DE4243053A1 - - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen voluminö
sen Supraleiter, der eine supraleitende REBa2Cu3O7-x-Phase
umfaßt.
Gegenwärtig versucht man die Vergrößerung eines Kristalls
eines REBa2Cu3O7-x-Supraleiters (Phasentyp 123). RE be
deutet hier Y oder ein Element der Seltenen Erden. Eine
derartige Vergrößerung des Kristalls sollte bei einem Ein
kristall vorgenommen werden, da eine polykristalline Struk
tur Kristallkorngrenzen umfaßt, die die Bindungen zwischen
den Kristallen schwächen, wodurch die Supraleitereigen
schaften verschlechtert werden.
Es wurde vorgeschlagen, übereinander angeordnete Schichten
herzustellen, die unterschiedliche Komplexoxide von RE, Ba
und Cu umfassen, die so angeordnet sind, daß ihre (123)-
Phasenbildungstemperaturen allmählich abnehmen, wobei ein
wiederholtes Abschreckverfahren oder das wiederholte Pres
sen der anfänglichen Oxidpulvermischungen, gefolgt vom Er
wärmen der Schichtung in einen teilweise geschmolzenen Zu
stand, dem Impfen dieser Schichtung mit einem Kristallkeim
und der anschließenden Kristallisation der übereinander
geordneten Schichten in einer Richtung angewendet werden,
wobei der Unterschied bei der (123)-Phasenbildungstempera
tur ausgenutzt wird (Advances in Superconductivity III,
Springer-Verlag, Tokyo, 1990, S. 733-736).
Bei dem oben aufgeführten Vorschlag wird diese Anordnung
der Schichten vorgenommen, um aufgrund des Unterschieds bei
der Zusammensetzung der Ausgangsmaterialien, insbesondere
RE, einen einachsigen Gradienten der (123)-Phasenbildungs
temperatur (Tf) zu bilden. In diesem Fall wird in der Mitte
der oberen Schicht dieser geordneten Schichtung ein Kri
stallkeim angeordnet, und z. B. die vom Kristallkeim ent
fernten Kanten oder der Umfang der obersten Schicht neigen
zur Keimbildung, dies führt zur Bildung eines Polykri
stalls.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Lö
sung des obengenannten Problems und in der Schaffung eines
voluminösen REBa2Cu3O7-x-Supraleiters in Form eines Ein
kristalls.
Durch die vorliegende Erfindung wird ein voluminöser Oxid-
Supraleiter in Form eines Einkristalls eines Komplexoxids
von RE, Ba und Cu geschaffen, worin RE mindestens ein Ele
ment der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho,
Er, Tm, Yb und Lu besteht; wobei der Einkristall die Struk
tur einer einkristallinen REBa2Cu3O7-x-(123)-Phase hat, in
der RE2 BaCuO5-(211)-Phasen feindispergiert sind; wobei der
Einkristall vom Mittelabschnitt nach außen aus dreidimen
sionalen Schichten zusammengesetzt ist; jede der Schichten
ein RE-Element oder eine Zusammensetzung von RE-Elementen
umfaßt, die von denen der anderen Schichten verschieden
sind; wobei die Schichten so angeordnet sind, daß die
(123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten vom Mittel
abschnitt nach außen allmählich geringer werden.
Es wird ebenfalls ein voluminöser Oxid-Supraleiter in Form
eines Einkristalls eines Komplexoxids von RE, Ba und Cu ge
schaffen, worin RE mindestens ein Element der Gruppe dar
stellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu
besteht; wobei der Einkristall die Struktur einer einkri
stallinen REBa2Cu3O7-x-Phase hat, in der RE2BaCuO5-Phasen
fein dispergiert sind; wobei der Einkristall aus übereinan
dergeordneten Schichten aufgebaut ist; jede Schicht ein RE-
Element oder eine Zusammensetzung von RE-Elementen umfaßt,
die von denen der anderen Schichten verschieden sind; die
Schichten entsprechende (123)-Phasenbildungstemperaturen
aufweisen, die in Richtung der Schicht allmählich gerin
ger werden; die Schichten in senkrechter Richtung zur
Schichtung entsprechende Schichtgrößen aufweisen, wobei
diese Größen allmählich zunehmen, wenn die (123)-Phasen
bildungstemperatur der Schichten geringer werden.
Es ist bevorzugt, daß die (211)-Phase in einer Menge von
nicht mehr als 50 Vol.-% der gesamten Oxidphasen, (123)-
und (211)-Phasen, vorhanden ist, und nicht weniger als 95%
der Anzahl der Partikel der (211)-Phasen eine Partikelgröße
von nicht mehr als 20 µm, noch bevorzugter nicht mehr als 2
µm, aufweisen.
Außerdem wird ein Verfahren zur Herstellung eines volumi
nösen Oxid-Supraleiters geschaffen, welches umfaßt:
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in einem Bereich, das von den Linien umgeben wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbinden, die außerdem mindestens ein Element aus Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmaterialien unterschiedliche Zu sammensetzungen von RE, Ba und Cu haben, worin RE minde stens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Form körper (M), der aus vom Mittelabschnitt nach außen dreidi mensional angeordneten Schichten aufgebaut ist; wobei diese Schichten entsprechende Zusammensetzungen aufweisen, so daß ihre (123)-Phasenbildungstemperaturen (Tf) vom Mittelab schnitt nach außen allmählich geringer werden,
Bildung eines zweiten Formkörpers (H) des Ausgangsmaterials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf), die höher als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M) ist,
Bildung eines dritten Formkörpers (L) des Ausgangsmaterials mit einer (123) -Phasenbildungstemperatur (Hf), die geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M) ist,
Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörper (M) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Formkörper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im intermediären Formkörper (M) (211)-Phasen und flüssige Pha sen gleichzeitig existieren,
Abkühlung dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die geringer als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwen denden Keims und höher als jede der (123)-Phasenbildungstempe raturen des intermediären Formkörpers (M) ist, anschließen des
Impfen dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung des Aufbaus mit dem Kristallkeim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des intermediären Formkörpers (M) ist, bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung des Kristalls in einer oxidierenden Atmosphäre in einem Temperaturbereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzusetzen und einen voluminösen Oxid-Supraleiter von REBa2Cu3O7-x zu erhalten.
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in einem Bereich, das von den Linien umgeben wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbinden, die außerdem mindestens ein Element aus Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmaterialien unterschiedliche Zu sammensetzungen von RE, Ba und Cu haben, worin RE minde stens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Form körper (M), der aus vom Mittelabschnitt nach außen dreidi mensional angeordneten Schichten aufgebaut ist; wobei diese Schichten entsprechende Zusammensetzungen aufweisen, so daß ihre (123)-Phasenbildungstemperaturen (Tf) vom Mittelab schnitt nach außen allmählich geringer werden,
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Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörper (M) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Formkörper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im intermediären Formkörper (M) (211)-Phasen und flüssige Pha sen gleichzeitig existieren,
Abkühlung dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die geringer als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwen denden Keims und höher als jede der (123)-Phasenbildungstempe raturen des intermediären Formkörpers (M) ist, anschließen des
Impfen dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung des Aufbaus mit dem Kristallkeim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des intermediären Formkörpers (M) ist, bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung des Kristalls in einer oxidierenden Atmosphäre in einem Temperaturbereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzusetzen und einen voluminösen Oxid-Supraleiter von REBa2Cu3O7-x zu erhalten.
Es wird ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung eines volu
minösen Oxid-Supraleiters geschaffen, welches umfaßt:
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in dem Bereich, das von den Linien eingeschlossen wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbin den, und die außerdem mindestens ein Element von Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmaterialien unterschiedliche Zusammensetzungen von RE, Ba und Cu aufweisen, worin RE mindestens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Form körper (M′), der in einer senkrechten Richtung zu dieser Schichtung aus übereinandergeordneten Schichten mit ent sprechenden Zusammensetzungen und Größen aufgebaut ist, so daß die (123)-Phasenbildungstemperaturen (Tf) der Schichten in Richtung dieser Schichtung allmählich abnehmen und die Größen der Schichten allmählich zunehmen,
Bildung eines zweiten Formkörpers (H) des Ausgangsmaterials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf), die größer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M′) ist,
Bildung eines dritten Formkörpers (L) des Ausgangsmate rials, der eine (123)-Phasenbildungstemperatur (Hf) hat, die geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M′) ist,
Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörper (M′) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Formkörper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im in termediären Formkörper (M′) die (211)-Phasen und die flüs sigen Phasen gleichzeitig existieren,
Abkühlen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die geringer als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwen denden Keims und höher als jede der (123)-Phasenbildungs temperaturen des intermediären Formkörpers (M′) ist, anschließende
Impfung dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung dieses Aufbaus mit dem Kristallkeim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des inter mediären Formkörpers (M′) ist, bei einer Abkühlungsge schwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung dieses Kristalls in einer oxidierenden Atmo sphäre bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzufügen und einen volumi nösen Oxid-Supraleiter aus REBa2Cu3O7-x zu erhalten.
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in dem Bereich, das von den Linien eingeschlossen wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbin den, und die außerdem mindestens ein Element von Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmaterialien unterschiedliche Zusammensetzungen von RE, Ba und Cu aufweisen, worin RE mindestens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Form körper (M′), der in einer senkrechten Richtung zu dieser Schichtung aus übereinandergeordneten Schichten mit ent sprechenden Zusammensetzungen und Größen aufgebaut ist, so daß die (123)-Phasenbildungstemperaturen (Tf) der Schichten in Richtung dieser Schichtung allmählich abnehmen und die Größen der Schichten allmählich zunehmen,
Bildung eines zweiten Formkörpers (H) des Ausgangsmaterials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf), die größer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M′) ist,
Bildung eines dritten Formkörpers (L) des Ausgangsmate rials, der eine (123)-Phasenbildungstemperatur (Hf) hat, die geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M′) ist,
Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörper (M′) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Formkörper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im in termediären Formkörper (M′) die (211)-Phasen und die flüs sigen Phasen gleichzeitig existieren,
Abkühlen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die geringer als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwen denden Keims und höher als jede der (123)-Phasenbildungs temperaturen des intermediären Formkörpers (M′) ist, anschließende
Impfung dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung dieses Aufbaus mit dem Kristallkeim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des inter mediären Formkörpers (M′) ist, bei einer Abkühlungsge schwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung dieses Kristalls in einer oxidierenden Atmo sphäre bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzufügen und einen volumi nösen Oxid-Supraleiter aus REBa2Cu3O7-x zu erhalten.
Die beigefügten Zeichnungen zeigen:
Fig. 1 die Formation eines voluminösen Oxid-Supra
leiters nach dem Stand der Technik;
Fig. 2 und 3 Strukturen von voluminösen Oxid-Supraleitern
nach der ersten Ausführungsform der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 4 die Struktur eines voluminösen Oxid-Supralei
ters nach der zweiten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 den Bereich der Zusammensetzung des Ausgangs
materials bei der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 die Wärmebehandlung des Formkörpers aus dem
Ausgangsmaterial nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren;
Fig. 7A und 7B die Mikrostrukturen des voluminösen Kri
stalls, die mit einem Mikroskop beobachtet
wurden; und
Fig. 8 die Struktur des Formkörpers aus diesem Aus
gangsmaterial beim Vergleichsbeispiel.
Vor der Beschreibung der vorliegenden Erfindung wird der
Stand der Technik unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläu
tert. Fig. 1 zeigt einen Stapel 1 der Schichten 1a bis 1e
der Ausgangsmaterialien, die ein Oxid oder mehrere Oxide
eines Elementes der Seltenen Erden oder ein Komplexoxid von
Ba und Cu umfassen. Wie es in Fig. 1 gezeigt ist, variieren
die Elemente der Seltenen Erden der Ausgangsmaterialien für
die Schichten 1a bis 1e fortlaufend, so daß die (123)-Pha
senbildungstemperaturen der Schichten von der Oberseite 1a
bis zur Unterseite 1e fortlaufend geringer werden. Auf der
oberen Schicht 1a wird in der Mitte ein Kristallkeim 2 an
geordnet. Die Schichten 1a bis 1e haben z. B. einen Durch
messer von 50 mm und eine Dicke von 10 mm. Diese Schichtung
wird auf eine Temperatur erwärmt, die höher als die (123)-
Phasenbildungstemperatur der oberen Schicht 1a und geringer
als die des Kristallkeims 2 ist, und dann allmählich ab
gekühlt, um von der oberen Schicht 1a bis zur unteren
Schicht 1e eine Impfung vorzunehmen und in eine Richtung zu
kristallisieren. Somit kann ein voluminöser REBa2Cu3O7-x-
Schichtkristall erhalten werden.
Da der Umfang 1p der oberen Schicht 1a vom Keim 2 entfernt
ist, tritt auch am Umfang 1p der oberen Schicht 1a eine
Keimbildung auf, wodurch der resultierende Kristall poly
kristallin wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird das obengenannte Pro
blem gelöst, indem die Schichten der Ausgangsmaterialien
von der Mitte nach außen dreidimensional angeordnet werden
(erste Ausführungsform), oder indem übereinandergeordnete
Schichten der Ausgangsmaterialien mit fortlaufend längeren
Schichten gebildet werden, wobei dies mit einer Verringe
rung der (123)-Phasenbildungstemperatur übereinstimmt
(zweite Ausführungsform), und es kann ein vergrößerter
Einkristall eines REBa2Cu3O7-x-Supraleiters gewonnen wer
den.
Die Fig. 2 und 3 zeigen die erste Ausführungsform, und zwar
sind die Schichten der Ausgangsmaterialien von der Mitte
nach außen dreidimensional angeordnet. Von der Mittel
schicht 11a zur Zwischenschicht 11b bis zur äußersten
Schicht 11c nehmen deren (123)-Phasenbildungstemperaturen
allmählich ab. Da die Mittelschicht 11a eine geringe spezi
fische Oberfläche bzw. Oberfläche aufweist, wobei die Flä
che ausgenommen wird, auf der der Kristallkeim 12 angeord
net ist, wird eine Keimbildung auf der Oberfläche der
Schicht 11a, abgesehen vom Keim, verhindert, und es kann
ein hervorragender Einkristall erhalten werden.
In Fig. 2 hat die Mittelschicht 11a einen Durchmesser von
20 mm und eine Höhe von 10 mm; die Zwischenschicht 11b
weist einen Außendurchmesser von 35 mm und eine Höhe von 18
mm auf; und die äußerste Schicht 11c hat einen Außendurch
messer von 50 mm und eine Höhe von 25 mm.
In Fig. 3 hat die Mittelschicht 11a einen Durchmesser von
20 mm und eine Höhe von 10 mm; die Zwischenschicht 11b
weist einen Außendurchmesser von 35 mm und eine Höhe von 20
mm auf; und die äußerste Schicht 11c hat einen Durchmesser
von 50 mm und eine Höhe von 30 mm.
Fig. 4 zeigt die zweite Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, und zwar sind die Schichten der Ausgangsmateria
lien so übereinander angeordnet, daß die (123)-Phasenbil
dungstemperaturen der Schichten allmählich geringer werden
und die Größen oder Längen der Schichten senkrecht zu die
ser Schichtung, und zwar in Richtung der Hauptoberflächen
der Schichten, in Richtung dieser Schichtung fortlaufend
zunehmen.
In Fig. 4 wird die (123)-Phasenbildungstemperatur von der
oberen Schicht 21a zur unteren Schicht 21e geringer und die
Größe oder Länge der Schicht nimmt von der oberen Schicht
21a zur unteren Schicht 21e zu, dabei wird vorausgesetzt,
daß die Größe oder Länge der Schicht 21d der der Schicht
21e gleicht. Die obere Schicht 21a hat einen Durchmesser
von 20 mm und eine Dicke von 3 mm; die zweite Schicht 21b
weist einen Durchmesser von 30 mm und eine Dicke von 3 mm
auf; die dritte Schicht 21c hat einen Durchmesser von 40 mm
und eine Dicke von 5 mm; die vierte Schicht 21d weist einen
Durchmesser von 50 mm und eine Dicke von 10 mm auf; und die
fünfte Schicht 21e hat einen Durchmesser von 50 mm und eine
Dicke von 10 mm. Auf der oberen Schicht 21a wird ein Kri
stallkeim 22 angeordnet.
Es muß darauf hingewiesen werden, daß diese Schichten so
gestapelt sind, daß keine der Schichten eine übermäßige
Oberfläche aufweist, so daß sie nicht vom Kristallkeim ge
impft wird, oder daß sie nicht mit der benachbarten Schicht
in Kontakt steht, wobei eine unerwünschte Keimbildung an
dieser übermäßigen Oberfläche verhindert wird.
Der Formkörper, der z. B. in Fig. 2 gezeigt ist, wird aus
Oxiden und/oder Komplexoxiden von RE, Ba und Cu herge
stellt, wobei RE mindestens ein Element von Y, Sm, Eu, Gd,
Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu darstellt, so daß er Zusammen
setzungsverhältnisse der Elemente (RE:Ba:Cu) in dem Bereich
aufweist, der von den Linien eingeschlossen wird, die
(30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbin
den. Der Bereich der Zusammensetzung ist in Fig. 5 gezeigt.
Dem Ausgangsmaterial wird außerdem mindestens ein Element
aus Rh mit 0,01 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0
Gew.-% zugesetzt. Aus einer derartigen Pulvermischung wird
dann ein Formkörper gebildet; zuerst die Mittelschicht 11a.
Danach wird eine weitere Pulvermischung mit einer Zusammen
setzung innerhalb des obengenannten Bereichs (Fig. 5),
außer daß das Element RE oder die Zusammensetzung der Ele
mente RE von der der ersten Mischung verschieden ist, her
gestellt und über der mittleren Schicht 11b gebildet, so
daß sie diese umgibt. Ähnliche Verfahren wie oben (minde
stens eins) können eventuell wiederholt werden und es wird
der in Fig. 2 gezeigte Formkörper M hergestellt.
Der in Fig. 4 gezeigte Formkörper M′ kann in ähnlicher Wei
se aus den Ausgangsmaterialien hergestellt werden, die die
im obengenannten Bereich (Fig. 5) gezeigten Zusammensetzun
gen aufweisen, indem die erste Schicht mit der ersten
(123)-Phasenbildungstemperatur und der ersten Größe oder
Länge gebildet wird, die zweite Schicht mit der zweiten
(123)-Phasenbildungstemperatur, die geringer als die erste
Temperatur ist, und einer zweiten Größe oder Länge, die die
erste übersteigt, gebildet wird, und diese erste Schicht
auf der zweiten Schicht angeordnet wird, und ein ähnliches
Verfahren eventuell wiederholt wird.
Der so hergestellte Formkörper M oder M′ wird auf einem
Träger angeordnet, dies ist in Fig. 6 gezeigt. In Fig. 6
hat der Formkörper H ein Atomverhältnis der Metallelemente
RE:Ba:Cu, das dem des Formkörpers M oder M′ ähnlich ist,
weist jedoch eine (123)-Phasenbildungstemperatur auf, die
höher als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der
Schichten ist, die den Formkörper M oder M′ bilden, und der
Formkörper L hat ein Atomverhältnis der Metallelemente
RE:Ba:Cu, das dem des Formkörpers M oder M′ ähnlich ist,
weist jedoch eine (123)-Phasenbildungstemperatur auf, die
geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der
Schichten ist, die den Formkörper M oder M′ bilden. Diese
Formkörper werden in der Reihenfolge M oder M′ / L / H /
Träger 13 auf dem Träger 13 angeordnet.
Dann werden die Formkörper auf dem Träger auf eine Tempera
tur erwärmt, die im Bereich von der höchsten (123)-Phasen
bildungstemperatur (Tfh) der Schichten des Formkörpers M
oder M′ bis zur (211)-Phasenbildungstemperatur (Td) dieser
Schicht liegt, so daß der Formkörper M oder M′ teilweise
geschmolzen wird, danach folgt eine Abkühlung auf eine Tem
peratur, die geringer als die (123)-Phasenbildungstempe
ratur des zu verwendenden Kristallkeims und höher als die
Temperatur Tfh ist, und danach wird mit dem Kristallkeim
geimpft. Diese Formkörper werden dann bei einer Abkühlungs
geschwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h allmählich weiter
auf eine Temperatur abgekühlt, die um mindestens 30°C
geringer als die niedrigste (123)-Phasenbildungstemperatur
(Tfl) der Schichten des Formkörpers M oder M′ ist, was zur
Züchtung des Kristalls führt. Nach der Abkühlung auf Raum
temperatur wird der gezüchtete Kristall anschließend einer
Wärmebehandlung in einem Temperaturbereich von 800 bis
200°C in einer oxidierenden Atmosphäre unterzogen, um dem
Kristall Sauerstoff hinzuzufügen, und den X-Wert von
REBa2Cu3O7-x zu erzeugen, worin x im Vergleich mit der
stöchiometrischen Menge eine unzureichende Menge an Sauer
stoff von 0,2 oder weniger darstellt. Diese unzureichende
Sauerstoffmenge x wird durch Messung der kritischen Tempe
ratur des Supraleiters geschätzt.
Die Zusammensetzung des Ausgangsmaterials erfolgt im Be
reich des Elementarverhältnisses (RE:Ba:Cu), das von den
Linien eingeschlossen wird, die (30:33:37), (15:38:47),
(15:30:55) und (30:25:45) verbinden, da die Verhältnisse
von Ba und Cu, die zur Verflüssigung führen, wenn das Aus
gangsmaterial teilweise geschmolzen wird, oberhalb dieses
Bereiches liegen, kann das Herausfließen der flüssigen
Phase aus dem Formkörper zu stark sein, wodurch ein deut
liches Schrumpfen oder ein deutlicher Verlust der Form des
Formkörpers hervorgerufen wird. Wenn das Verhältnis RE, das
die feste (211)-Phase bildet, wenn das Ausgangsmaterial
teilweise geschmolzen ist, oberhalb dieses Bereichs liegt,
wird die flüssige Phase unzureichend, wenn die (123)-Phase
gezüchtet wird, und das Kristallwachstum kann unterbrochen
werden. Da die Obergrenze der (211)-Phase im voluminösen
Einkristall etwa 50 Vol.-% betrug, wenn der (123)-Phasen
kristall stabil wuchs, werden die Volumenprozent der (211)-
Phase bei der vorliegenden Erfindung so gestaltet, daß sie
50 Vol.-% betragen, dies basiert auf den oben aufgeführten
Betrachtungen.
Bei der vorliegenden Erfindung wächst der Kristall der
(123)-Phase, wobei die (211)-Phase in den Kristall ein
dringt. Die Struktur der (123)-Phase wird durch das Glühen
mit Sauerstoff bei etwa 600°C vom tetragonalen System in
das rhombische System umgewandelt. In Begleitung dieser Um
wandlung werden in der (123)-Phase Zwillings-Grenzflächen
gebildet. Obwohl der Kristall aus einem einzelnen Kristall
keim gezüchtet wird, enthält der gezüchtete Kristall im
Inneren Kleinwinkelkorngrenzen. Folglich ist der voluminöse
Oxid-Supraleiterkristall, der nach dem obengenannten Ver
fahren gezüchtet wird, theoretisch kein vollständiger Ein
kristall. Trotzdem wird der erfindungsgemäße voluminöse
Oxid-Supraleiterkristall als "Einkristall" bezeichnet, da
er keine Großwinkelkorngrenzen enthält, die in einem gesin
terten Körper vorhanden sind und den kritischen Strom merk
lich verringern, und er ein einzelner kristalliner Körper
ist, der aus einem einzelnen Kristallkeim gezüchtet wurde.
Die Zusatzelemente Pt und/oder Rh spielen eine Rolle bei
der Verhinderung des Kornwachstums der (211)-Phase im teil
weise geschmolzenen Zustand, der die (211)-Phase und ein
Ba/Cu-Komplexoxid umfaßt, wodurch die Korngröße der (211)-
Phase in der Endstruktur auf etwa 1 µm vermindert wird, die
ungefähr bei der kritischen Temperatur zu den Haupt-
Pinningzentren wird, was zu einer hohen kritischen Strom
dichte führt. Insbesondere wenn die (211)-Phasen eine Größe
von etwa 10 µm aufweisen, beträgt die kritische Stromdichte
3000 bis 5000 A/cm2 bei 77K und 1 T. Wenn demgegenüber die
(211)-Phasen fein dispergiert sind und eine Größe von etwa
1 µm aufweisen, kann die kritische Stromdichte bei 77K und
1 T auf 20 000 bis 30 000 A/cm2 verbessert werden.
Der voluminöse Oxid-Supraleiter, der selbst eine relativ
große Größe (z. B. 5 bis 20 µm) der (211)-Phasen hat, kann
jedoch bei einer relativ geringen Temperatur eine prak
tische kritische Stromdichte aufweisen, da die Pinning
zentren, die als von der (123)-Phase hervorgerufene Hinter
grund-Pins bzw. Hintergrundfixpunkte bezeichnet werden,
ebenfalls zu einer Verbesserung der kritischen Stromdichte
bei einer Temperatur von weniger als etwa 65°C beitragen.
Bei der vorliegenden Erfindung wird folglich die Größe der
(211)-Phasen so gestaltet, daß sie nicht größer als 20 µm
und vorzugsweise nicht größer als 2 µm sind.
Wenn Pt und/oder Rh nicht zugesetzt werden, wachsen die
(211)-Phasen bis zu Größen von etwa 5 bis 40 µm bei einer
umfangreichen Größenverteilung. Wenn andererseits Pt und/
oder Rh in einer angemessenen Menge zugesetzt werden, wer
den die (211)-Phasen fein dispergiert und haben eine Größe
von etwa 1 µm oder sogar 0,2 µm. Die Menge an Pt beträgt
von 0,05 Gew.-%, wobei die gewünschte Wirkung erhalten
wird, bis 5,0 Gew.-%, wobei ein Pt/Ba-Komplexoxid im Kri
stall erscheint. Die Menge an Rh beträgt von 0,001 Gew.-%,
wobei die gewünschte Wirkung erhalten wird, bis 2,0 Gew.-%,
wobei im Kristall ein Rh/Ba-Komplexoxid erscheint. Da Pt
und Rh teuer sind, ist eine geringere Zusatzmenge davon
bevorzugt, und folglich sind 0,2 bis 1,0 Gew.-% Pt und/oder
0,01 bis 0,2 Gew.-% Rh bevorzugt.
Das Ausgangsmaterial kann jedes der Oxide von RE, Ba und Cu
und/oder der Komplexoxide von RE, Ba und/oder Cu umfassen.
Wenn das Ausgangsmaterial ein Pulver der (211)-Phase ent
hält, sollte die Partikelgröße des Pulvers der (211)-Phase
ausreichend verringert werden, und wenn die Partikelgröße
des Pulvers der (211)-Phase zu hoch ist, werden die (211)-
Phasen im Endprodukt nicht fein verteilt.
Das RE-Element, das in der Einzelschicht des abschließenden
Einkristalls oder im Formkörper (M oder M′) enthalten ist,
kann ein einzelnes RE-Element oder eine Vielzahl von RE-
Elementen enthalten. Die (123)-Phasenbildungstemperatur
(Tf) von REBa2Cu3O7-x ist höher, wenn der Ionendurchmesser
von RE zunimmt. Y weist einen Ionendurchmesser zwischen Dy
und Ho auf. Die (123)-Phasenbildungstemperaturen verschie
dener Re-Elemente sind in Tabelle 1 gezeigt.
RE | |
Tf (°C) | |
Y | |
1000 | |
Sm | 1060 |
Eu | 1050 |
Gd | 1030 |
Dy | 1010 |
Ho | 990 |
Er | 980 |
Tm | 960 |
Yb | 900 |
Lu | 880 |
Wenn eine Vielzahl der RE-Elemente enthalten ist, ist die
(123)-Phasenbildungstemperatur fast dem molaren Durch
schnitt der (123)-Phasenbildungstemperaturen der entspre
chenden RE-Elemente gleich. Die (123)-Phasenbildungstempe
ratur eines Kristalls mit einer Zusammensetzung, die ein
RE1-Element in einem Molverhältnis von m1, ein RE2-Element
in einem Molverhältnis von m2 usw. enthält, kann durch die
folgende Formel ausgedrückt werden:
Tf[RE₁(m₁), RE₂(m₂) . . .] = [Tf(RE₁)] × m₁ + [Tf(RE₂)] × m₂ + . . .
Ce, Pr und Tb bilden jedoch keine (123)-Phase, wenn nur ein
RE-Element enthalten ist, und folglich werden diese Elemen
te ausgeschlossen. Das La-System bildet als Primärkristall
(La1-xBax)2CuO4, und das Nd-System bildet als Primärkri
stall Nd1-xBa2-xxCu3O7-x. Trotzdem bildet der Zusatz von La
und/oder Nd zu den anderen RE-Systemen eine Rolle bei der
Erhöhung der (123)-Phasenbildungstemperatur.
Der Formkörper M oder M′ wird dann auf eine Temperatur
oberhalb der höchsten (123)-Phasenbildungstemperatur der
Schichten des Formkörpers erwärmt, um einen teilweise ge
schmolzenen Zustand zu bilden, der im gesamten Formkörper
(211)-Phasen und flüssige Phasen umfaßt. Die Impfung wird
durchgeführt, indem ein Kristallkeim mit einer (123)-Pha
senbildungstemperatur oberhalb der der höchsten (123)-Pha
senbildungstemperatur auf der Schicht mit der höchsten
(123)-Phasenbildungstemperatur angeordnet wird, üblicher
weise etwa in deren Mitte. Der Formkörper wird dann auf
eine Temperatur abgekühlt, die um mindestens 30°C geringer
als die niedrigste (123)-Phasenbildungstemperatur der
Schichten des Formkörpers ist, wodurch das Wachstum des
Kristalls resultiert.
Während der Formkörper der Wärmebehandlung unterzogen wird,
wird er gehalten, und Platin wird üblicherweise als Träger
verwendet; da jedoch die Komponenten der flüssigen Phase im
teilweise geschmolzenen Zustand, und zwar Ba- und Cu-Oxide,
äußerst reaktiv sind, wenn der Formkörper im teilweise ge
schmolzenen Zustand längere Zeit mit dem Pt-Träger in Kon
takt steht, variiert die Zusammensetzung der flüssigen
Phase oder diese Phase enthält Verunreinigungselemente, wo
durch die Kristallinität oder Supraleitereigenschaft beein
trächtigt wird.
Bei der vorliegenden Erfindung wird der Träger aus der
(123)-Phase selbst gefertigt. Zwischen dem Formkörper M
oder M′ und dem Träger werden ein weiterer Formkörper H der
(123)-Phase oder eine Vorstufe davon mit einer (123)-Pha
senbildungstemperatur oberhalb jeder (123)-Phasenbildungs
temperatur der Schichten des Formkörpers M oder M′ und ein
weiterer Formkörper L der (123)-Phase oder einer Vorstufe
davon mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur unterhalb
jeder (123)-Phasenbildungstemperatur der Schichten des
Formkörpers in der Reihenfolge Formkörper M oder M′ / Form
körper L / Formkörper H / Träger eingesetzt. Die Formkörper
H und L wirken als Sperre. Der Formkörper H wirkt als Sper
re, um den Strom der flüssigen Phase des Formkörpers M oder
M′ zum Träger zu verhindern, und der Formkörper L wirkt als
Sperre, um eine Hemmung des Kristallwachstums des Formkör
pers M durch einen Kristall der (123)-Phase zu verhindern,
der im Formkörper H gewachsen ist. Wenn die (123)-Phase der
Schicht des Formkörpers M oder M′, die dem Formkörper H am
nächsten ist, in ähnlicher Weise wie die Sperre des Form
körpers L wirkt, kann der Formkörper L weggelassen werden.
Durch die obengenannte Sperre wird der Einkristall wirksam
gezüchtet.
Der wie oben gezüchtete Kristall hat eine kubische Kri
stallstruktur, die dann in eine rhombische Kristallstruktur
umgewandelt wird, indem eine Abkühlung in einer oxidieren
den Atmosphäre von 800 auf 200°C vorgenommen wird, um
Sauerstoff zu absorbieren, und somit wird ein Supraleiter
gewonnen. Somit wird ein voluminöser Oxid-Supraleiter in
Form eines Einkristalls erhalten, und der hier genannte
Einkristall steht für einen Kristall, der aus einem einzel
nen Keim gezüchtet wurde, der keine Korngrenzen mit einem
großen Winkelgradienten enthält, der den supraleitenden
Strom verhindert. Es muß jedoch darauf hingewiesen werden,
daß der Kristall viele Kleinwinkelkorngrenzen enthalten
kann (weniger als 20).
RE2O3 (RE ist Dy, Ho oder Er), CuO und BaCuO2 wurden in
einer Zusammensetzung mit einem Molverhältnis von RE:Ba:Cu
von 11:19:28 vermischt, und außerdem wurde auf der Basis
des Gesamtgewichtes der Mischung Pt in einer Menge von 0,5
Gew.-% zugesetzt. Zuerst wurde eine Pulvermischung aus
Dy2O3, CuO, BaCuO2 und Pt in einer Richtung zu einem ersten
Formkörper mit einem Durchmesser von 20 mm und einer Dicke
von 10 mm geformt. Der erste Formkörper wurde in eine Form
gegeben, eine Pulvermischung aus Ho2O3, CuO, BaCuO2 und Pt
wurde über den ersten Formkörper in die gleiche Form ge
geben, und es wurde ein Formen in einer Richtung vorge
nommen, um den zweiten Formkörper mit einem Durchmesser von
35 mm und einer Dicke von 18 mm herzustellen. Außerdem wur
de ein ähnliches Verfahren wiederholt, wobei eine Pulvermi
schung aus Er2O3, CuO, BaCuO2 und Pt verwendet wurde, und
es wurde ein dritter Formkörper M mit einem Durchmesser von
50 mm und einer Dicke von 25 mm erhalten, wie es in Fig. 1
gezeigt ist.
Pulver von Yb2O3, BaO2 und CuO wurden in einem Verhältnis
von Sm:Ba:Cu von 13:17:24 vermischt und etwa 16 g dieser
gemischten Pulver wurden in einen Schmelztiegel aus Platin
gegeben und bei einer Temperatur von 1400°C 8 Minuten lang
in einem Ofen geschmolzen. Diese geschmolzenen Oxide wurden
auf eine Kupferplatte gegossen und mit einer weiteren Kup
ferplatte gepreßt, um den Formkörper H mit einer Dicke von
etwa 1,5 mm zu bilden. Unter Anwendung der gleichen Mate
rialien und Verfahren wie oben, außer daß Sm2O3 durch Yb2O3
ersetzt wurde, wurde der Formkörper L gebildet. Der Form
körper M wurde auf den Pt-Träger gegeben, wobei der Form
körper L und der Formkörper H dazwischen eingesetzt wurden
(Fig. 6).
Der Formkörper M wurde in 2 Stunden auf 1150°C erwärmt, 30
Minuten lang bei 1150°C gehalten und auf 1030°C abgekühlt.
Bei 1030°C wurde das Impfen mit einem Kristallkeim von
SmBa2Cu3O7-x der (123)-Phase durchgeführt. Dieser Kristall
keim wurde hergestellt, indem Sm2O3, BaO2 und CuO in einem
Verhältnis von Sm:Ba:Cu von 13:17:24 vermischt wurden, und
Pt in einer Menge von 0,5 Gew.-% zugesetzt wurde. Diese
Pulvermischung wurde in 5 Stunden auf 1150°C erwärmt und in
der Atmosphäre in 30 Stunden allmählich von 1070 auf 1050°C
abgekühlt, um einen Aufbau aus Kristallen zu erhalten, die
jeweils eine Größe von etwa 1 cm3 aufweisen. Ein Einkri
stall mit etwa 5 mm3 wurde von jedem Aufbau abgetrennt und
als Kristallkeim verwendet.
Nach dem Impfen wurde der Formkörper allmählich bei einer
durchschnittlichen Abnahmegeschwindigkeit der Temperatur
von 0,5°C/h von 1020 auf 940°C abgekühlt, um den Kristall
zu züchten. Dieser Kristall wurde dann auf Raumtemperatur
abgekühlt.
Der Kristall wurde einer Behandlung unterzogen, um Sauer
stoff zuzusetzen, indem er auf 800°C erwärmt und 150 Stun
den lang in einem Sauerstoffstrom auf 200°C abgekühlt
wurde. Somit wurde ein voluminöser Supraleiter in Form
eines Einkristalls gewonnen.
Das erhaltene Material wurde mit Spiegelglanz versehen und
durch ein optisches Mikroskop beobachtet (siehe Fig. 7A und
7B). Wie es in Fig. 7A gezeigt ist, haben die meisten
(211)-Phasen 31 eine Partikelgröße von 0,5 bis 2 µm und
sind in der (123)-Phase 32 mit etwa 20 bis 25 Vol.-% dis
pergiert. In Fig. 7B wurde die Kristallorientierung des vo
luminösen Kristalls (Formkörper M) geprüft, indem der Zwil
ling 33, der an der Grenzfläche zwischen dem voluminösen
Kristall und dem Formkörper L erscheint, beobachtet wurde,
und es wurde gefunden, daß die Kristallorientierung des
voluminösen Kristalls in einem Bereich in der Nähe des
Formkörpers L etwa die gleiche wie die des Kristallkeims
ist (die Orientierung der c-Achse des voluminösen Kristalls
ist mit der des Kristallkeims innerhalb von etwa ±20° aus
gerichtet). Somit wurde bestätigt, daß der voluminöse Kri
stall ein Einkristall ist.
Zum Vergleich wurde ein Formkörper mit der in Fig. 8 ge
zeigten Form aus den im obengenannten Beispiel 1 verwende
ten Ausgangsmaterialien hergestellt. In Fig. 8 hat die
obere Schicht 41a eine Dicke von 10 mm, die Schicht 41b
eine Dicke von 8 mm und die untere Schicht 41c eine Dicke
von 7 mm, und alle Schichten 41a, 41b und 41c haben einen
Durchmesser von 50 mm.
Unter Anwendung des gleichen Verfahrens wie in Beispiel 1
wurde der Formkörper erwärmt, geimpft, kristallisiert und
mit Sauerstoff geglüht.
Der gewonnene Kristall war kein Einkristall, und in einem
Abschnitt der oberen Schicht 41a, der vom Kristallkeim 42
entfernt war, trat eine Keimbildung auf, und der resultie
rende voluminöse Kristall umfaßte zwei Kristallkörner.
Unter Verwendung der in Tabelle 2 gezeigten Ausgangsmate
rialien und unter Anwendung des in Beispiel 1 verwendeten
Verfahrens wurden Formkörper hergestellt, und deren Kri
stallwachstum wurde durchgeführt, um einen Formkörper wie
in Fig. 4 herzustellen; jede der Schichten wurde gebildet
und einfach übereinander angeordnet.
Die erhaltenen voluminösen Supraleiter waren dem von Bei
spiel 1 ähnlich.
Claims (10)
1. Voluminöser Oxid-Supraleiter,
dadurch gekennzeichnet, daß er in Form
eines Einkristalls eines Komplexoxids von RE, Ba und Cu
vorliegt, worin RE mindestes ein Element der Gruppe
darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und
Lu besteht; wobei der Einkristall die Struktur einer
einkristallinen REBa₂Cu₃O7-x-(123)-Phase hat, in der
RE₂BaCuO₅-(211)-Phasen fein dispergiert sind; wobei der
Einkristall vom Mittelabschnitt nach außen aus dreidimensionalen
Schichten zusammengesetzt ist; jede der
Schichten ein RE-Element oder eine Zusammensetzung von
RE-Elementen umfaßt, die von denen der anderen Schichten
verschieden sind; wobei die Schichten in der Reihenfolge
angeordnet sind, daß die (123)-Phasenbildungstempera
turen der Schichten vom Mittelabschnitt nach außen all
mählich geringer werden.
2. Voluminöser Oxid-Supraleiter nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die (211)-
Phasen in einer Menge von nicht mehr als 50 Vol.-% der
gesamten Oxidphasen vorhanden sind und nicht weniger als
95% der Anzahl der Partikel der (211)-Phasen eine Par
tikelgröße von nicht mehr als 20 µm aufweisen.
3. Voluminöser Oxid-Supraleiter nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die (211)-
Phasen in einer Menge von nicht mehr als 50 Vol.-% der
gesamten Oxidphasen vorhanden sind und nicht weniger als
25% der Anzahl der Partikel der (211)-Phasen eine Par
tikelgröße von nicht mehr als 2 µm aufweisen.
4. Voluminöser Oxid-Supraleiter nach einem der vorstehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Einkristall außerdem mindestens ein Element aus Rh
mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-%
enthält.
5. Voluminöser Oxid-Supraleiter,
dadurch gekennzeichnet, daß er in Form
eines Einkristalls eines Komplexoxids von RE, Ba und Cu
vorliegt, worin RE mindestens ein Element der Gruppe
darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb
und Lu besteht; wobei der Einkristall die Struktur
einer einkristallinen REBa2Cu3O7-x-Phase hat, in der
RE2BaCuO5-Phasen fein dispergiert sind; wobei der
Einkristall aus übereinandergeordneten Schichten aufge
baut ist; jede Schicht ein RE-Element oder eine Zusam
mensetzung von RE-Elementen umfaßt, die von denen der
anderen Schichten verschieden sind; die Schichten
entsprechende (123)-Phasenbildungstemperaturen aufwei
sen, die in Richtung der Schicht allmählich geringer
werden; die Schichten in senkrechter Richtung zur
Schichtung entsprechende Schichtgrößen aufweisen, wobei
die Längen allmählich zunehmen, wenn die (123)-Pha
senbildungstemperatur der Schichten geringer werden.
6. Voluminöser Oxid-Supraleiter nach Anspruch 5,
dadurch gekennzeichnet, daß die (211)-
Phasen in einer Menge von nicht mehr als 50 Vol.-% der
gesamten Oxidphasen vorhanden sind und nicht weniger
als 95% der Anzahl der Partikel der (211)-Phasen eine
Partikelgröße von nicht mehr als 20 µm aufweisen.
7. Voluminöser Oxid-Supraleiter nach Anspruch 5 oder 6,
dadurch gekennzeichnet, daß die (211)-
Phasen in einer Menge von nicht mehr als 50 Vol.-% der
gesamten Oxidphasen vorhanden sind und nicht weniger
als 95% der Anzahl der Partikel der (211)-Phasen eine
Partikelgröße von nicht mehr als 2 µm aufweisen.
8. Voluminöser Oxid-Supraleiter nach einem der Ansprüche 5
bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Einkristall außerdem mindestens ein Element aus Rh mit
0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-%
enthält.
9. Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Oxid-Supra
leiters, gekennzeichnet durch:
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in einem Bereich, das von den Linien umgeben wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbinden, die außerdem mindestens ein Element aus Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmaterialien unterschiedliche Zusammensetzungen von RE, Ba und Cu haben, worin RE mindestens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Formkörper (M), der aus vom Mittelabschnitt nach außen dreidimensional angeordneten Schichten aufgebaut ist; wobei diese Schichten entsprechende Zusammensetzungen aufweisen, so daß ihre (123)-Phasenbildungstemperaturen (Tf) vom Mittelabschnitt nach außen allmählich geringer werden,
Bildung eines zweiten Formkörpers (H) des Ausgangsmate rials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf), die höher als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M) ist,
Bildung eines dritten Formkörpers (L) des Ausgangsmate rials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Hf ), die geringer als jede der (123)-Phasenbildungstem peraturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M) ist,
Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörper (M) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Form körper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im intermediären Formkörper (M) (211)-Phasen und flüssige Phasen gleichzeitig existieren,
Abkühlung dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die ge ringer als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwenden Keims und höher als jede der (123)- Phasenbildungstemperaturen des intermediären Formkör pers (M) ist, anschließendes
Impfen dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung des Aufbaus mit dem Kristallkeim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des intermediären Formkörpers (M) ist, bei einer Abküh lungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung des Kristalls in einer oxidierenden Atmo sphäre in einem Temperaturbereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzusetzen und einen voluminösen Oxid-Supraleiter von REBa₂Cu₃o7-x zu erhalten.
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in einem Bereich, das von den Linien umgeben wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbinden, die außerdem mindestens ein Element aus Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmaterialien unterschiedliche Zusammensetzungen von RE, Ba und Cu haben, worin RE mindestens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Formkörper (M), der aus vom Mittelabschnitt nach außen dreidimensional angeordneten Schichten aufgebaut ist; wobei diese Schichten entsprechende Zusammensetzungen aufweisen, so daß ihre (123)-Phasenbildungstemperaturen (Tf) vom Mittelabschnitt nach außen allmählich geringer werden,
Bildung eines zweiten Formkörpers (H) des Ausgangsmate rials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf), die höher als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M) ist,
Bildung eines dritten Formkörpers (L) des Ausgangsmate rials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Hf ), die geringer als jede der (123)-Phasenbildungstem peraturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M) ist,
Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörper (M) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Form körper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im intermediären Formkörper (M) (211)-Phasen und flüssige Phasen gleichzeitig existieren,
Abkühlung dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die ge ringer als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwenden Keims und höher als jede der (123)- Phasenbildungstemperaturen des intermediären Formkör pers (M) ist, anschließendes
Impfen dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung des Aufbaus mit dem Kristallkeim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des intermediären Formkörpers (M) ist, bei einer Abküh lungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung des Kristalls in einer oxidierenden Atmo sphäre in einem Temperaturbereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzusetzen und einen voluminösen Oxid-Supraleiter von REBa₂Cu₃o7-x zu erhalten.
10. Verfahren zur Herstellung eines voluminösen Oxid-Supra
leiters, gekennzeichnet durch:
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in dem Bereich, das von den Linien eingeschlossen wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbinden, und die außerdem mindestens ein Element von Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmate rialien unterschiedliche Zusammensetzungen von RE, Ba und Cu aufweisen, worin RE mindestens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Formkörper (M′), der in einer senkrechten Richtung zu dieser Schichtung aus übereinandergeordneten Schichten mit entsprechenden Zusammensetzungen und Größen aufgebaut ist, so daß die (123)-Phasenbildungstempera turen (Tf) der Schichten in Richtung dieser Schichtung allmählich abnehmen und die Größen der Schichten allmählich zunehmen,
Bildung eines zweiten Formkörpers (H) des Ausgangs materials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf), die größer als jede der (123)-Phasenbildungstem peraturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M′) ist,
Bildung eines dritten Formkörper (L) des Ausgangsmate rials, der eine (123)-Phasenbildungstemperatur (Hf) hat, die geringer als jede der (123)-Phasenbildungs temperaturen der Schichten des intermediären Formkör pers (M′) ist,
Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörpers (M′) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Form körper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im intermediären Formkörper (M′) die (211)-Phasen und die flüssigen Phasen gleichzeitig existieren,
Abkühlen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die gerin ger als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwendenden Keims und höher als jede der (123)-Pha senbildungstemperaturen des intermediär geformten Kör pers (M′) ist, anschließende
Impfung dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung dieses Aufbaus mit dem Kristall keim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des intermediären Formkörpers (M′) ist, bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung dieses Kristalls in einer oxidierenden Atmo sphäre bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzufügen und einen voluminösen Oxid-Supraleiter aus REBa2Cu3O7-x zu erhalten.
Herstellung einer Vielzahl von Ausgangsmaterialien mit einer Zusammensetzung mit einem (RE:Ba:Cu)-Verhältnis in dem Bereich, das von den Linien eingeschlossen wird, die (30:33:37), (15:38:47), (15:30:55) und (30:25:45) verbinden, und die außerdem mindestens ein Element von Rh mit 0,001 bis 2,0 Gew.-% und Pt mit 0,05 bis 5,0 Gew.-% enthalten; wobei die Vielzahl der Ausgangsmate rialien unterschiedliche Zusammensetzungen von RE, Ba und Cu aufweisen, worin RE mindestens ein Element der Gruppe darstellt, die aus Y, Sm, Eu, Gd, Dy, Ho, Er, Tm, Yb und Lu besteht,
Formen der Ausgangsmaterialien zu einem intermediären Formkörper (M′), der in einer senkrechten Richtung zu dieser Schichtung aus übereinandergeordneten Schichten mit entsprechenden Zusammensetzungen und Größen aufgebaut ist, so daß die (123)-Phasenbildungstempera turen (Tf) der Schichten in Richtung dieser Schichtung allmählich abnehmen und die Größen der Schichten allmählich zunehmen,
Bildung eines zweiten Formkörpers (H) des Ausgangs materials mit einer (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf), die größer als jede der (123)-Phasenbildungstem peraturen der Schichten des intermediären Formkörpers (M′) ist,
Bildung eines dritten Formkörper (L) des Ausgangsmate rials, der eine (123)-Phasenbildungstemperatur (Hf) hat, die geringer als jede der (123)-Phasenbildungs temperaturen der Schichten des intermediären Formkör pers (M′) ist,
Bildung eines Aufbaus aus dem intermediären Formkörpers (M′) / dem zweiten Formkörper (L) / dem ersten Form körper (H) / einem Träger in dieser Reihenfolge,
Erwärmen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, bei der im intermediären Formkörper (M′) die (211)-Phasen und die flüssigen Phasen gleichzeitig existieren,
Abkühlen dieses Aufbaus auf eine Temperatur, die gerin ger als die (123)-Phasenbildungstemperatur (Tf) des zu verwendenden Keims und höher als jede der (123)-Pha senbildungstemperaturen des intermediär geformten Kör pers (M′) ist, anschließende
Impfung dieses Aufbaus mit einem Kristallkeim,
allmähliche Abkühlung dieses Aufbaus mit dem Kristall keim auf eine Temperatur, die um mindestens 30°C geringer als jede der (123)-Phasenbildungstemperaturen (Hf) des intermediären Formkörpers (M′) ist, bei einer Abkühlungsgeschwindigkeit von nicht mehr als 20°C/h, um einen Kristall zu züchten, und
Behandlung dieses Kristalls in einer oxidierenden Atmo sphäre bei einer Temperatur im Bereich von 800 bis 200°C, um dem Kristall Sauerstoff hinzuzufügen und einen voluminösen Oxid-Supraleiter aus REBa2Cu3O7-x zu erhalten.
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19601771C1 (de) * | 1996-01-19 | 1997-04-10 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Herstellung von optimierten, schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis des Hochtemperatursupraleiters YBa¶2¶Cu¶3¶O¶7¶ (YBCO) |
WO2000052768A1 (de) * | 1999-02-27 | 2000-09-08 | Nexans Superconductors Gmbh | Verfahren zum vergüten eines supraleitermaterials mit hoher remanenzinduktion, vergütetes supraleitermaterial und dessen verwendung |
DE10111778B4 (de) * | 2000-03-10 | 2008-01-10 | Nippon Steel Corp. | Supraleiter-Zwischenprodukt und seine Verwendung |
Families Citing this family (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH06321695A (ja) * | 1993-05-10 | 1994-11-22 | Kokusai Chodendo Sangyo Gijutsu Kenkyu Center | Y123型結晶構造を有する酸化物結晶膜及び膜積層体 |
US5776864A (en) * | 1995-01-12 | 1998-07-07 | The University Of Chicago | Large single domain 123 material produced by seeding with single crystal rare earth barium copper oxide single crystals |
AU4748096A (en) * | 1995-01-12 | 1996-07-31 | University Of Chicago, The | Large single domain 123 material produced by seeding with single crystal rare earth barium copper oxide single crystals |
FR2744715B1 (fr) * | 1996-01-05 | 2003-01-24 | Univ Princeton | Procede de production de monocristaux supraconducteurs ceramiques |
JP2967154B2 (ja) * | 1996-08-02 | 1999-10-25 | 同和鉱業株式会社 | Agを含み結晶方位の揃った酸化物超電導体及びその製造方法 |
US6256521B1 (en) | 1997-09-16 | 2001-07-03 | Ut-Battelle, Llc | Preferentially oriented, High temperature superconductors by seeding and a method for their preparation |
JP4660326B2 (ja) * | 2005-09-08 | 2011-03-30 | 新日本製鐵株式会社 | 酸化物超電導材料の製造方法およびその前駆体支持用基材 |
JP4806742B2 (ja) * | 2005-11-07 | 2011-11-02 | アイシン精機株式会社 | 磁場発生装置及び核磁気共鳴装置 |
JP2013136815A (ja) * | 2011-12-28 | 2013-07-11 | Fujikura Ltd | レーザーアブレーション用ターゲットとそれを用いた酸化物超電導線材の製造方法および酸化物超電導線材 |
CN105420811A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-03-23 | 上海交通大学 | 利用片状rebco单晶生长rebco准单晶的方法 |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991019029A1 (en) * | 1990-06-07 | 1991-12-12 | Nippon Steel Corporation | Oxide superconductor and production thereof |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6464731A (en) * | 1987-08-31 | 1989-03-10 | Sharp Kk | Feeding device for fastener parts |
JPH02153803A (ja) * | 1988-06-06 | 1990-06-13 | Nippon Steel Corp | 酸化物超電導バルク材料およびその製造方法 |
US5084436A (en) * | 1989-01-31 | 1992-01-28 | Asahi Glass Company Ltd. | Oriented superconductor containing a dispersed non-superconducting phase |
JP2688455B2 (ja) * | 1990-12-20 | 1997-12-10 | 財団法人国際超電導産業技術研究センター | 希土類系酸化物超電導体及びその製造方法 |
-
1991
- 1991-12-20 JP JP3354469A patent/JP2838742B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
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- 1992-12-18 FR FR9215295A patent/FR2685978B1/fr not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1991019029A1 (en) * | 1990-06-07 | 1991-12-12 | Nippon Steel Corporation | Oxide superconductor and production thereof |
EP0486698A1 (de) * | 1990-06-07 | 1992-05-27 | Nippon Steel Corporation | Oxidsupraleiter und dessen herstellung |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19601771C1 (de) * | 1996-01-19 | 1997-04-10 | Karlsruhe Forschzent | Verfahren zur Herstellung von optimierten, schmelztexturierten Volumenproben auf der Basis des Hochtemperatursupraleiters YBa¶2¶Cu¶3¶O¶7¶ (YBCO) |
WO2000052768A1 (de) * | 1999-02-27 | 2000-09-08 | Nexans Superconductors Gmbh | Verfahren zum vergüten eines supraleitermaterials mit hoher remanenzinduktion, vergütetes supraleitermaterial und dessen verwendung |
US6830839B1 (en) | 1999-02-27 | 2004-12-14 | Nexans Superconductors Gmbh | Method for coating a semiconductor material using high remanent induction, coated superconductor material and the use thereof |
DE10111778B4 (de) * | 2000-03-10 | 2008-01-10 | Nippon Steel Corp. | Supraleiter-Zwischenprodukt und seine Verwendung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
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DE4243053C2 (de) | 2001-07-19 |
JP2838742B2 (ja) | 1998-12-16 |
US5571776A (en) | 1996-11-05 |
GB2262519B (en) | 1995-05-17 |
GB2262519A (en) | 1993-06-23 |
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GB9226151D0 (en) | 1993-02-10 |
FR2685978A1 (fr) | 1993-07-09 |
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