FR2681181A1 - Process for texturising a YBa2Cu3O7-x wire - Google Patents
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Abstract
Description
Procédé de texturation d'un fil en YBa2Cu307,x
La présente invention concerne un procédé de texturation d'un fil en YBa2Cu307,,. Texturing process for a YBa2Cu307 wire, x
The present invention relates to a process for texturing a YBa2Cu307 ,, yarn.
On connaît divers procédés pour réaliser des fils en YBa2Cu307-x (phase 123). Various methods are known for making YBa2Cu307-x wires (phase 123).
Selon un premier procédé, on remplit un tube d'argent avec de la poudre 123, on effectue un pressage et un tirage, mais les courants critiques obtenus sont insuffisants pour les applications industrielles (2.103 A/cm2 à 77K). According to a first method, a tube of silver is filled with powder 123, a pressing and a drawing are carried out, but the critical currents obtained are insufficient for industrial applications (2.103 A / cm 2 at 77K).
Selon un second procédé, on part d'une suspension de poudre 123, on opère par extrusion et frittage, mais là encore les courants critiques obtenus sont insuffisants pour les applications industrielles (2.103 A/cm2 à 77K)
Selon un troisième procédé on opère par solidification dirigée. Dans un four on réalise une fusion de zone sur un échantillon 123 puis une croissance et une texturation à partir de la partie fondue (Melt Textured Growth).According to a second method, one starts from a powder suspension 123, one operates by extrusion and sintering, but again the critical currents obtained are insufficient for industrial applications (2.103 A / cm2 at 77K)
According to a third method, operation is carried out by directed solidification. In a furnace, a zone fusion is carried out on a sample 123, then a growth and a texturing from the melted part (Melt Textured Growth).
Les échantillons ainsi élaborés sont de taille insuffisante pour les applications industrielles. The samples thus produced are of insufficient size for industrial applications.
Le quatrième procédé est décrit par X.P. JIANG, J.G. The fourth method is described by X.P. JIANG, J.G.
HUANG et al dans Supercond. Sci. Technol. 1 n 3 (1988) p.HUANG et al in Supercond. Sci. Technol. 1 no 3 (1988) p.
102 à 106. Il s'agit de la méthode dite LHPG (Laser Heated
Pedestal Growth) mettant en oeuvre deux lasers C02 pour l'obtention d'une zone fondue sur un échantillon comprenant deux baguettes, l'une constituant une source de matière et l'autre un germe pour le tirage.102 to 106. This is the so-called LHPG (Laser Heated) method
Pedestal Growth) using two C02 lasers to obtain a molten area on a sample comprising two rods, one constituting a source of material and the other a seed for drawing.
La composition initiale YBa2,5Cu40x est choisie de façon à compenser l'évaporation du cuivre au cours du tirage; ceci laisse à penser que la température de la zone fondue est supérieure à 12000 C. La vitesse de tirage est comprise entre 6 et 600 mm/heure.The initial composition YBa2.5Cu40x is chosen so as to compensate for the evaporation of the copper during the drawing; this suggests that the temperature of the molten zone is greater than 12000 C. The drawing speed is between 6 and 600 mm / hour.
Les auteurs, après tirage, obtiennent un matériau polyphasé contenant majoritairement de la phase verte 211 (Y2BaCuO5) mais très peu de phase 123. La phase verte est texturée mais les cristaux de 211 sont séparés les uns des autres, notamment par la phase BaCu02. La phase 123 est restaurée par un recuit de longue durée dans un four entre 850 et 9000C. The authors, after printing, obtain a polyphase material mainly containing green phase 211 (Y2BaCuO5) but very little phase 123. The green phase is textured but the crystals of 211 are separated from each other, in particular by the BaCu02 phase. Phase 123 is restored by long-term annealing in an oven between 850 and 9000C.
Les conditions opératoires divulguées dans cet article ne permettent donc pas d'obtenir un fil texturé de composition 123. The operating conditions disclosed in this article therefore do not allow a textured yarn of composition 123 to be obtained.
La présente invention a pour but d'utiliser la méthode
LHPG qui vient d'être évoquée mais de manière à réaliser directement et en continu un fil texturé en phase 123, pouvant transporter de fortes densités de courant.The object of the present invention is to use the method
LHPG which has just been mentioned but so as to directly and continuously produce a textured wire in phase 123, which can carry high current densities.
La présente invention a pour objet un procédé de texturation d'un fil en YBa2Cu307x par la méthode dite LHPG (Laser Heated Pedestal Growth), caractérisé par le fait - que l'on part d'un fil extrudé de composition stoechiométrique 123, - que l'on fond à l'aide d'un faisceau laser une zone dudit fil, de hauteur prédéterminée, portée à une température comprise entre 1015-C et 11000 C, avec un gradient de température dans le fil à l'interface solide-liquide supérieur à 2000 C/cm - que l'on déplace le fil suivant son axe à une vitesse inférieure à 6 mm par heure. The present invention relates to a process for texturing a YBa2Cu307x wire by the so-called LHPG (Laser Heated Pedestal Growth) method, characterized by the fact that - one starts with an extruded wire of stoichiometric composition 123, - that a zone of said wire, of predetermined height, brought to a temperature between 1015-C and 11000 C, with a laser beam, is melted with a temperature gradient in the wire at the solid-liquid interface greater than 2000 C / cm - that the wire is moved along its axis at a speed less than 6 mm per hour.
La température de fusion de ladite zone, inférieure à 1100 C permet d'éviter les problèmes d'évaporation de cuivre. Cette température est avantageusement voisine de 1040"C. The melting temperature of said zone, less than 1100 ° C., makes it possible to avoid the problems of copper evaporation. This temperature is advantageously close to 1040 "C.
La vitesse de déplacement longitudinale du fil est par exemple de l'ordre de 2,5 mm par heure. The longitudinal displacement speed of the wire is for example of the order of 2.5 mm per hour.
Au cours du processus de fusion-texturation laser selon l'invention, la température maximale de la zone fondue décroît jusqu'à environ 10150C (atteinte au bout d'une heure par exemple) puis se stabilise. Ceci correspond théoriquement à une évolution de la composition du liquide de la zone fondue vers L(ml) où m1 est le point associé à la transformation péritectique, selon le schéma:
211 + L(m1) --- > 123, à 1015"C avec
211 = Y2BaCuO5 (phase verte)
123 = YBa2CU307-x
Par la mise en oeuvre de diaphragmes sur le faisceau laser, on accroît le gradient thermique dans le fil au niveau des interfaces avec la zone fondue.During the laser melting-texturing process according to the invention, the maximum temperature of the molten zone decreases to around 10150C (reached after one hour for example) then stabilizes. This theoretically corresponds to an evolution of the composition of the liquid from the molten zone towards L (ml) where m1 is the point associated with the peritectic transformation, according to the diagram:
211 + L (m1) ---> 123, at 1015 "C with
211 = Y2BaCuO5 (green phase)
123 = YBa2CU307-x
By using diaphragms on the laser beam, the thermal gradient in the wire is increased at the interfaces with the molten zone.
C'est grâce à ce gradient thermique associé à une vitesse de translation très faible du fil que l'on obtient une recristallisation dirigée de la phase 123 dans une proportion (vis-à-vis de la phase verte) très supérieure à celle des procédés antérieurs. It is thanks to this thermal gradient associated with a very low translation speed of the wire that a directed recrystallization of the phase 123 is obtained in a proportion (with respect to the green phase) much greater than that of the processes. earlier.
En outre les plans cristallographiques (ab) sont disposés dans l'axe du fil, ce qui est favorable au transport d'intensités de courant élevées. In addition, the crystallographic planes (ab) are arranged in the axis of the wire, which is favorable for the transport of high current intensities.
D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront au cours de la description suivante d'un mode de réalisation donné à titre illustratif mais nullement limitatif. Dans le dessin annexé:
- La figure 1 est une vue très schématique illustrant la mise en oeuvre du procédé selon l'invention.Other characteristics and advantages of the present invention will appear during the following description of an embodiment given by way of illustration but in no way limitative. In the attached drawing:
- Figure 1 is a very schematic view illustrating the implementation of the method according to the invention.
- La figure 2 est un schéma de l'extrémité du fil traité, agrandie (X10) montrant l'évolution du procédé de texturation. - Figure 2 is a diagram of the end of the treated yarn, enlarged (X10) showing the evolution of the texturing process.
On voit dans la figure 1, un fil 1 en matériau présentant la stoechiométrie 123, d'un diamètre égal à 0,8 mm, obtenu par extrusion et traité thermiquement à une température inférieure à 8400C conformément à la demande de brevet européen EP-A- 0405352. We see in Figure 1, a wire 1 of material having the stoichiometry 123, with a diameter equal to 0.8 mm, obtained by extrusion and heat treated at a temperature below 8400C in accordance with European patent application EP-A - 0405352.
Un faisceau 2 issu d'un laser CO2 émettant à 10,6 m passe à travers un diaphragme schématisé par deux lames à faces parallèles (3, 4), ajustant le diamètre du faisceau de sortie 5 de manière à fournir une puissance de 50 Watts. Le faisceau 5 porte une zone 10 du fil 1 de hauteur 2 mm environ, à une température de 10400 C. Cette température peut être mesurée à l'aide d'un pyromètre optique
A titre indicatif, la vitesse de déplacement du fil dans le sens de la flèche 6 le long de son axe 7 est de 2,5 mm par heure. L'homogénéisation de la température de la zone 10 peut être obtenue par une rotation de fil 1 sur lui-même autour de son axe 7; mais il est préférable de mettre en oeuvre un système optique (non illustré) créant un chauffage annulaire de la zone 10.A beam 2 from a CO2 laser emitting at 10.6 m passes through a diaphragm shown diagrammatically by two blades with parallel faces (3, 4), adjusting the diameter of the output beam 5 so as to provide a power of 50 Watts . The bundle 5 carries an area 10 of the wire 1 of height 2 mm approximately, at a temperature of 10400 C. This temperature can be measured using an optical pyrometer
As an indication, the speed of movement of the wire in the direction of arrow 6 along its axis 7 is 2.5 mm per hour. The homogenization of the temperature of zone 10 can be obtained by a rotation of wire 1 on itself around its axis 7; but it is preferable to use an optical system (not illustrated) creating an annular heating of the zone 10.
Une collerette 11 apparaît au-dessus de la zone 10 au cours du chauffage. Sa forme atteint un état stationnaire au bout d'une heure.A collar 11 appears above the zone 10 during heating. Its shape reaches a stationary state after one hour.
Le fil texturé 12 obtenu après traitement a un diamètre légèrement supérieur à celui de fil 1, de l'ordre de 1 mm à 1,4 mm. The textured yarn 12 obtained after treatment has a diameter slightly greater than that of yarn 1, of the order of 1 mm to 1.4 mm.
Le schéma de la figure 2 montre de manière plus détaillée l'évolution du procédé de texturation à partir de l'extrémité 100 du fil 1. On retrouve dans le schéma la zone fondue 10, la collerette il et on a reférencé trois régions 101, 102, 103 entre l'extrémité 100 et la collerette 11 pour expliciter le processus de fusion-texturation. Les références 11 et 12 de la figure 1 recouvrent les zones 102 et 103 de la figure 2. The diagram in FIG. 2 shows in more detail the evolution of the texturing process from the end 100 of the wire 1. We find in the diagram the molten zone 10, the flange it and we have referenced three regions 101, 102, 103 between the end 100 and the collar 11 to explain the fusion-texturing process. The references 11 and 12 in FIG. 1 cover the zones 102 and 103 in FIG. 2.
La région 101, correspondant au début du processus, est polydomaine et riche en phase verte. Elle sera éliminée ultérieurement car sa structure ne correspond pas à la structure recherchée. Son analyse cristallographique permet de localiser un germe qui donnera naissance à la région suivante 102 monodomaine; l'analyse montre aussi l'existence d'un domaine qui s'amenuise avant d'être rejeté de la région 102. Region 101, corresponding to the start of the process, is polydomain and rich in green phase. It will be eliminated later because its structure does not correspond to the desired structure. Its crystallographic analysis makes it possible to locate a germ which will give birth to the following region 102 monodomain; the analysis also shows the existence of a domain which shrinks before being rejected from the region 102.
La région 102 est monodomaine et sa texture couvre tout le diamètre du fil. Les plans (ab) des cristaux croissent parallèlement entre eux et approximativement dans l'axe du fil. Au cours de la texturation, la proportion de la phase verte est très réduite par rapport à celle que l'on obtient habituellement. Ainsi si on note:
1moy = dimension maximale moyenne des grains de phase verte
s = surface moyenne d'un grain de phase verte assimilé à un rectangle
d5 = densité surfacique de phase verte
S = surface de fil texturé examinée
N = nombre de grains considérés
d5 = Nxs/S.Region 102 is single domain and its texture covers the entire diameter of the wire. The planes (ab) of the crystals grow parallel to each other and approximately in the axis of the wire. During texturing, the proportion of the green phase is very small compared to that usually obtained. So if we note:
1moy = average maximum size of the green phase grains
s = average surface of a grain of green phase assimilated to a rectangle
d5 = surface density of green phase
S = surface of textured yarn examined
N = number of grains considered
d5 = Nxs / S.
On a mesuré
1moy = 2,2 ym
s = 2,4 ym2
d5 = 9,8%
Cette valeur de d5 est plus faible que les valeurs généralement obtenues par les procédés de l'art antérieur (20% à 30%).We measured
1 mean = 2.2 ym
s = 2.4 ym2
d5 = 9.8%
This value of d5 is lower than the values generally obtained by the methods of the prior art (20% to 30%).
La région 103 comporte deux zones 10 et 15. Region 103 has two zones 10 and 15.
La zone fondue proprement dite 10, de hauter 2 mm environ, est suivie de la zone 15, de hauteur 7 mm environ, avec un interface 16 où le gradient de température est très élevé (de l'ordre de.2.105 "C/mm). La zone 15 correspond à la nucléation de la phase 211 puis à la transformation péritectique rappelée plus haut
211 + L(m1) --- > 123, transformation donnant lieu à des germes texturés.The actual molten zone 10, about 2 mm high, is followed by zone 15, about 7 mm high, with an interface 16 where the temperature gradient is very high (of the order of 2.105 "C / mm Zone 15 corresponds to the nucleation of phase 211 and then to the peritectic transformation mentioned above
211 + L (m1) ---> 123, transformation giving rise to textured germs.
Bien entendu l'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. On pourra, sans sortir du cadre de l'invention, modifier les paramètres dans les fourchettes indiquées. Le laser utilisé peut être un autre laser bien adapté à la fusion considérée, par exemple un laser YAG (1,06 ym). Of course, the invention is not limited to the embodiment which has just been described. Without departing from the scope of the invention, the parameters can be modified within the ranges indicated. The laser used may be another laser well suited to the fusion in question, for example a YAG laser (1.06 μm).
Claims (4)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9200868A FR2681181A1 (en) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | Process for texturising a YBa2Cu3O7-x wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9200868A FR2681181A1 (en) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | Process for texturising a YBa2Cu3O7-x wire |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| FR2681181A1 true FR2681181A1 (en) | 1993-03-12 |
Family
ID=9426029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| FR9200868A Pending FR2681181A1 (en) | 1992-01-28 | 1992-01-28 | Process for texturising a YBa2Cu3O7-x wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| FR (1) | FR2681181A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10543061B2 (en) | 2014-10-03 | 2020-01-28 | 3M Innovative Properties Company | Methods for managing the scattering of incident light and articles created therefrom |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0202895A2 (en) * | 1985-05-16 | 1986-11-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing compound superconductors |
| WO1989012031A1 (en) * | 1988-06-01 | 1989-12-14 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junio | Superconducting fibers and method of manufacture |
| WO1991013467A1 (en) * | 1990-02-20 | 1991-09-05 | Hoechst Aktiengesellschaft | Process for producing rod-like bodies of high-temperature superconductive material |
-
1992
- 1992-01-28 FR FR9200868A patent/FR2681181A1/en active Pending
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0202895A2 (en) * | 1985-05-16 | 1986-11-26 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing compound superconductors |
| WO1989012031A1 (en) * | 1988-06-01 | 1989-12-14 | The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junio | Superconducting fibers and method of manufacture |
| WO1991013467A1 (en) * | 1990-02-20 | 1991-09-05 | Hoechst Aktiengesellschaft | Process for producing rod-like bodies of high-temperature superconductive material |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| CRYOGENICS SUPPLEMENT vol. 30, Septembre 1990, GUILDFORD GB pages 841 - 845 ZHANG JINCANG ET AL. 'HIGH Tc SUPERCONDUCTING FIBERS FABRICATED BY LHPG METHOD' * |
| PHYSICA C vol. 170, no. 5/6, 1 Octobre 1990, AMSTERDAM NL pages 427 - 430 TOMOKO GOTO ET AL. 'Zone melting of suspension spun Bi2Sr2Ca1Cu2Ox filament' * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US10543061B2 (en) | 2014-10-03 | 2020-01-28 | 3M Innovative Properties Company | Methods for managing the scattering of incident light and articles created therefrom |
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