FR2616012A1 - Process for optimising the superconducting properties of compounds of the Ba2YCu3O7- delta type - Google Patents
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Abstract
Description
La présente invention concerne un procédé d'optimisation des propriétés supraconductrices de composés du type Ba2YCu307 S
La supraconductivité au-dessus de la température d'ébullition de l'azote a récemment été découverte dans le diagramme de phases Ba#Yy CuzOn (M. K.WU et col. Phys. Rev. Lett. 58(1987)908) et il est admis que la phase supraconductrice est Ba2YCu307 ;. La supraconductivité apparaît également à une température très voisine lors de la substitution de l'yttrium par le scandium ou par des terres-rares.The present invention relates to a method for optimizing the superconductive properties of compounds of the Ba2YCu307 S type.
Superconductivity above the boiling point of nitrogen has recently been discovered in the Ba # Yy CuzOn phase diagram (MKWU et al. Phys. Rev. Lett. 58 (1987) 908) and it is recognized that the superconductive phase is Ba2YCu307;. Superconductivity also appears at a very similar temperature during the substitution of yttrium by scandium or by rare earths.
Cependant, les résultats de diverses mesures mettent en évidence, dans le mode inductif, une largeur de transition extrêmement grande (35 à 55 K) qui laisse suspecter une forte hétérogénéité des échantillons étudiés. Ces résultats ont été obtenus en général pour des échantillons refroidis rapidement à partir de la température de synthèse. However, the results of various measurements show, in the inductive mode, an extremely large transition width (35 to 55 K) which suggests a strong heterogeneity of the samples studied. These results were generally obtained for samples cooled rapidly from the synthesis temperature.
L'intérêt technologique présenté par ce type de matériaux en vue de leur utilisation par exemple sous forme de couches minces ou de fils est fortement limité par ce problème.The technological interest presented by this type of material with a view to their use for example in the form of thin layers or of wires is greatly limited by this problem.
La présente invention s'est précisément fixée pour but de mettre au point un procédé visant à obtenir des échantillons de tels matériaux supraconducteurs, pour lesquels tout le volome présente des propriétés homogènes. The present invention has precisely set itself the aim of developing a process aimed at obtaining samples of such superconductive materials, for which the entire volume has homogeneous properties.
Selon la caractéristique essentielle de la présente invention, le procédé d'optimisation des propriétés supraconductrices de composés du type Ba2YCu307 où l'yttrium peut être remplacé partiellement ou en totalité par le scandium ou une terre-rare et/ou le baryum peut être remplacé partiellement ou en totalité par le strontium, est caractérisé en ce que, après obtention dudit composé, ce dernier est soumis à un traitement thermique final dans une gamme de température comprise entre 360 et 5000C, sous une atmosphère ayant une teneur suffisante en oxygène. According to the essential characteristic of the present invention, the method for optimizing the superconductive properties of compounds of the Ba2YCu307 type where the yttrium can be replaced partially or entirely by scandium or a rare earth and / or barium can be partially replaced or entirely by strontium, is characterized in that, after obtaining said compound, the latter is subjected to a final heat treatment in a temperature range between 360 and 5000C, under an atmosphere having a sufficient oxygen content.
D'autres caractéristiques et avantages du procédé d'optimisation conforme à la présente invention seront décrits ci-après notamment en référence à un exemple particulier de mise en oeuvre donné à titre de simple illustration. Other characteristics and advantages of the optimization method according to the present invention will be described below in particular with reference to a particular example of implementation given by way of simple illustration.
L'invention a pour objet de définir un procédé d'obtention de matériaux répondant à ces critères. The object of the invention is to define a process for obtaining materials which meet these criteria.
Dans l'exemple particulier choisi, des poudres de Ba2YCu 30n ont été préparées à partir de Y203, BaC03 et CuO, pris dans les proportions stoechiométriques. In the particular example chosen, powders of Ba2YCu 30n were prepared from Y203, BaC03 and CuO, taken in stoichiometric proportions.
Il convient de noter que d'autres produits de départ pourraient également être utilisés, à partir du moment où ils sont susceptibles de conduire aux oxydes correspondants par calcination. Le mélange a été broyé en phase humide (alcool ou acétone) pour améliorer son homogénéité et traité 2 heures à 9700C dans des récipients de platine ou, de préférence d'alumine frittée.En vue d'effectuer des mesures d'inductance mutuelle, technique beaucoup plus sensible à la pureté et à l'homogénéité des échantillons que les mesures résistives, des pastilles (diamètre 3,5 mm x longueur environ 4 mm et de masse identique 150 mg) ont été réalisées par pressage uniaxial à froid, et frittées 2 heures à 970 C, trempées à l'air, puis recuites 2 heures à 650 C, afin que le matériau soit cristallisé dans sa variété orthorhombique, stable au-dessous de 7000C environ, puis à nouveau trempées à l'air. It should be noted that other starting materials could also be used, from the moment when they are likely to lead to the corresponding oxides by calcination. The mixture was ground in the wet phase (alcohol or acetone) to improve its homogeneity and treated for 2 hours at 9700C in platinum or, preferably sintered alumina containers. In order to carry out mutual inductance measurements, technique much more sensitive to the purity and homogeneity of the samples than the resistive measurements, pellets (diameter 3.5 mm x length approximately 4 mm and identical mass 150 mg) were produced by cold uniaxial pressing, and sintered 2 hours at 970 C, air quenched, then annealed 2 hours at 650 C, so that the material is crystallized in its orthorhombic variety, stable below about 7000C, then again air quenched.
De telles pastilles ne révèlent aucune supraconductivité au-dessus de 77 K. Une étude en ATD (analyse thermique différentielle) a permis de mettre en évidence un pic aux environs de 470 C. Une étude des conditions de recuit a permis d'optimiser les propriétés supraconductrices d'un tel matériau. Such pellets do not reveal any superconductivity above 77 K. A study in ATD (differential thermal analysis) made it possible to highlight a peak around 470 C. A study of the annealing conditions made it possible to optimize the properties superconductors of such a material.
Ainsi, ces pastillés ont ensuite été soumises à des recuits d'une durée d'environ deux heures à des températures variées, suivis d'une trempe à l'air destinée en particulier à figer les propriétés de l'échantillon étudié. Thus, these pellets were then subjected to annealing lasting approximately two hours at various temperatures, followed by air quenching intended in particular to freeze the properties of the sample studied.
* Les figures la à lc annexées montrent que les courbes caractéris
tiques de la transition supraconductrice, enregistrées par
inductance mutuelle, sont fortement affectées par ladite
température de recuit. Ce phénomène est d'ailleurs réversible. On
démontre ainsi
1) qu'il est possible de contrôler la température de transition
d'un échantillon par le choix de la température de son
dernier recuit
2) que les échantillons présentent une transition étroite, et
que par conséquent les matériaux présentant de fortes
largeurs de transition sont des mélanges, au moins au sens
des propriétés supraconductrices. * The attached figures la to lc show that the characteristic curves
ticks of the superconducting transition, recorded by
mutual inductance, are strongly affected by said
annealing temperature. This phenomenon is also reversible. We
thus demonstrates
1) it is possible to control the transition temperature
a sample by choosing the sound temperature
last annealing
2) that the samples have a narrow transition, and
that therefore materials with strong
transition widths are mixtures, at least in the sense
superconductive properties.
* Les courbes des figures 2a et 2b annexées donnent un
exemple de la cinétique obtenue lors d'un traitement
isotherme dans les conditions préférées de l'inventiqn. Il va
de soi que cette cinétique, déterminée pour la géométrie
précisée ci-dessus, est susceptible d'être notablement
modifiée pour des dimensions différentes des échantillons.* The curves in Figures 2a and 2b attached give a
example of the kinetics obtained during a treatment
isothermal under the preferred conditions of the invention. he goes
of itself that this kinetics, determined for geometry
specified above, is likely to be significantly
modified for different dimensions of the samples.
Ces résultats peuvent être interprétés en relation avec une modulation homogène du taux d'oxygène dans les lacunes du matériau. These results can be interpreted in relation to a homogeneous modulation of the oxygen level in the vacancies of the material.
On voit que dans l'exemple choisi, un échantillon complètement supraconducteur et homogène peut être obtenu par un traitement thermique final dans un domaine de température comprise entre 360 et 5000C, suivi d'un refroidissement rapide. Les résultats optimaux sont obtenus dans le domaine de température comprise entre 420 et 460 C, et plus particulièrement aux environ de 440 C. Dans cet exemple une largeur de transition de 2,5 K seulement a pu être atteinte. La durée exacte de ce traitement thermique final dépend bien entendu du volume du matériau traité l'essentiel étant d'atteindre pendant une durée suffisante la température par exemple de 4400C en tout point du matériau. Pour des échantillons de dimensions normales, une durée maximale de 2 heures s'est avérée suffisante. We see that in the example chosen, a completely superconductive and homogeneous sample can be obtained by a final heat treatment in a temperature range between 360 and 5000C, followed by rapid cooling. Optimal results are obtained in the temperature range between 420 and 460 C, and more particularly around 440 C. In this example, a transition width of only 2.5 K has been reached. The exact duration of this final heat treatment obviously depends on the volume of the material treated, the essential being to reach, for a sufficient time, the temperature for example of 4400C at any point of the material. For samples of normal dimensions, a maximum duration of 2 hours has proved to be sufficient.
Le traitement thermique final a généralement été suivi d'un refroidissement rapide du composé à la température ordinaire. Toutefois, il est apparu qu'un refroidissement lent n'affectait pas de façon significative les propriétés supraconductrices des échantillons préparés. The final heat treatment was generally followed by rapid cooling of the compound to room temperature. However, it appeared that slow cooling did not significantly affect the superconductive properties of the samples prepared.
Comme il est apparent que ce traitement thermique permet de contrôler la stoechiométrie en oxygène qui elle-même contrôle les propriétés supraconductrices, il est clair que ce traitement est également applicable dans le cas de composés où l'yttrium et/ou le baryum sont substitués partiellement ou en totalité par un autre élément. As it is apparent that this heat treatment makes it possible to control the oxygen stoichiometry which itself controls the superconductive properties, it is clear that this treatment is also applicable in the case of compounds where the yttrium and / or the barium are partially substituted or entirely by another element.
Selon un mode de mise en oeuvre préféré de l'invention, tous les traitements thermiques décrits ci-dessus sont effectués à l'air. According to a preferred embodiment of the invention, all the heat treatments described above are carried out in air.
Il va de soi que la présente invention ne se limite pas à l'exemple particulier décrit ci-dessus, mais s'étend au contraire à toutes les variantes. Ainsi, entre autres, il est possible de remplacer l'air par une atmosphère d'oxygène, pur ou mélangé à d'autres gaz, choisie de façon à ce que la pression, totale ou partielle, d'oxygène reste suffisante pour assurer l'insertion d'oxygène. Dans le cas particulier d'échantillons pour lesquels la phase supraconductrice ne peut pas être placée efficacement au contact de l'atmosphère oxydant (par exemple lors de la fabrication de filaments supraconducteurs), on peut générer l'oxygène in situ à partir d'un peroxyde approprié, par exemple à partir d'un peroxyde de baryum. It goes without saying that the present invention is not limited to the particular example described above, but on the contrary extends to all variants. Thus, among other things, it is possible to replace the air with an atmosphere of oxygen, pure or mixed with other gases, chosen so that the pressure, total or partial, of oxygen remains sufficient to ensure the of oxygen. In the particular case of samples for which the superconductive phase cannot be placed effectively in contact with the oxidizing atmosphere (for example during the manufacture of superconductive filaments), it is possible to generate the oxygen in situ from a suitable peroxide, for example from a barium peroxide.
Claims (6)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8707315A FR2616012B1 (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | METHOD FOR OPTIMIZING THE SUPERCONDUCTIVE PROPERTIES OF BA2YCU307-D COMPOUNDS |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR8707315A FR2616012B1 (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | METHOD FOR OPTIMIZING THE SUPERCONDUCTIVE PROPERTIES OF BA2YCU307-D COMPOUNDS |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2616012A1 true FR2616012A1 (en) | 1988-12-02 |
| FR2616012B1 FR2616012B1 (en) | 1991-03-29 |
Family
ID=9351413
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR8707315A Expired - Fee Related FR2616012B1 (en) | 1987-05-25 | 1987-05-25 | METHOD FOR OPTIMIZING THE SUPERCONDUCTIVE PROPERTIES OF BA2YCU307-D COMPOUNDS |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2616012B1 (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0286372A2 (en) * | 1987-04-07 | 1988-10-12 | Fujikura Ltd. | Oxide superconductor and manufacturing method thereof |
| EP0301952A2 (en) * | 1987-07-25 | 1989-02-01 | Sumitomo Electric Industries Limited | Compound oxide superconducting material and method for preparing the same |
| EP0301958A2 (en) * | 1987-07-26 | 1989-02-01 | Sumitomo Electric Industries Limited | Superconducting material and a method for preparing the same |
-
1987
- 1987-05-25 FR FR8707315A patent/FR2616012B1/en not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
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| SCIENCE, vol. 235, 13 mars 1987, pages 1373-1376, Lancaster, US; J.M. TARASCON et al.: "Superconductivity at 40 K in the oxygen-defect perovskites La2-xSrxCu04-y" * |
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| EP0301958A2 (en) * | 1987-07-26 | 1989-02-01 | Sumitomo Electric Industries Limited | Superconducting material and a method for preparing the same |
| EP0301958A3 (en) * | 1987-07-26 | 1990-08-16 | Sumitomo Electric Industries Limited | Superconducting material and a method for preparing the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR2616012B1 (en) | 1991-03-29 |
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