DE69405341T2 - Artikel mit supraleitendem intermetallischen Material - Google Patents

Artikel mit supraleitendem intermetallischen Material

Info

Publication number
DE69405341T2
DE69405341T2 DE69405341T DE69405341T DE69405341T2 DE 69405341 T2 DE69405341 T2 DE 69405341T2 DE 69405341 T DE69405341 T DE 69405341T DE 69405341 T DE69405341 T DE 69405341T DE 69405341 T2 DE69405341 T2 DE 69405341T2
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
superconducting
sample
intermetallic
article
composition
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.)
Expired - Lifetime
Application number
DE69405341T
Other languages
English (en)
Other versions
DE69405341D1 (de
Inventor
Robert Joseph Cava
James Joseph Krajewski
Theo Siegrist
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
AT&T Corp
Original Assignee
AT&T Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from US08/143,419 external-priority patent/US5413755A/en
Priority claimed from US08/165,143 external-priority patent/US6096263A/en
Application filed by AT&T Corp filed Critical AT&T Corp
Publication of DE69405341D1 publication Critical patent/DE69405341D1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE69405341T2 publication Critical patent/DE69405341T2/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/58—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides
    • C04B35/5805—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on borides, nitrides, i.e. nitrides, oxynitrides, carbonitrides or oxycarbonitrides or silicides based on borides
    • 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
    • C04B35/515—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics
    • C04B35/5156—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on non-oxide ceramics based on rare earth compounds
    • 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
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/653—Processes involving a melting step
    • 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
    • H10N60/80—Constructional details
    • H10N60/85—Superconducting active materials
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S420/00—Alloys or metallic compositions
    • Y10S420/901—Superconductive
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/80—Material per se process of making same
    • Y10S505/801—Composition
    • Y10S505/805—Alloy or metallic

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Description

    Gebiet der Erfindung
  • Diese Anmeldung betrifft supraleitendende Verbindungen, insbesondere intermetallische supraleitende Verbindungen.
    • Hintergrund der Erfindung
  • Vor der kürzlichen Entdeckung von auf Kupferoxid basierenden Supraleitern waren die Materialien mit den höchsten supraleitenden kritischen Temperaturen (Tc) auf Niob und Vanadin basierende intermetallische Verbindungen mit dem "A15" Strukturtyp. Diese basieren auf der Stöchiometrie A&sub3;B mit den frühesten, 1953 entdeckten Beispielen V&sub3;Si (Tc = 17K) und Nb&sub3;Sn (Tc = 18K). TcS in der Nähe von 20K werden nur für auf Nb basierende Materialien erhalten, mit dem rekordhohen Tc von 23K für Nb&sub3;Ge, das nur in gesputterten dünnen Filmen, nicht als Schüttgut erhältlich ist. Das höchste bekannte Tc für Schüttgut ist 20,7K für Nb&sub3;Ga. Die Existenz dieser und vieler anderer auf Nb basierender Supraleiter mit niedrigeren TcS haben zu dem allgemeinen Glauben geführt, daß intermetallische Supraleiter für beste Ergebnisse Nb im chemischen System enthalten sollten.
  • Die supraleitenden Magnete, die derzeit umfangreiche Verwendung in Maschinen wie bspw. MIR Scannern finden, verwenden auf Nb basierende Legierungsdrähte, aber die Herstellung von Schüttgut-Materialien mit sehr hohen Tcs im A15 Strukturtyp hat sich als schwierig erwiesen. Im Hinblick auf diese Schwierigkeit wären alternative intermetallische supraleitende Materialien mit hohen Tcs von bedeutendem Interesse. Obwohl von den Tcs solcher intermetallischer Supraleiter erwartet werden könnte, daß sie niedriger sind als die der auf Kupferoxid basierenden keramischen Supraleiter, legen die bessere Verarbeitbarkeit und Herstellmöglichkeit von Metallen, zusammen mit der Wahrscheinlichkeit von guten supraleitenden kritischen Strömen mögliche Vorteile gegenüber keramischen Materialien für die Verwendung bei niedrigen Temperaturen nahe.
  • Obwohl die Tcs von Boridsupraleitern des Standes der Technik niedrig sind, weniger als 12K, ist umfangreich darüber spekuliert worden, daß die niedrige Masse von Bor in der Gegenwart von Hochfrequenzgitterschwingungen resultieren könnte, und folglich der Möglichkeit von relativ hohen Tcs. Kürzlich wurden Anzeichen von Supraleitfähigkeit in einer Y- Ni-Borid Verbindung entdeckt. Vgl. C. Mazumdar et al., Solid State Communications, Band 87(5), S. 413-416. Ein frisch entdecktes Y-Ni-Borid, eine intermetallische Verbindung, wurde durch Schmelzen von Y, Ni und B in einem Lichtbogenofen in einem Nenn-Atomverhältnis von 1:4:1 gebildet und hatte ein Tc (Einsatz (Onset)) von etwa 12K. Es gab jedoch keine hohe Supraleitfähigkeit in den Proben.
  • Im Hinblick auf die große Bedeutung von intermetallischen supraleitenden Verbindungen wäre eine neue solche Verbindung sowohl wissenschaftlich als auch technologisch von großem Interesse. Diese Anmeldung offenbart solche Verbindungen.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gegenstand zur Verfügung gestellt, wie er in Anspruch 1 definiert ist.
    • Glossar und Definitionen
  • Eine "intermetallische" Verbindung ist eine Verbindung, die im wesentlichen nur aus (zwei oder mehr) metallischen Elementen besteht. Bor (B) und Kohlenstoff (C) werden in diesem Zusammenhang als metallische Elemente betrachtet.
  • Mit einer Probe von supraleitendem Material sind typischerweise mehrere "Übergangstemperaturen" Tc verbunden. Unter diesen sind Tc (Einsatz (Onset)) und Tc (R=0). Das erstere ist die höchste Temperatur, bei der ein Anzeichen für Supraleitfähigkeit beobachtbar ist, und das letztere ist die höchste Temperatur, bei der der DC-elektrische Widerstand der Probe innerhalb der Meßgenauigkeit im wesentlichen Null ist. Tc (Einsatz (Onset)) gilt für alle geeigneten experimentellen Techniken, wie z.B. Widerstandsmessungen oder magnetische Messungen.
    • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Fig. 1 und 3-6 zeigen magnetische Suszeptibilitätsdaten von beispielhaften Zusammensetzungen gemäß der vorliegenden Erfindung; und
  • Fig. 2 zeigt derzeit bevorzugte Verbindungen im Zusammensetzungsbereich Y-Pd-B.
    • Die Erfindung
  • Wir haben einen neuen intermetallischen Supraleiter gefunden, der eine überraschend hohe Übergangstemperatur hat, bspw.22,6K in einer Schüttgutprobe, höher als die von Schüttgut-Nb&sub3;Ge, in der Tat höher als die irgendeiner anderen intermetallischen Verbindung als Schüttgut. Die Erfindung wird durch die Ansprüche definiert.
  • Die Erfindung ist verkörpert in einem Gegenstand, der eine Menge eines Materials umfaßt, das Supraleitung aufweist. Das Material ist ein intermetallisches Material, daß zusätzlich zu Bor und zumindest einer kleinen Menge Kohlenstoff, M' und M umfaßt, wobei M' ein oder mehrere Übergangsmetalle, und M ein oder mehrere Elemente ausgewählt aus Y und den Seltenen Erden-Lanthaniden (Atomzahl 57-71) ist. In bevorzugten Ausführungsformen ist die chemische Zusammensetzung des Materials so gewählt, daß das Material eine kritische Temperatur Tc (Einsatz (Onset)) von 20K oder höher hat.
  • Typische Ausführungsformen der Erfindung umfassen Material der allgemeinen Formel MyM'zBx'Cx, wobei 0,5≤ y ≤ 1,5; 20≤ z ≤ 6; 1≤ x' ≤ 4 ist, und x:x' im Bereich von 0,05-2 liegt. Beispiele für M' sind Ni, Pd und Pt, und beispielhafte M sind Y und die Seltenen Erden-Lanthaniden, bspw. Im, Er, Ho, Lu, Tb, Sm, Ce und La.
  • Beispielhaft für den neue Supraleiter ist Material der allgemeinen Zusammensetzung, das 1,5; 4,5 und 4 Formeleinheiten von Y, Pd bzw. B, plus eine kleine Menge Kohlenstoff enthält, für das man ein Tc (Einsatz (Onset)) von 22,6K gefunden hat. Die Größe der diamagnetischen Response einer Probe war bezeichnend für die Gegenwart von ungefähr 0,5 Volumen-% supraleitenden Materials in einer nicht supraleitenden Matrix.
  • Eine Ausführungsform der neuen supraleitenden Verbindung wurde hergestellt durch Mischung von elementarem Y, Pd und B (Reinheit mindestens 99,9%) im gewünschten Atomverhältnis, z.B., 1,5:4,5:4. Die Startmaterialien lagen in Form von groben Pulvern, kleinen Brocken oder Metallspänen vor. Die Mischung, beispielhaft 1 Gramm, wurde durch bekannte Mittel in eine kleine Tablette gepreßt. Die Tablette wurde in einer handelüblichen Apparatur (Centorr Furnaces, Nashua, N.H.) unter einer Argonatmosphäre im Lichtbogen geschmolzen. Nach Verfestigung und Kühlung wurde die erhaltene Linse umgedreht und erneut unter im wesentlichen gleichen Bedingungen geschmolzen. Dieser Schmelzprozeß wurde einmal wiederholt, kann aber öfter wiederholt werden, um die Homogenität der Probe zu gewährleisten. Nach Abschluß des Prozesses der Herstellung der intermetallischen Probe wurde ein Teil der Probe mit herkömmlichen Mitteln getestet (AC-Suszeptibilität, Lakeshore Model 7000 Suszeptibilitätsmesser. Fig. 1 zeigt beispielhafte Resultate, erhalten von 0,3188 g Material der nominalen Zusammensetzung Y1,5Pd4,6B4 plus einer kleinen Menge Kohlenstoff, hergestellt wie oben beschrieben. Die Daten zeigen, daß das besipielhafte Material ein Tc (Einsatz (Onset)) von 22,6K hat, wobei ungefähr die Hälfte eines Prozentes des gesamten Materials supraleitend ist.
  • Das oben offenbarte Y:Pd:B-Atomverhältnis (1,5:4,5:4) ist nur beispielhaft. Fig. 2 zeigt den Zusammensetzungsbereich des Y-Pd-B-Systems in konventioneller Form. Das Gebiet der Zusammensetzungsphase, die, entsprechend unseres derzeitigen Verständnisses, die bevorzugten Zusammensetzungen gemäß der Erfindung enthält, ist das Gebiet A, das durch die Linie 20 eingeschlossen wird.
  • Die Zugabe von mehr als Spurenmengen von C bspw. zu Y-Pd-B kann nützliche Effekte haben, einschließlich einer wesentlichen Zunahme in dem Anteil der Probe, die supraleitend ist, und möglicherweise eine moderate Zunahme von Tc (Einsatz (Onset)). Tatsächlich glauben wir derzeit, aufgrund unserer Untersuchung von im Lichtbogen geschmolzenen Materialproben im quaternären System Y-Pd-B-c, daß die Gegenwart von Kohlenstoff für das Auftreten von Schüttgut-Supraleitung in diesem und anderen erfindungsgemäßen Systemen notwendig ist.
  • Beispielhaft wurden die Proben durch Schmelzen im Lichtbogen hergestellt. Die Startmaterialien waren kommerziell erhältliche Y-Späne (99,9% Reinheit), Pd-Pulver 099199% Reinheit), grobkörniges C (99,99% Reinheit), und Bor-Pulver (99,6% Reinheit, größte Verunreinigung 0,17% C). Proben von ungefähr 0,6 bis 0,75 g Gesamtgewicht wurden zuerst in Tabletten von 6,4 mm (0,25 inch) Durchmesser gepreßt. Die Tabletten wurden dann im Lichtbogen unter Argon auf einer wassergekühlten Standard-Kupferlötpfanne geschmolzen. Das Schmelzen wurde bis zu zweimal oder mehr wiederholt, wobei die Linsen zwischen dem Schmelzen umgedreht wurden. Beispielhaft wurde Supraleitung für auf solche Weise hergestellte Proben beobachtet, die einen relativ niedrigen Kohlenstoffgehalt haben. Die Fachleute werden verstehen, daß die Zusammensetzung der Phase (oder Phasen), die für die beobachtete Supraleitung verantwortlich sind, von der Nennzusammensetzung der supraleitenden Proben abweichen können.
  • Beispielhaft zeigten Proben der Nennzusammensetzung YPd&sub5;B&sub3;Cx (0,3≤ x ≤ 0,4) große magnetische Abschirmungsanteile bis zu ungefähr 80% und große Inhibitionsanteile des magnetischen Flusses (Meissner-Effekt), 10-15% dessen, was für einen idealen Diamagneten erwartet wurde. Wie Fachleute wissen, stellt der Meissner-Effekt-Anteil aufgrund von Fluß- Pinning-Effekten eine Untergrenze zu der aktuellen Fraktion der in der Probe vorhandenen supraleitenden Phase dar.
  • Fig. 3 zeigt beispielhafte Magnetisierungsdaten gegen die Temperatur für eine Probe der Zusammensetzung YPD&sub5;B&sub3;C0,35, hergestellt wie oben beschrieben. Die Bezugsziffer 30 bezieht sich auf die Abschirmungskurve, und 31 bezieht sich auf die Meissner-Effekt-Kurve. Die erstere erreichte einen Wert von ungefähr 75% (des Signals, das von einem korrespondierenden idealen Diamagnet erwartet wurde) bei 5K, und die letztere erreichte einen Wert von ungefähr 10% (ebenfalls des Signals, das von dem idealen Diamagnet erwartet wurde) bei dieser Temperatur. Die Messungen wurden mit einem kommerziell erhältlichen (Quantum Design) SQUID Magnetometer in üblicher Weise mit einem angelegten Feld von 1600 Ampere Windungen/m (20 Oe) durchgeführt. Die Ergebnisse deuten auf ein Tc (Einsatz (Onset)) von ungefähr 22,5K. Annliche Ergebnisse wurden für andere Proben erhalten, die einen Y-, Pd- und B-Gehalt innerhalb des Gebietes A von Fig. 2 hatten. Beispielhaft liegt der Kohlenstoffgehalt im Bereich von 5-200% des (atomaren) Borgehalts.
  • Wir haben auch den DC-Widerstand von verschiedenen Proben gemessen. So hatte bspw. eine Probe der Nennzusammensetzung YPD&sub5;B&sub3;C0,35 einen Raumtemperatur-Widerstand von ungefähr 200µΩ cm, mit einem relativ geringen Widerstandsverlust während des Kühlens bis die Einsatz (Onset)-Temperatur erreicht wird. Tc (Einsatz (Onset)) betrug ungefähr 23K, die 10-90%-Übergangsweite betrug 0,3K.
  • Wärmebehandlung nach der Verfestigung der Schmelze beeinflusst die supraleitenden Eigenschaften des resultierenden Materials. So resultiert bspw. das Tempern einer (in eine Ta-Folie gewickelte) supraleitenden Probe während zwei Tagen bei 900ºC in einem abgeschlossenen, evakuierten Quarzrohr in einem vollständigen Verlust der Supraleitung.
  • Proben wurden auch hergestellt durch Schmelzen einer Probe der (vorher hergestellten) ternären (unter Weglassung von C) oder quaternären (einschließlich C) Legierung auf einem Kohlenstoffblock (Volumen ungefähr 2 cm³), der auf die Kupferlötpfanne gelegt wurde. Dieser Aufbau resultierte in einem langsameren Kühlen der Probe, da der erhitzte Kohlenstoffblock verhältnismäßig langsam abkühlte. Diese Präparationstechnik erlaubte jedoch keine genaue Kontrolle des Kohlenstoffgehalts des resultierenden Materials, da Kohlenstoff vom Block wahrscheinlich in die Probe eingebaut wird.
  • Fig. 4 zeigt magnetische Abschirmungsdaten für eine Probe, die durch Schmelzen von vorgeschmolzenem ternären Material einer Nennzusammensetzung Y1,25Pd4,5B4,25 auf einem Kohlenstoffblock wie oben beschrieben hergestellt wurde. Die Probe hatte ein Tc (Einsatz (Onset)) von ungefähr 23K, die höchste Temperatur, bei der irgendeine Schüttgutintermetallische Probe bis heute Supraleitung gezeigt hat.
  • Obwohl die derzeit bevorzugten Verbindungen zu dem System Y-Pd-B-C gehören, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt. So haben wir bspw. gefunden, daß einige Materialien der Nennzusammensetzung LuyNizBx'Cx, oder YyNizBx'Cx (0,5 ≤ y ≤ 1,5; 2 ≤ z ≤ 6; 1 ≤ x' ≤ 4; und x:x' im Bereich 0,05-2), synthetisiert wie oben beschrieben, Schüttgut- Supraleiter mit Tc (Einsatz (Onset)) im Bereich von 14-17K waren. Lu-Ni-B-C und Y-Ni-B-C Proben blieben supraleitend nach einem Tempern bei 900ºC im Vakuum. Fig. 5 zeigt Daten der magnetischen Suszeptibilität (Meissner-Effekt) für eine beispielhafte Probe der Nennzusammensetzung LuNi&sub4;B&sub3;C und dem Gewicht 0,13 g. Man glaubt, daß der Buckel bei ungefähr 15K auf Fluxtrapping zurückzuführen ist.
  • Wir haben auch gefunden, daß quaternäre intermetallische Verbindungen der Nennzusammensetzung LnNi&sub2;B&sub2;C (Ln ist Y und/oder eine Seltene Erde (z.B. Im, Er, Ho und/oder Lu), das kompatibel mit Supraleitung in der Verbindung ist) im wesentlichen einphasiges supraleitendes Material sein kann. Die supraleitende Phase hat, zumindest in LuNi&sub2;B&sub2;C und YNi&sub2;B&sub2;C, tetragonale Symmetrie, mit einer Elementarzelle der Dimensionen a 0,346 nm, c 1,063 nm, bzw. a 0,353 nm, c 1,057 nm. Die "Seltenen Erden" sind die Elemente der Atomzahl 57-71.
  • Sehr gut geformte Einkristalle der Zusammensetzung LuNi&sub2;B&sub2;C wurden direkt aus der Schmelze der Nennzusammensetzung LuNi&sub4;B&sub3;C erhalten. Die Kristalle wurden in der verfestigten Schmelze mit fein kristallisiertem Ni&sub2;B und kleinen Mengen einer dritten Phase gemischt. Schmelzen der Nennzusammensetzung LuNi&sub2;B&sub2;C verfestigten sich nicht als Einzelphase, was darauf schließen läßt, daß der neue Supraleiter kein kongruenter Schmelzer ist. Angemessenes Tempern (z.B., in einem evakuierten Quarzrohr, 1 oder 2 Nächte bei 1050-1100ºC) kann jedoch im wesentlichen in einer einzelnen Phase Supraleitermaterial resultieren (< 10 Volumen-% von anderen Phasen, sogar weniger als 2 Volumen-% anderer Phasen).
  • Die neue Phase bildete sich für Ln = Y, Im, Er, Ho, Lu, Tb, Sm, Ce und La. Verbindungen mit anderen Seltenen Erden sind bis jetzt noch nicht untersucht worden, könnten aber auch die neue Phase bilden. Supraleitung wurde sowohl für nichtmagnetische Ln (Y und Lu) als auch für magnetische Ln (Tm, Er, Ho) beobachtet. Die Verbindung zeiget keine Supraleitung über 4,2K für andere Ln als Y, Lu, Im, Er und Ho. Es kann jedoch nicht ausgeschlossen werden, daß andere präparative Methoden in supraleitendem LnNi&sub2;B&sub2;C für eine oder mehrere der anderen Seltenen Erden resultieren könnten.
  • Fig. 6 zeigt beispielhafte Magnetisierungsdaten als Funktion der Temperatur für im wesentlichen einzelphasige polykristalline Proben von LnNi&sub2;B&sub2;C und Yni&sub2;B&sub2;C. Die Magnetisierung wurde mit einem konventionellen SQUID Magnetometer in einem Feld von 1600 Ampere Windungen/m (20 Oe) gemessen. Die Pfeile zeigen die Richtung der Temperaturänderung an. Wenn das Feld gekühlt wird, entsprechen die Flußausstoßwerte (Meissner-Effekt) ungefähr 10% von denen, die für perfekten Diamagnetismus erwartet werden, was zeigt, daß die Supraleitung ein Masseneffekt ist. Die Magnetisierung wurde ebenfalls nach Kühlung im feldlosen Zustand gemessen. Die Resultate zeigten eine magnetische Abschirmung von etwa 100% des Wertes, der für perfekten Diamagnetismus erwartet wurde.
  • Die Existenz von Hysterese zwischen feldloser Kühlung und Feldkühlung zeigt, daß die neuen Materialien Supraleiter vom Typ II sind. Die Schärfe der supraleitenden Übergänge (Tc = 16,6K für LuNi&sub2;B&sub2;C und 15,6K für YNi&sub2;B&sub2;C; die 10-90% Übergangsweiten liegen typischerweise etwa bei 0,5K) zeigen einen hohen Grad von Materialeinheitlichkeit.
  • Abschirmungs- und Meissner-Effekt-Messungen für LnNi&sub2;B&sub2;C, wobei Ln eine magnetische Seltene Erde wie bspw. Im ist, zeigten Ergebnisse ähnlich denen von Fig. 6. Diese Verbindungen mit "magnetischen Seltenen Erden" hatten jedoch wesentlich niedrigere Tc-Werte, 8,0; 10,5 und 11,0K für Ln = Ho, Er bzw. Tm. Dies legt nahe, daß die magnetischen f- Elektronen "pair-breaking" sind.
  • Proben der neuen intermetallischen Verbindungen wurden im wesentlichen wie oben beschrieben hergestellt. Beispielhaft wurden Ln-Metallspäne oder sublimierte Dendriten (Reinheit von 3N oder 4N), Ni-Pulver (4N), und grobkörniges C (4N) und Bor (99,6%) -Pulver in stöchiometrischen Verhältnissen (d.h. 1:2:2:1 molar) gemischt. Proben von 0,75 g Gewicht wurden in Tabletten von 6,4 mm (0,25 Zoll) Durchmesser durch konventionelle Mittel gepreßt. Eine gegebene Tablette wurde dann im Lichtbogen unter Argon auf einer wassergekühlten Standard- Kupferlötpfanne geschmolzen. Das Schmelzen wurde zweimal wiederholt, wobei die Tablette zwischen den Schmelzvorgängen umgedreht wurde. Eine auf diese Weise hergestellte Probe wurde in Ta-Folie gewickelt, in einem evakuierten Qurazrohr eingeschlossen und für eine längere Zeit (z.B. 16 bis 48 Stunden) bei einer Temperatur von 1050-1100ºC getempert. Diese Vorgehensweise resultierte typischerweise in im wesentlichen einphasigem, polykristallinem supraleitendem Material (für Ln = Y, Tm, Er, Ho und Lu).
  • Wir vermuten, daß nicht nur im wesentlichen einphasiges, sondern auch mehrphasiges Material gemäß der Erfindung von kommerziellem Interesse sein wird. Daher wird eine Abweichung von bis zu ± 25 Atom-% (wünschenswerterweise ± 10 Atom-% nicht überschreitend) von der formelmäßigen Menge jedes enthaltenen Elements ins Auge gefaßt.
  • Wir haben auch gefunden, daß intermetallische Verbindungen der zusammensetzung LaPt&sub2;B&sub2;C und YPt&sub2;B&sub2;C eine supraleitende übergangstemperatur von 11K bzw. 9K haben. Diese Verbindungen können im wesentlichen wie oben beschrieben hergestellt werden.
  • Es wird erwartet, daß Material gemäß der Erfindung nützlich für im wesentlichen alle derzeit vorhersehbaren Anwendungen für Schüttgut-Supraleitermaterial, z.B., magnetische Abschirmungen und Stromleiter sein wird.

Claims (7)

1. Gegenstand umfassend eine Menge eines Materials, das Supraleitung aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material ein intermetallisches Material einer Gesamtzusammensetzung MyM'zBx'Cx ist, wobei M' eines oder mehrere von Ni, Pd, und Pt ist und M eines oder mehrere der Elemente ist, die ausgewählt sind aus Y und den Seltenen Erden- Lanthaniden (Atomzahl 57 - 71), und wobei 0,5 &le; y &le; 1,5, 2 &le; z &le; 6, 1 &le; x' &le; 4 ist und wobei x:x' im Bereich von 0,05 - 2,0 liegt.
2. Gegenstand nach Anspruch 1, bei welchem das Material eine Gesamtzusammensetzung hat, die ausgewählt ist, um eine supraleitende übergangstemperatur Tc (Einsatz, Onset), von wenigstens 20 K zu erhalten.
3. Gegenstand nach Anspruch 1, bei welchem das Material ein Mehrphasenmaterial ist.
4. Gegenstand nach einem der Ansprüche von 1 bis 3, bei welchem M ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Y, Tm, Er, Ho, Lu, Tb, Sm, Ce und La.
5. Gegenstand nach Anspruch 1, bei welchem M' Pd ist und M Y ist, und Pd, Y und B so ausgewählt sind, daß diese im Bereich A des Y-Pd-B-Zusammensetzungsraums von Fig. 2 der Zeichnungen liegen.
6. Gegenstand nach Anspruch 1, bei welchem M' Ni ist und M ausgewählt ist aus der Gruppe, die aus Y und den Seltenen Erden-Lanthaniden besteht und wobei y, z, x' und x 1, 2, 2 bzw. 1 betragen.
7. Gegenstand nach Anspruch 6, bei welchem M aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Y, Tm, Er, Ho, Lu, Tb, Sm, Ce und La besteht.
DE69405341T 1993-10-26 1994-10-19 Artikel mit supraleitendem intermetallischen Material Expired - Lifetime DE69405341T2 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US08/143,419 US5413755A (en) 1993-10-26 1993-10-26 Article comprising an intermetallic superconducting material
US08/165,143 US6096263A (en) 1993-10-26 1993-12-10 Article comprising an intermetallic superconductor material
US08/177,837 US5470530A (en) 1993-10-26 1994-01-05 Article comprising an intermetallic superconductor material

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE69405341D1 DE69405341D1 (de) 1997-10-09
DE69405341T2 true DE69405341T2 (de) 1998-03-19

Family

ID=27385923

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE69405341T Expired - Lifetime DE69405341T2 (de) 1993-10-26 1994-10-19 Artikel mit supraleitendem intermetallischen Material

Country Status (4)

Country Link
US (1) US5470530A (de)
EP (1) EP0650204B1 (de)
JP (1) JPH07216481A (de)
DE (1) DE69405341T2 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6096263A (en) * 1993-10-26 2000-08-01 Lucent Technologies Inc. Article comprising an intermetallic superconductor material
DE19609983A1 (de) * 1996-03-14 1997-09-18 Dresden Ev Inst Festkoerper Verfahren zur Herstellung von Supraleiterformkörpern
US7018954B2 (en) * 2001-03-09 2006-03-28 American Superconductor Corporation Processing of magnesium-boride superconductors
US20030036482A1 (en) * 2001-07-05 2003-02-20 American Superconductor Corporation Processing of magnesium-boride superconductors

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4264358A (en) * 1979-02-12 1981-04-28 California Institute Of Technology Semiconducting glasses with flux pinning inclusions

Also Published As

Publication number Publication date
DE69405341D1 (de) 1997-10-09
EP0650204B1 (de) 1997-09-03
US5470530A (en) 1995-11-28
EP0650204A1 (de) 1995-04-26
JPH07216481A (ja) 1995-08-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Webb et al. Superconductivity above 20 K in stoichiometric Nb3Ga
DE68908215T2 (de) Einrichtungen und Systeme, basierend auf supraleitenden Materialien.
Yang et al. Structural and magnetic properties of Y (Mn1− xFex) 12
DE69423082T2 (de) Supraleiter und Verfahren zu dessen Herstellung
DE68922920T2 (de) Hochtemperatursupraleitendes Oxyd.
DE68902853T2 (de) Wachstum von supraleitermaterial aus einer flussmittel-schmelze, sowie fertigungsartikel.
DE3854358T2 (de) Supraleitendes Oxid.
DE69121457T2 (de) Supraleitendes Oxid und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69405341T2 (de) Artikel mit supraleitendem intermetallischen Material
DE68914817T2 (de) Oxydisches supraleitendes Material, dessen Herstellungsprozess und Anwendung.
DE69232051T2 (de) Material aus Metalloxid
Naomi et al. Superlattice formation in zirconium-carbon system
DE69120840T2 (de) Supraleiter auf Thalliumbasis substituiert durch seltene Erden
DE69224064T2 (de) Verfahren zur herstellung von formkörpern aus hochtemperatursupraleitern mit hohen kritischen stromdichten
Khan Variation of lattice parameters with composition of the RCo5 permanent magnets
DE68929157T2 (de) Oxidisches supraleitendes Material und Verfahren zur seiner Herstellung
EP0303813B1 (de) Supraleiter mit hohem kritischen Strom
DE68905696T2 (de) Verfahren zur herstellung eines thallium enthaltenden supraleiters.
DE69031375T2 (de) Verfahren zur Herstellung eines hoch Tc supraleitenden Materials und nach dem Verfahren hergestellter Artikel
US5413755A (en) Article comprising an intermetallic superconducting material
Komatsu et al. High-T/sub c/superconducting glass ceramics based on the Bi-Ca-Sr-Cu-O system
DE10307643B4 (de) Hochtemperatursupraleitender Körper und Verfahren zu dessen Herstellung
DE10359131B4 (de) Hochtemperatursupraleitender Körper und Verfahren zu dessen Herstellung
US5482917A (en) T1-M-Cu-O-F superconductors
DE2144747B2 (de) Supraleitende Materialien vom A tief 3 B-Typ mit hoher Sprungtemperatur

Legal Events

Date Code Title Description
8364 No opposition during term of opposition