im Ofen zu texturierenden
Grünkörpermasse, um bei großen Proben bzw. Massen eine gleichmä
ßige Aufschmelzung zu erreichen. Je nach Zusammensetzung, insbe
sondere durch Nd-422, Neodymoxid und Silber, und damit je nach
Unterkühlung der Schmelze kann die Prozeßtemperatur T2 weiter ab
gesenkt werden. Die Abkühlrate im Intervall T2-T3 richtet sich
nach der Größe der Proben und ist bestimmt durch die Wachstums
rate von Nd-123. Größere Proben (Durchmesser ≧6 cm) benötigen
Raten kleiner 1,0 K/h. Die folgende Abkühlung richtet sich wie
der nach der Probengröße, um Risse durch Thermoschock zu vermei
den.
Einerseits können gesinterte Proben, die eine höhere mechanische
Festigkeit im Vergleich zu dem Grünkörper haben, mittels Schlei
fen oder Ultraschall bearbeitet werden, um eine bestimmte End
geometrie zu erreichen. Andrerseits kann der Fluß der Schmelze
während der Schmelztextur durch dicht gesinterte Ausgangsproben
deutlich reduziert werden. Auch kann vor oder während des Sin
terprozesses eine Kalzinierung von Oxiden/Karbonaten ablaufen.
Im Anspruch 10 wird gekennzeichnet, daß die Zersetzungstempera
tur des Saatkristalles oberhalb der Maximaltemperatur der Warm
behandlung der Probe oder höher als die Temperatur zwischen T1
und T2, bei der der Saatkristall aufgesetzt wird, liegen muß.
Ein Nd-123-Saatkristall kann insbesondere dann verwendet werden,
wenn die Unterkühlung der Schmelze (dT) der Volumenprobe durch
hohe Anteile von Silber, Nd-422 oder Nd2O3 hochgetrieben wurde,
so daß die Temperatur, bei der der Nd-123 Saatkristall aufge
setzt wird, unter der Zersetzungstemperatur T = 1080°C liegt,
aber über T = 1080-dT liegt.
Im Unteranspruch 11 wird gekennzeichnet, daß eine Warmbehandlung
für eine bestimmte Zeitdauer, Temperatur und in einer bestimmten
Atmosphäre erfolgen muß. Die Herstellung von NdBCO an Luft führt
zu einer Festkörperlösung von Nd1+xBa2-xCu3Oy (x <0) mit einem
breitem Übergang in der kritischen Temperatur aber ähnlicher
Struktur wie die Hoch-Tc-Phase (x = 0), da die Phasen mit x <0
eine höhere peritektische Temperatur haben und sich eher bilden
als die Phase mit x = 0. Das maximal mögliche Tc nach einer Sau
erstoffbeladung sinkt kontinuierlich mit x ab. Dieser Anteil x
kann durch eine Wärmebehandlung nicht nur in Argon, Ar
gon/Sauerstoff sondern auch an Luft verringert werden. Die Wahl
der Parameter hängt von der Zusammensetzung ab. Insbesondere bei
verschiedenen Anteilen von Nd-422 ergibt sich ein verschiedenes
Nd/Ba-Verhältnis, was entscheidend für die Bildung der Festkör
perlösungen ist. Je höher der Nd-Anteil ist desto höher ist die
Wahrscheinlichkeit, daß Neodym auf Barium-Plätze im Nd-123-Git
ter geht und x erhöht. Jeder Wert von x hat im Tempera
tur/Sauerstoffpartialdruck-Diagramm von Nd-123 eine Stabilitäts
linie. Ein solches Diagramm wurde bisher nur für Nd-123 entwic
kelt.
Die optimalen Parameter für Nd-123 wurden experimentell ermit
telt, in dem die Temperaturen von 800 bis 1030°C und Atmosphären
von 0, 0,1, 1, 3, 8, 20 mol% O2 variiert wurden und der Tc-Über
gang ermittelt wurde. Das Aufheizen auf eine Temperatur in einer
bestimmten Atmosphäre unterhalb der Zersetzungstemperatur führt
zu einer Annäherung des Gleichgewichtes.
Mit und ohne Wärmebehandlung ist aber die Verwendung als Saat
kristall möglich.
Im Unteranspruch 13 wird die Sauerstoffbeladung der Proben ge
kennzeichnet, um die optimalen supraleitenden Eigenschaften bei
vorgegebener Kristallstruktur (Nd1+xBa2-xCu3Oy, mit x minimal oder
0) zu erzielen.
Im Unteranspruch 14 wird erwähnt, daß zur Erzielung einer eindo
mänigen Volumenprobe die eventuell zunächst erreichte polykri
stalline oder multidomänige Volumenprobe ein weiteres Mal
schmelztexturiert wird. Beim Schmelztexturieren kann es vorkom
men, daß Körner mit einer ungewünschten Orientierung (Zweitkorn)
auftreten oder das durch Stromausfall das Temperaturprogramm be
endet wird und dadurch polykristalline Proben entstehen. Solche
Proben können ein zweites Mal einer Schmelztextur unterzogen
werden, wodurch im Fall der Proben mit Zweitkorn die Homogenität
verbessert wird und aus polykristallinen Proben eindomänige Pro
ben entstehen.
Bei dem Verfahren handelt es sich um ein für solche thermische
Prozesse einfaches, schnelles Verfahren mit großem Automatisie
rungspotential. Das Verfahren liefert Materialien mit supralei
tenden Eigenschaften, mit denen im Betrieb die erforderlichen
Kraftzustände und Kraftfeldkonfigurationen in notwendiger Quali
tät erreicht werden. Die Formgebung ist nahezu beliebig.
Claims (14)
1. Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben
auf der Basis des Hochtemperatursupraleiters
Nd1Ba2Cu3C7/Nd4Ba2Cu2O10 (NdBC), bestehend aus den Schritten:
die pulvermetallurgische Herstellung jeder Volumenprobe wird bis einschließend der ersten Warmbehandlung an Luft durchge führt.
die pulvermetallurgische Herstellung jeder Volumenprobe wird bis einschließend der ersten Warmbehandlung an Luft durchge führt.
2. an der obenliegenden Stelle eines jeden Volumenbereichs der
zu texturierenden Volumenprobe wird ein Saatkristall orien
tiert gesetzt ("top seeded"),
die Volumenprobe wird durch eine Warmbehandlung an Luft, die Schmelztextur, verdichtet und texturiert,
die Volumenprobe wird zur endgültigen Einstellung der vorge gebenen Supraleitereigenschaften Tc und jc in mindestens einer weiteren Warmbehandlung in einer Argon- oder Ar gon/Sauerstoff-Atmosphäre oder an Luft für 6-24 h bei 800-1030°C nachbehandelt.
die Volumenprobe wird durch eine Warmbehandlung an Luft, die Schmelztextur, verdichtet und texturiert,
die Volumenprobe wird zur endgültigen Einstellung der vorge gebenen Supraleitereigenschaften Tc und jc in mindestens einer weiteren Warmbehandlung in einer Argon- oder Ar gon/Sauerstoff-Atmosphäre oder an Luft für 6-24 h bei 800-1030°C nachbehandelt.
3. Verfahren nach Anpruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die schmelztexturierte Volumenprobe aus mindestens 50
Gew.-% Nd-123 sowie 5 bis 50 Gew.-% Nd-422 besteht und/oder 0 bis
45 Gew.-% Y-211 und/oder 0 bis 45 Gew.-% Sm-211 enthält, wobei
das Ausgangmaterial in folgenden Schranken zusammengestellt
wird:
- a) Nd0.8-1,8Ba2-yCu3-zO7-x,
mit 0 < x < 0,5,
-0,2 < y < 0,2,
-0,3 < z < 0,3 und/oder
0-15 Gew.-% Nd2O3 und/oder
0-50 Gew.-% Nd4Ba2Cu2O10 (Nd-422) und/oder
0-20 Gew.-% Y-123 und/oder
0-20 Gew.-% Sm-123 und/oder
0-45 Gew.-% Y-211 und/oder
0-45 Gew.-% Sm-211
0-45 Gew.-% Nd-422
es wird zunächst: - b) eine entsprechende Reaktivmischung, bestehend aus Nd-422, BaCuOx und CuO oder
- c) eine Oxid/Karbonatmischung, bestehend aus Nd2O3, BaO, BaCO3 und CuO zusammengesetzt oder
- d) eine Mischung aus Ba/Cu, hergestellt aus BaCO3/BaO und CuO, und Nd2O3 oder
- e) eine Mischung aus i) bis iv) oder
- f) der verwendeten Basismischung wird, falls nicht schon den
Ausgangskomponenten beigemengt, an Additiven insgesamt
bis zu 12 Gew.-% zugegeben:
0-10 Gew.-% (3 mol% BaCuO + 2 mol% CuO) und/oder
0-6 Gew.-% Silberoxid und/oder
0,1-1 Gew.-% Pt in Form von PtO2 oder Pt, so daß genügend Pt vorhanden ist, um UPtYBaO zu bilden und/oder
0,1-2 Gew.-% Ce in Form von CeO2 oder Ce und/oder
0.005-1 Gew.-% Rh in Form von Rh2O3 oder Rh und/oder
0-2 Gew.-% Yb2O3 und
0-2 Gew.-% Uran 238 eventuell mit geringen Anteilen von Uran 235 oder natürliches Uran in Form von Uran oder Uranoxid;
weiterhin wird bis zu maximal 15 Gew.-% zugesetzt:
0-2 Gew.-% BaO und/oder
0-2 Gew.-% CuO und/oder
0-2 Gew.-% CaO2 und/oder
0-2 Gew.-% MgO und/oder
0-2 Gew.-% Al2O3 und/oder
0-15 Gew.-% BaZrO3 oder entsprechend (BaO + ZrO2) und
0-1 Gew.-% ZrO2 und/oder
0-1 Gew.-% V2O5 und/oder
0-1 Gew.-% TiO2 und/oder
0-1 Gew.-% Nb2O5 und/oder
0-1 Gew.-% Sb2O3 und/oder
0-1 Gew.-% Bi2O3.
4. Verfahren nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Korngrößen der Komponenten im Bereich von nm- bis 80
µm liegen und von den Fraktionen her gleich oder unterschied
lich verwendet werden.
5. Verfahren nach Anspruch 3,
die Zusammensetzung wird in einer Mahleinrichtung, wie z. B.
einer Kugelmühle, einem Taumelmischer oder einer Rollbank
gleichmäßig vermengt, wobei eine Kohlenstoffaufnahme über CO2
bis zu 0.18 Gew.-% und eine Zerkleinerung der Körner ohne
Beeinträchtigung bleibt.
6. Verfahren nach Anspruch 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formgebung und Verdichtung des vorbereiteten Pulvers uniaxial oder
uniaxial und anschließend isostatisch oder
isostatisch oder
mittels eines drucklosen Formgebungsverfahrens oder
mittels eines drucklosen Formgebungsverfahrens und anschlie ßend isostatisch oder
unter Verwendung organischer Bindemittel mittels Gieß-, Spritzguß- oder Extrusionsverfahren durchgeführt wird.
dadurch gekennzeichnet,
daß die Formgebung und Verdichtung des vorbereiteten Pulvers uniaxial oder
uniaxial und anschließend isostatisch oder
isostatisch oder
mittels eines drucklosen Formgebungsverfahrens oder
mittels eines drucklosen Formgebungsverfahrens und anschlie ßend isostatisch oder
unter Verwendung organischer Bindemittel mittels Gieß-, Spritzguß- oder Extrusionsverfahren durchgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Pulvermischung zur Formgebung das Bindemittel Schel
lack oder PMMA oder Wachs oder ein thermoplastischer Kunst
stoff oder Polyvinylbutyral oder Polyvinylalkohol und seine
Derivate oder Polyacrylat oder Polymethacrylatderivat zuge
setzt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Zugabe an Binder oder Wachs auf bis zu 0.18 Gew.-% be
schränkt wird, damit die Aufnahme an Kohlenstoff ohne Beein
trächtigung für die Supraleitereigenschaften bleibt.
9. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Bindemittel im Grünkörper vor dem Schmelztexturieren
durch eine thermische Behandlung, die maximal bis zur Sinter
temperatur geht, ausgetrieben wird.
10. Verfahren nach den Ansprüchen 5 und 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohling vor der Schmelztexturierung eventuell gesin tert wird,
ein Saatkristall eventuell vor der Schmelztexturierung ge setzt wird,
danach gemäß einem zeitlich in folgenden Schranken verlaufen den Temperaturprogramm unterworfen wird:
Erwärmung mit bis zu 400 K/h auf etwa T1 = 1200°C = Tmax mit anschließender Haltezeit bis zu 30 min, dann
rasche Abkühlung mit 400 K/h auf bis zu T2 = 1060°C mit Set zen des Saatkristalls, falls nicht schon geschehen, dann
langsame Abkühlung mit 0.5-2.0 K/h auf T3 = 1000°C, dann schnellst mögliche finale Abkühlung mit etwa 50 K/h auf Umge bungstemperatur.
dadurch gekennzeichnet,
daß der Rohling vor der Schmelztexturierung eventuell gesin tert wird,
ein Saatkristall eventuell vor der Schmelztexturierung ge setzt wird,
danach gemäß einem zeitlich in folgenden Schranken verlaufen den Temperaturprogramm unterworfen wird:
Erwärmung mit bis zu 400 K/h auf etwa T1 = 1200°C = Tmax mit anschließender Haltezeit bis zu 30 min, dann
rasche Abkühlung mit 400 K/h auf bis zu T2 = 1060°C mit Set zen des Saatkristalls, falls nicht schon geschehen, dann
langsame Abkühlung mit 0.5-2.0 K/h auf T3 = 1000°C, dann schnellst mögliche finale Abkühlung mit etwa 50 K/h auf Umge bungstemperatur.
11. Verfahren nach Anspruch 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß für die Schmelztexturierung ein Saatkristall wie z. B. Nd-
123 mit höherer Zersetzungstemperatur als die Maximaltempera
tur Tmax der Warmbehandlung oder höher als die Temperatur zwi
schen T1 und T2, bei der der Saatkristall aufgesetzt wird,
verwendet wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Nachbehandlung in
Luft oder in
Argon oder in
Argon/Sauerstoff (max 20 vol.-%)-Atmosphäre für 6-24 h bei Tem peraturen von 800-1030°C erfolgt, um eine Umwandlung der an Luft gebildeteten Niedrig-Tc-Phasen in Hoch-Tc-Phasen zu er reichen.
dadurch gekennzeichnet,
daß eine Nachbehandlung in
Luft oder in
Argon oder in
Argon/Sauerstoff (max 20 vol.-%)-Atmosphäre für 6-24 h bei Tem peraturen von 800-1030°C erfolgt, um eine Umwandlung der an Luft gebildeteten Niedrig-Tc-Phasen in Hoch-Tc-Phasen zu er reichen.
13. Verfahren nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Volumenprobe einer abschließenden Sauerstoffbeladung
bei 310-350°C für bis zu 300 h unterzogen wird, um optimale
supraleitende Eigenschaften für Tc und jc einzustellen.
14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß zur Erzielung einer eindomänigen Probe die zunächst nur
erreichte polykristalline oder multidomänige Probe ein wei
teres Mal schmelztexturiert wird.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19841664A DE19841664A1 (de) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben auf der Basis von Hochtemperatursupraleiters Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Nd¶4¶Ba¶2¶Cu¶2¶O¶1¶¶0¶ (NdBC) |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19841664A DE19841664A1 (de) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben auf der Basis von Hochtemperatursupraleiters Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Nd¶4¶Ba¶2¶Cu¶2¶O¶1¶¶0¶ (NdBC) |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19841664A1 true DE19841664A1 (de) | 2000-04-20 |
Family
ID=7880672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19841664A Ceased DE19841664A1 (de) | 1998-09-11 | 1998-09-11 | Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben auf der Basis von Hochtemperatursupraleiters Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Nd¶4¶Ba¶2¶Cu¶2¶O¶1¶¶0¶ (NdBC) |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19841664A1 (de) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19708711C1 (de) * | 1997-03-04 | 1998-09-03 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Züchtung von Einkristallen von Hochtemperatursupraleitern aus Seltenerd-Kupraten der Form SE¶1¶¶+¶¶x¶Ba¶2¶¶-¶¶x¶Cu¶3¶0¶7¶¶-¶¶delta¶ und nach dem Verfahren hergestellte Kristalle |
-
1998
- 1998-09-11 DE DE19841664A patent/DE19841664A1/de not_active Ceased
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19708711C1 (de) * | 1997-03-04 | 1998-09-03 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Züchtung von Einkristallen von Hochtemperatursupraleitern aus Seltenerd-Kupraten der Form SE¶1¶¶+¶¶x¶Ba¶2¶¶-¶¶x¶Cu¶3¶0¶7¶¶-¶¶delta¶ und nach dem Verfahren hergestellte Kristalle |
Non-Patent Citations (6)
Title |
---|
GB-Z: Supercond. Sci. Technol. 9, (1996) 869-874 * |
JP-Z: Jpn. J. Appl. Phys., Vol. 33, 15 May 1994, pp. L715-L717 * |
NL-Z: Physica C, Vol. 272, (1996), 297-300 * |
NL-Z: Physica C, Vol. 282-287, (1997), 2275-2276 * |
US-Z: Appl. Phys. Lett., 68(14), 1 April 1996, 1993-1995 * |
US-Z: Appl. Phys. Lett., 71(3), 21 July 1997, 413-415 * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Morita et al. | Processing and properties of QMG materials | |
US5306700A (en) | Dense melt-based ceramic superconductors | |
EP0587326B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Materialgemisches, das seltene Erdelemente enthält | |
EP0495677B1 (de) | Supraleitendes Oxidmaterial und Verfahren zu seiner Herstellung | |
EP0493007B1 (de) | Auf seltenem Erdmetall basierendes oxidisches Material und Verfahren zu seiner Herstellung | |
JPH02164760A (ja) | 線状又は帯状セラミック高温超伝導体の製造法 | |
EP1157429B1 (de) | Supraleitende körper aus zinkdotiertem kupferoxidmaterial | |
EP0426164A2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines oxidischen Supraleiters | |
DE19708711C1 (de) | Verfahren zur Züchtung von Einkristallen von Hochtemperatursupraleitern aus Seltenerd-Kupraten der Form SE¶1¶¶+¶¶x¶Ba¶2¶¶-¶¶x¶Cu¶3¶0¶7¶¶-¶¶delta¶ und nach dem Verfahren hergestellte Kristalle | |
DE19841664A1 (de) | Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben auf der Basis von Hochtemperatursupraleiters Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Nd¶4¶Ba¶2¶Cu¶2¶O¶1¶¶0¶ (NdBC) | |
US5932524A (en) | Method of manufacturing superconducting ceramics | |
DE19817875C2 (de) | Verfahren zur Herstellung von optimierten, schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis des Hochtemperatursupraleiters Y¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶ | |
EP0874787B1 (de) | VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG VON OPTIMIERTEN, SCHMELZTEXTURIERTEN VOLUMENPROBEN AUF DER BASIS DES HOCHTEMPERATURSUPRALEITERS YBa2Cu3O7 (YBCO) | |
DE19841575A1 (de) | Verfahren zur Herstellung schmelztexturierter Volumenproben auf der Basis des Hochtemperatursupraleiters Sm¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Sm¶2¶Ba¶1¶Cu¶1¶O¶5¶ (SmBC) | |
DE19748742C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis der Hochtemperatursupraleiter Nd¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶(Nd-123) | |
DE3932423C2 (de) | ||
DE19623050C2 (de) | Verfahren zur Herstellung hochtemperatursupraleitender, schmelztexturierter massiver Materialien | |
DE3817693C2 (de) | ||
DE19748743C1 (de) | Verfahren zur Herstellung von schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis der Hochtemperatursupraleiter Sm¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶(Sm-123) | |
EP0402371B1 (de) | HOCH-Tc-SUPRALEITER UND VERFAHREN ZU SEINER HERSTELLUNG | |
DE3803680C2 (de) | ||
DE19841576A1 (de) | Verfahren zur Herstellung an Luft von schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis der Hochtemperatursupraleiter Sm¶1¶Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶/Sm¶2¶Ba¶1¶Cu¶1¶O¶5¶(SmBC) für die Verwendung als Saatkristall | |
DE19841574A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von optimierten, schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis des Hochtempeeratursupraleiters (HTSL) (Sm/ND) Ba¶2¶Cu¶3¶O¶7¶ | |
JP2593475B2 (ja) | 酸化物超電導体 | |
JPH0672712A (ja) | 希土類元素を含む酸化物超電導材料およびその製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8131 | Rejection |