JPH04193714A - 酸化物複合材料及びその製造方法 - Google Patents

酸化物複合材料及びその製造方法

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JPH04193714A
JPH04193714A JP2324594A JP32459490A JPH04193714A JP H04193714 A JPH04193714 A JP H04193714A JP 2324594 A JP2324594 A JP 2324594A JP 32459490 A JP32459490 A JP 32459490A JP H04193714 A JPH04193714 A JP H04193714A
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JP
Japan
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uniformly
composite material
phase
oxide composite
dispersed
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JP2324594A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Fujimoto
浩之 藤本
Masahito Murakami
雅人 村上
Hisaji Koyama
央二 小山
Naoki Koshizuka
直己 腰塚
Toru Shiobara
融 塩原
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.)
KOKUSAI CHODENDO SANGYO GIJUTSU KENKYU CENTER
Railway Technical Research Institute
Shikoku Electric Power Co Inc
Nippon Steel Corp
Original Assignee
KOKUSAI CHODENDO SANGYO GIJUTSU KENKYU CENTER
Railway Technical Research Institute
Shikoku Electric Power Co Inc
Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、破壊靭性値の高い酸化物複合材料及びその製
造方法に関し、特に、123(正方品)相内部に微細な
RE2BaCuO5(REはYを含む希土類元素)が均
一 (ほぼ均一を含む)に分散している酸化物複合材料
及びそのの製造方法に関するものである。
〔従来技術〕
構造材料として使用するには機械的強度が低くて実用化
が困難であった酸化物、窒化物及び炭化物などのセラミ
ックスにおいては、近年、第2相としての粒子、ウィス
カー、繊維などを7トリツクス中に分散させることによ
って材料を複合化してその機械的強度を向上させている
構造材料としての基本的特性の中でも破壊靭性は、最も
重要なものの一つであり、それの向」二のために種々の
方法が提案されている。
粒子あるいはウィスカー分散型複合材料では、SjC/
Al。03.TiB2/S jC,Ti C/S i 
JN、、、 Z r O2/A ] 20.などが開発
されており、5〜]、 OM P a m l / 2
前後の破壊靭性値を得ている(たとえば、N、 C1a
ussen et al:Advances  jn 
 Ceramjcs、  3.   ”Sci、  a
nd  Tech。
Zirconj、a” p、137.  Am、  C
eram、  Soc、  (198]))  。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、前記従来の技術では、いずれも異種の材
料を混合して作製されたものであるので、プロセスは複
雑になり、また、空孔の発生を抑え焼結密度を上げたり
、界面の接合状態を良くするために高温高圧下で行う必
要がある。
本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。
本発明の目的は、破壊靭性値の高い酸化物複合材料を提
供することにある。
本発明の他の目的は、123相内部に微細なRE2Ba
CuO5が均一 (ほぼ均一を含む)に分散している(
破壊靭性値にむらのない)酸化物複合材料を作製する技
術を提供することにある。
本発明の前記の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及
び添付図面によって明らかになるであろう。
〔課題を解決するための手段〕
前記目的を達成するために、本発明は、REBacuo
系酸化物(REはYを含む希土類元素)において、RE
 B a 2 Cu ]Ox (J23 g x < 
6゜5)州内部に微細なRE 2Ba C〕u○5が均
一(ほぼ均一を含む)に分散していることを最も主要な
特徴とする。
また、REBaCuO系酸化物複合材料を生成するため
の原料粉、あるいは通常の焼結法で作製した材料を、高
温に加熱した後冷却した材料を粉砕し、この粉砕材を混
合して、RE、03あるいはRE2BaCu○5相が液
相中に微細かつ均一・(ほぼ均一を含む)に分散した前
組織を形成し、その後1273相(正方品)を成長させ
ることを特徴とする。
また、溶融法で酸化物複合材料を作製する際に、2]1
相を均一 (ほぼ均一・を含む)に分散させる前処理と
して行う1.200℃以上への急速加熱。
急冷処理後、急冷した板を粉砕した粉を十分混合させる
ことにより、Y2O3を液相中に均一 (ほぼ均一を含
む)に分散させるとともに、粉砕した粉を適当な形状に
プレス成形することにより任意の形状の成形体を作製す
ることを特徴とする。
また、123相の(正方品)内部に微細なRE2BaC
uO,が均一(ほぼ均一を含む)に分散している絶縁体
を酸素雰囲気中で600℃に加熱後、徐冷することによ
って表面層が導体(123相(斜方晶))となった酸化
物複合材料を作製することを特徴とする。
〔作 用〕
第1図(擬J−元系状態図)に示すように、123相(
正方品)は21】相と液相(RaOあるいはB a C
u OzとCaO)の反応によって生成することが知ら
れている。
211相が微細かつ均一に分散していることが123相
(正方品)を連続的に成長させるためには、211相と
液相が両方供給され、211相が液相中に微細かつ均一
に分散している必要がある。
この均一分散化の−・つの方法として、211相の生成
の核となるRE2O3を均一に分散させた後、211相
を生成させることが考えられる。
そこで、第1図のRE 20□と液相r5の安定領域に
急速に加熱した後急冷あるいは放冷したものを粉砕し、
任意の形状の成形体を作製した後、211相が生成する
温度領域に再可熱して、] 234’l+(正方品)が
生成する温度領域を還元雰囲気中で徐冷すると、]23
相(正方品)のよく発達した、かつ、その内部に微細な
2 ] 1 *r4が分散した酸化物複合材料を作製す
ることができる。
また、第1図の211の相の液相丁7の共存領域に加熱
後冷却した場合には、その後粉砕して機械的に混合する
ことにより、21]相が均一に分散した組織が得られる
。この状態から再加熱して還元雰囲気中て徐冷すると、
よく発達した123相(正方品)の内部に211相が微
細かつ均一に酸化物複合材料を前述の方法と同様に作製
することができる。
さらに、得られた材料を酸素雰囲気中で600°Cに加
熱後、徐冷することによって表面層が導体(123相(
斜方晶))となった酸化物複合材料が作製できる。
このように、本発明によると比較的部mに2]1相の均
一に分散した前組織が得られるうえ、いろいろな成形体
を作製することが可能となる。
以下、本発明の詳細な説明する。
〔実施例1〕 本実施例1の酸化物複合材料及びその製造方法は、第2
図に示すように、Y2O3,BaCO3,CUOを原料
粉として陽イオンの比が1. : 2 : 3のものと
211相が残留するようにモル比を1.1=2.05 
: 3.05から1.8 : 2.4 : 3.4まで
変化させたものをそれぞれ混合し、900℃で24時間
仮焼した後14−000℃に10分間加熱し、銅製のハ
ンマーを用いて急冷した。急冷した板を粉砕し、十分混
合した後直径が2cII+、厚さが5mのペレッ1〜に
成形し、窒素雰囲気中で1100°Cに再加熱した後、
1000 ’Cまで100’C/時(h)で冷却してか
ら5℃/hで950℃まで徐冷したのち炉冷した。
破壊靭性(K1.Q)をビッカース硬度側を用いてイン
デンテーション・フラクチュア(Indentatio
n Fracture)法で測定した。試料の測定面が
YBCO結晶のC軸と垂直になるように準備して、a軸
及びb軸方向に亀裂が進展するようにビッカース圧子を
圧入した。圧子荷重と亀裂の長さから見積った室温不活
性雰囲気中での破壊靭性値K aを第1表に示す。
第1表 この第1表からYモル比が大きくなるにつれて、つまり
、21」相の残留体積分率が多くなるに従ってKlc値
は増加していることがわかる。これは123相(正方品
)の内部にトラップされた微細に分散した211粒子が
亀裂の進展を妨げ、ボウィング(bowing) pデ
ィフレクティング(deflectjng)あるいはブ
リジング(bridging)を起こしているためと考
えられる。
〔実施例2〕 本実施例2の酸化物複合材料及びその製造方法は、Ho
□03. E a CO3,Cu Oを原料粉とし陽イ
オンの比を1.5 : 2.25 : 3.25にして
混合し、900℃で24時間仮焼した後、1300℃に
15分加熱し、炉がら取り出して空気中で放冷した。こ
の塊を粉砕混合後、直径30mm厚さ10mmのペレッ
トに成形した。このベレッ1〜を窒素雰囲気中で115
0℃に再加熱して、1000℃まで50℃/hで冷却し
てから2°C/hで950℃まで徐冷したのち炉冷した
試料の破壊靭性値Kcは、前述のインデンテーション1
フラクチユア(Indentation Fractu
re)法で測定した。Hoサイトを他のランタイノド元
素で置換しても同様の結果が得られる。それらの結果を
第2表に示す。
〔実施例3〕 本実施例3の酸化物複合材料及びその製造方法は、Y 
203. B a CO、、Cu Oを原料粉として陽
イオンの比が1.6 :2.3 : 3.3になるよう
に混合し、900℃で24時間仮焼した後、1150℃
に1時間保持した後放冷した。
第3図(プロセスの模式図)に示すように、Ho2O3
,BaCO3,CuOをほぼHo:Ba:Cuの比が1
:2:3となるように混合し、]、 i 50 ’Cで
1時間保持した後、空冷した。そして、試料を粉砕混合
後、等方圧力(CIP)装置により直径10m+、長さ
30nnの試料に成形し、窒素雰囲気中で1100°C
に再加熱してから、1000℃まで50℃/hて冷却し
た後、20°C/ anの温度勾配のなかで徐冷した。
これにより123相は一方向に成長する。
この材料の臨界電流密度をパルス電流電源を用いて四端
子法により測定したところ77に、ITで30000A
/ff1j、越える値が得られた。
試料の破壊性値は前述のインデンテーション・フラクチ
ュア(Indentatjon Fracture)法
で」り定し、3MP a m ]、/ 2を越える値が
得られた。
また、得られた試料を酸素雰囲気中で600℃に加熱後
、徐冷することによって試料の表面層が絶縁体から導体
に変化するので電気伝導性のある材料が得られる。
以」二、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが
、本発明は、前記実施例に限定されるものてはなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であるこ
とは言うまでもない。
〔発明の効果〕
以」−1説明したように、本発明によれば、破壊靭性値
の高い酸化物複合材料を提供することができる。
また、123相内部に微細なRE2BaCuO5が均一
(ほぼ均一を含む)に分散している(破壊靭性値にむら
のない)酸化物複合材料を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
第】図は、REBaCuO系酸化物超電導体(REはy
を含む希土類元素)における接置元系状態図、 第2図は、実施例1のYBaCuO系酸化物超電導体の
製造プロセスを示す模式図、 第8図は、実施例3のREBaCuO系酸化物超電導体
の製造プロセスを示す模式図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)REBaCuO系酸化物(REはYを含む希土類
    元素)において、REBa_2Cu_3Ox(123,
    x<6.5)相内部に微細なRE_2BaCuO_5が
    均一(ほぼ均一を含む)に分散していることを特徴とす
    る酸化物複合材料。
  2. (2)REBaCuO系酸化物複合材料を生成するため
    の原料粉、あるいは通常の焼結法で作製した材料を、高
    温に加熱した後冷却した材料を粉砕し、この粉砕材を混
    合して、RE_2O_3あるいはRE_2BaCuO_
    5相が液相中に微細かつ均一(ほぼ均一を含む)に分散
    した前組織を形成し、その後REBa_2Cu_3Ox
    (x<6.5)を成長させることを特徴とする酸化物複
    合材料の製造方法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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
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JPH04175296A (ja) * 1990-08-28 1992-06-23 Kiyoyasu Takizawa 酸化物超電導体の製造方法並びにその酸化物超電導体の製造方法における結晶成長制御方法

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