JPH05132318A - 集合組織化された多結晶材料を準備するための方法 - Google Patents
集合組織化された多結晶材料を準備するための方法Info
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- JPH05132318A JPH05132318A JP3193234A JP19323491A JPH05132318A JP H05132318 A JPH05132318 A JP H05132318A JP 3193234 A JP3193234 A JP 3193234A JP 19323491 A JP19323491 A JP 19323491A JP H05132318 A JPH05132318 A JP H05132318A
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- C04B35/4508—Type 1-2-3
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- C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
- C04B35/653—Processes involving a melting step
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- 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
- Y10S505/725—Process of making or treating high tc, above 30 k, superconducting shaped material, article, or device
- Y10S505/729—Growing single crystal, e.g. epitaxy, bulk
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 結晶状態で磁気異方性を有する集合組織化さ
れた多結晶材料を準備するための方法の提供。 【構成】 融解され凝固された後、前記材料のみを実質
的に与え、かつ融解温度で前記材料のクリスタリットが
存在するような化合物を用意するステップと、融解温度
に近く、前記温度を何度か超えるまでゆっくり加熱し
て、その結果液相状態で前記材料のクリスタリットのま
まであるステップと、融解温度に近く、凝固するまでゆ
っくり冷却するステップと、少なくとも材料が液体状態
に入り始めるときから完全に凝固されるときまで熱攪乱
エネルギにもかかわらず、結晶化種を構成するために十
分な大きさを有するクリスタリットを優先的に配向する
のに十分な強度を有する磁場を印加するステップとを含
む。なお、前記材料は高温超伝導体として特定される。
れた多結晶材料を準備するための方法の提供。 【構成】 融解され凝固された後、前記材料のみを実質
的に与え、かつ融解温度で前記材料のクリスタリットが
存在するような化合物を用意するステップと、融解温度
に近く、前記温度を何度か超えるまでゆっくり加熱し
て、その結果液相状態で前記材料のクリスタリットのま
まであるステップと、融解温度に近く、凝固するまでゆ
っくり冷却するステップと、少なくとも材料が液体状態
に入り始めるときから完全に凝固されるときまで熱攪乱
エネルギにもかかわらず、結晶化種を構成するために十
分な大きさを有するクリスタリットを優先的に配向する
のに十分な強度を有する磁場を印加するステップとを含
む。なお、前記材料は高温超伝導体として特定される。
Description
【０００１】この発明は磁場の存在下で結晶化材料を入
手するための方法に関する。この発明は結晶状態で磁気
異方性を示すいずれの材料にも一般的に適用されるが、
ＲＢａＣｕＯ系の材料のような高温超伝導材料の製造に
関連して以下により特定的に開示され、ここでＲはイッ
トリウムのような希土類元素である。
手するための方法に関する。この発明は結晶状態で磁気
異方性を示すいずれの材料にも一般的に適用されるが、
ＲＢａＣｕＯ系の材料のような高温超伝導材料の製造に
関連して以下により特定的に開示され、ここでＲはイッ
トリウムのような希土類元素である。
【０００２】多数の著者達も入手されるべき結晶粒子の
配向または大きさを改良するために、焼結の間に磁場を
印加する可能性および利点を指摘した。
配向または大きさを改良するために、焼結の間に磁場を
印加する可能性および利点を指摘した。
【０００３】先行技術の文献の一部は入手されるべき材
料が非均質媒体におかれた場合の結晶化の改良に関す
る。かかる先行技術の文献の一例は、Ａ．Ｅ．マイケル
ソン（Mikelson）他の論文で、ザ ジャーナル オブ
クリスタル グロース（the Journal of Crystal Growt
h)の１９８１年、第５２巻、頁５２４−５２９で発表さ
れた。この論文で、もし約１テスラの磁場が融解した状
態のカドミウム−亜鉛合金に印加されれば、異なった組
成を有する合金の中にカドミウム−亜鉛デンドライトが
入手されることが教示される。これらのデンドライトは
磁場線に沿って配向される。
料が非均質媒体におかれた場合の結晶化の改良に関す
る。かかる先行技術の文献の一例は、Ａ．Ｅ．マイケル
ソン（Mikelson）他の論文で、ザ ジャーナル オブ
クリスタル グロース（the Journal of Crystal Growt
h)の１９８１年、第５２巻、頁５２４−５２９で発表さ
れた。この論文で、もし約１テスラの磁場が融解した状
態のカドミウム−亜鉛合金に印加されれば、異なった組
成を有する合金の中にカドミウム−亜鉛デンドライトが
入手されることが教示される。これらのデンドライトは
磁場線に沿って配向される。
【０００４】他の論文では高温超伝導体の入手をより特
定的に扱っており、焼結してから加圧成形し、次にセラ
ミックの結晶構造を改良するために磁場の存在下で焼き
なましを行なうことによって超伝導セラミックを作るこ
とが提案される。そこで、ヨーロッパ特許出願第０２８
４５３４号で、第１の例はＹＢａＣｕＯ製造に関し、３
つの遂次焼きなましが開示され、第１は５００℃と１２
００℃との間で、たとえば７００℃であり、第２は５０
０℃と１２００℃との間で、たとえば９００℃であり、
かつ第３は６００℃と１２００℃の間で、たとえば８０
０℃である。そして、開示された特定的な例のすべてに
おいて、出願人によって示された温度範囲はＹＢａＣｕ
Ｏの融解温度（１１５０℃から１２００℃に近い）に達
するが、この温度以下が続くことが教示され、融解温度
以下および以上で出現することの間には何の差もない。
定的に扱っており、焼結してから加圧成形し、次にセラ
ミックの結晶構造を改良するために磁場の存在下で焼き
なましを行なうことによって超伝導セラミックを作るこ
とが提案される。そこで、ヨーロッパ特許出願第０２８
４５３４号で、第１の例はＹＢａＣｕＯ製造に関し、３
つの遂次焼きなましが開示され、第１は５００℃と１２
００℃との間で、たとえば７００℃であり、第２は５０
０℃と１２００℃との間で、たとえば９００℃であり、
かつ第３は６００℃と１２００℃の間で、たとえば８０
０℃である。そして、開示された特定的な例のすべてに
おいて、出願人によって示された温度範囲はＹＢａＣｕ
Ｏの融解温度（１１５０℃から１２００℃に近い）に達
するが、この温度以下が続くことが教示され、融解温度
以下および以上で出現することの間には何の差もない。
【０００５】この発明は、結晶化または再結晶化の間に
材料に磁場を印加することを含む方法を教示し、この磁
場は材料が液相状態の間に印加され、冷却されるとき結
晶化種を構成しやすいクリスタリットを含む。
材料に磁場を印加することを含む方法を教示し、この磁
場は材料が液相状態の間に印加され、冷却されるとき結
晶化種を構成しやすいクリスタリットを含む。
【０００６】かかる方法の実現化例は、粒子が従来の方
法を使うよりずっとうまく配向された多結晶組成を、特
に物質が液相状態にある間に磁場印加がなされない場合
に入手することを許容することが示される。
法を使うよりずっとうまく配向された多結晶組成を、特
に物質が液相状態にある間に磁場印加がなされない場合
に入手することを許容することが示される。
【０００７】この発明をさらに詳細に説明する前に、あ
る一般の磁気法則が思い出される。磁気材料は一般的に
異方性の磁化率Ｘを有する。たとえば、以下に軸ｃと呼
ぶ容易磁化軸を有する材料があり、他の２つの軸は軸ａ
および軸ｂである。こうして、もしＸが磁化率とすれ
ば、容易磁化軸（ｃ）と困難磁化方向（ａおよびｂ）と
の間の磁化率の差は： ΔＸ＝Ｘｃ−Ｘａｂ もし磁場Ｂが印加されれば、粒子はその困難磁化軸に従
って配向される傾向にあり、磁気軸のランダムな分布を
有する材料の場合に対してエネルギ利得ΔＥを生じる： ΔＥ＝Ｖ．Ｂ2 ．ΔＸ／２μ0 この式でＶは考慮に入れられる体積であり、国際単位
（Ｉ．Ｕ．）でμ0 ＝４π．１０-7である。
る一般の磁気法則が思い出される。磁気材料は一般的に
異方性の磁化率Ｘを有する。たとえば、以下に軸ｃと呼
ぶ容易磁化軸を有する材料があり、他の２つの軸は軸ａ
および軸ｂである。こうして、もしＸが磁化率とすれ
ば、容易磁化軸（ｃ）と困難磁化方向（ａおよびｂ）と
の間の磁化率の差は： ΔＸ＝Ｘｃ−Ｘａｂ もし磁場Ｂが印加されれば、粒子はその困難磁化軸に従
って配向される傾向にあり、磁気軸のランダムな分布を
有する材料の場合に対してエネルギ利得ΔＥを生じる： ΔＥ＝Ｖ．Ｂ2 ．ΔＸ／２μ0 この式でＶは考慮に入れられる体積であり、国際単位
（Ｉ．Ｕ．）でμ0 ＝４π．１０-7である。
【０００８】もし磁場において磁気材料を配向すること
が所望されれば、このエネルギ利得ΔＥは熱攪拌に関連
するエネルギ、つまりｋＴより実質的に高くなければな
らず、Ｔは絶対温度であり、ｋはボルツマン（Boltzman
n ）定数である。
が所望されれば、このエネルギ利得ΔＥは熱攪拌に関連
するエネルギ、つまりｋＴより実質的に高くなければな
らず、Ｔは絶対温度であり、ｋはボルツマン（Boltzman
n ）定数である。
【０００９】この比較の結果は満足に配向されやすい体
積または基本領域の規定を与える。たとえば、高温超伝
導体を構成する１μｍ3 のＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 粒子に対
して、ΔＸは約１０-5Ｉ．Ｕ．であり、Ｔ＝１５００°
ＫでかつＢ＝５テスラに対してΔＥ／ｋＴ＝１０4 を与
え、つまりΔＥ≧ｋＴである。しかし、ΔＥ／ｋＴは粒
子の大きさが１０-3μｍ3 に減少しさえすれば、１０と
等しい。
積または基本領域の規定を与える。たとえば、高温超伝
導体を構成する１μｍ3 のＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 粒子に対
して、ΔＸは約１０-5Ｉ．Ｕ．であり、Ｔ＝１５００°
ＫでかつＢ＝５テスラに対してΔＥ／ｋＴ＝１０4 を与
え、つまりΔＥ≧ｋＴである。しかし、ΔＥ／ｋＴは粒
子の大きさが１０-3μｍ3 に減少しさえすれば、１０と
等しい。
【００１０】単軸異方性の単純な場合がここで考えられ
る。しかしながら、いくつかの磁気材料は容易磁化のい
くつかの等価軸を有し、かつ容易磁化平面さえ有するこ
とがあるということは既知である。この磁気異方性は材
料が磁気的に整えられる場合に、特にそれが強磁性の場
合に非常に高いことがある。常磁性状態において、磁気
異方性は非常に低いが、磁場下における整列のためには
十分であることが多い。
る。しかしながら、いくつかの磁気材料は容易磁化のい
くつかの等価軸を有し、かつ容易磁化平面さえ有するこ
とがあるということは既知である。この磁気異方性は材
料が磁気的に整えられる場合に、特にそれが強磁性の場
合に非常に高いことがある。常磁性状態において、磁気
異方性は非常に低いが、磁場下における整列のためには
十分であることが多い。
【００１１】磁化率Ｘは温度の２乗の逆数（１／Ｔ2 ）
で変化する、つまりＸはＴが増加するとすみやかに減少
することが思い出される。
で変化する、つまりＸはＴが増加するとすみやかに減少
することが思い出される。
【００１２】この発明は、結晶状態で磁気異方性を有す
る集合組織化された多結晶材料を準備するための方法を
提供し、以下のステップを含む，つまり、融解され凝固
された後、実質的に前記材料のみを与え、かつ融解温度
で前記材料のクリスタリットが存在するような化合物を
準備するステップと、融解温度に近く、前記温度を何度
か超えるまでゆっくり加熱して、その結果液相状態で前
記材料のクリスタリットのままであるステップと、溶融
解度に近く、凝固するまでゆっくり冷却するステップ
と、少なくとも材料が液体状態に入り始めるときから完
全に凝固されるときまで熱攪拌エネルギにもかかわら
ず、結晶化種を構成するために十分な大きさを有するク
リスタリットを優先的に配向するのに十分な強度を有す
る磁場を印加するステップとを含む。
る集合組織化された多結晶材料を準備するための方法を
提供し、以下のステップを含む，つまり、融解され凝固
された後、実質的に前記材料のみを与え、かつ融解温度
で前記材料のクリスタリットが存在するような化合物を
準備するステップと、融解温度に近く、前記温度を何度
か超えるまでゆっくり加熱して、その結果液相状態で前
記材料のクリスタリットのままであるステップと、溶融
解度に近く、凝固するまでゆっくり冷却するステップ
と、少なくとも材料が液体状態に入り始めるときから完
全に凝固されるときまで熱攪拌エネルギにもかかわら
ず、結晶化種を構成するために十分な大きさを有するク
リスタリットを優先的に配向するのに十分な強度を有す
る磁場を印加するステップとを含む。
【００１３】加熱ステップと冷却ステップとの間に、一
定温度レベルに対応するステップが設けられることがあ
る。
定温度レベルに対応するステップが設けられることがあ
る。
【００１４】この発明の実施例に従って、前記材料は高
温超伝導体である。この発明の実施例に従って、前記材
料はＲＢａＣｕＯ型の超伝導体であり、Ｒは希土類元素
を示す。
温超伝導体である。この発明の実施例に従って、前記材
料はＲＢａＣｕＯ型の超伝導体であり、Ｒは希土類元素
を示す。
【００１５】この発明はＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 の準備に適
用される。したがって、前記化合物は圧搾粉末形態のＹ
2 ＢａＣｕＯ5 、ＢａＣｕＯ2 およびＣｕＯの化学量論
的混合物であり、加熱は時間当たり約１００℃の温度勾
配で７００℃と１０４０℃との間で実行され、化合物は
約２時間の間１０４０℃で維持され、かつ冷却は時間当
たり約２０℃の勾配で実行される。好ましい実施例にお
いて、磁場は化合物が約７００℃の温度に達するとすぐ
印加され、かつ前記温度以上である限り印加される。
用される。したがって、前記化合物は圧搾粉末形態のＹ
2 ＢａＣｕＯ5 、ＢａＣｕＯ2 およびＣｕＯの化学量論
的混合物であり、加熱は時間当たり約１００℃の温度勾
配で７００℃と１０４０℃との間で実行され、化合物は
約２時間の間１０４０℃で維持され、かつ冷却は時間当
たり約２０℃の勾配で実行される。好ましい実施例にお
いて、磁場は化合物が約７００℃の温度に達するとすぐ
印加され、かつ前記温度以上である限り印加される。
【００１６】この発明の基本的な局面に従って、加熱ス
テップは、冷却ステップの始めに、結晶化種を構成する
ように適用される大きさを有する入手されるべき材料の
クリスタリットがあるように実行されることが認められ
るであろう。
テップは、冷却ステップの始めに、結晶化種を構成する
ように適用される大きさを有する入手されるべき材料の
クリスタリットがあるように実行されることが認められ
るであろう。
【００１７】これは材料が融解温度以上に設定される温
度がそれほど高くないので、種の大きさは磁場がそれら
の種に対して動作可能であるように小さくなりすぎない
ことを意味する。言い換えると、過熱は回避されなけれ
ばならない。
度がそれほど高くないので、種の大きさは磁場がそれら
の種に対して動作可能であるように小さくなりすぎない
ことを意味する。言い換えると、過熱は回避されなけれ
ばならない。
【００１８】これはまたかかる種は始めに存在すること
を意味する。したがって、出発組成が入手されるべき材
料の先駆物質の化学量論的混合物を含むプロセスにおい
て、温度が上昇した後かかる種が作られるように十分に
低い温度勾配で融解自体が行なわれなければならない。
を意味する。したがって、出発組成が入手されるべき材
料の先駆物質の化学量論的混合物を含むプロセスにおい
て、温度が上昇した後かかる種が作られるように十分に
低い温度勾配で融解自体が行なわれなければならない。
【００１９】これはまた、たとえば出発材料が既に結晶
化されていて、かつ再結晶化されなければならない場合
に、大きすぎるサイズを有する温度上昇はクリスタリッ
トが「融解する」ように十分高くなければならないこと
を示す、なぜなら液相の存在にもかかわらず、かかる大
きすぎるクリスタリットは隣接物によってかき乱され満
足な配向の入手を妨げるからである。
化されていて、かつ再結晶化されなければならない場合
に、大きすぎるサイズを有する温度上昇はクリスタリッ
トが「融解する」ように十分高くなければならないこと
を示す、なぜなら液相の存在にもかかわらず、かかる大
きすぎるクリスタリットは隣接物によってかき乱され満
足な配向の入手を妨げるからである。
【００２０】溶融状態で適当な大きさを有するクリスタ
リットが存在するように一旦熱プロセスが与えられれ
ば、上述の公式に従って、熱攪乱現象にもかかわらず、
かかる種を配向するために十分な磁場強度を選択するこ
とが必要であろう、つまり関係ΔＥ≧ｋＴが満足させら
れなければならない。
リットが存在するように一旦熱プロセスが与えられれ
ば、上述の公式に従って、熱攪乱現象にもかかわらず、
かかる種を配向するために十分な磁場強度を選択するこ
とが必要であろう、つまり関係ΔＥ≧ｋＴが満足させら
れなければならない。
【００２１】この発明は以下に特定の実施例に関連して
開示されるが、当業者は上述の判定基準に照らして、結
晶化または再結晶化ステップの間に配向されかつ集合組
織化されるべきいずれの異方性磁気材料を使っても、こ
の発明を実現化することが可能であることが理解される
であろう。
開示されるが、当業者は上述の判定基準に照らして、結
晶化または再結晶化ステップの間に配向されかつ集合組
織化されるべきいずれの異方性磁気材料を使っても、こ
の発明を実現化することが可能であることが理解される
であろう。
【００２２】以下の説明は、満足させられるべき条件を
うまく強調するために、この発明の方法を厳密に実現化
していないので成功しなかった実験の結果を一方で示
し、かつこの発明を実現化して、多結晶物質の適当な粒
子の集合組織化または配向を与える実験の例を他方で示
す。
うまく強調するために、この発明の方法を厳密に実現化
していないので成功しなかった実験の結果を一方で示
し、かつこの発明を実現化して、多結晶物質の適当な粒
子の集合組織化または配向を与える実験の例を他方で示
す。
【００２３】この説明は添付の図面に関連して行なわれ
る。この発明を開示する前に、磁場の存在下で融解した
不均質媒体においてＲＢａＣｕＯ型の物質を集合組織化
する可能性を例示するために発明者によって行なわれた
予備実験が開示される。考慮に入れられた材料は、ここ
では慣例的にＲＢａＣｕＯまたはＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 と
呼ぶが、正式な公式はＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏt（ｔ＝７−
δ）である。
る。この発明を開示する前に、磁場の存在下で融解した
不均質媒体においてＲＢａＣｕＯ型の物質を集合組織化
する可能性を例示するために発明者によって行なわれた
予備実験が開示される。考慮に入れられた材料は、ここ
では慣例的にＲＢａＣｕＯまたはＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 と
呼ぶが、正式な公式はＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏt（ｔ＝７−
δ）である。
【００２４】出願人は酸化銀（Ａｇ2 Ｏ）の粉末と混合
され、粉砕されて、かつＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 の融解点に
近い温度に達する熱サイクルに焼結されたＰＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ 7 型（Ｒは希土酸化物を示す）の様々な粉末を提出
した。かかる温度で、Ａｇ2 Ｏは液体である。約１０２
０℃に達する熱サイクルおよび時間当たり数十度もの割
合での冷却の後、化合物の集合組織を入手した、つまり
化合物に含まれたＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 粒子は優先方向に
沿って配向される。さらに特定的に、もし希土酸化物が
イットリウム、ホルミウム、サマリウムまたはユウロピ
ウムであれば、クリスタリットの結晶構造のｃ軸は印加
された磁場に平行に配向される、なぜならｃ軸はクリス
タリットにとって容易磁化軸であるからである。しかし
ながら、もしそれがエルビウムであれば、ｃ軸は印加さ
れた磁場に垂直に配向される、なぜならｃ軸は困難磁化
軸である一方で、（ａ、ｂ）平面は容易磁化の平面であ
るからである。この異方性の出現は図１および図２によ
って例示され、これらはＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 とＡｇ2 Ｏ
との混合物およびＥｒＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 とＡｇ2 Ｏとの
混合物にそれぞれ対応する。図１および図２の曲線は印
加された磁場Ｈの関数として、４゜Ｋでの磁化Ｍを例示
する。各図において、曲線１はサイクルの間印加された
磁場Ｈm に垂直な測定磁場に対応し、曲線２はサイクル
の間に印加された磁場Ｈm に平行な測定磁場に対応す
る。これらの様々な場合に、磁場Ｈm は数テスラであっ
た。これらの予備実験は、温度の上昇につれて磁化率Ｘ
が減少するにもかかわらず、妥当な磁場値が、１０２０
℃という高温で液体媒体でＲＢａ 2 Ｃｕ3 Ｏ7 クリスタ
リットの配向を生じさせることは可能であることを示
す。
され、粉砕されて、かつＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 の融解点に
近い温度に達する熱サイクルに焼結されたＰＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ 7 型（Ｒは希土酸化物を示す）の様々な粉末を提出
した。かかる温度で、Ａｇ2 Ｏは液体である。約１０２
０℃に達する熱サイクルおよび時間当たり数十度もの割
合での冷却の後、化合物の集合組織を入手した、つまり
化合物に含まれたＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 粒子は優先方向に
沿って配向される。さらに特定的に、もし希土酸化物が
イットリウム、ホルミウム、サマリウムまたはユウロピ
ウムであれば、クリスタリットの結晶構造のｃ軸は印加
された磁場に平行に配向される、なぜならｃ軸はクリス
タリットにとって容易磁化軸であるからである。しかし
ながら、もしそれがエルビウムであれば、ｃ軸は印加さ
れた磁場に垂直に配向される、なぜならｃ軸は困難磁化
軸である一方で、（ａ、ｂ）平面は容易磁化の平面であ
るからである。この異方性の出現は図１および図２によ
って例示され、これらはＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 とＡｇ2 Ｏ
との混合物およびＥｒＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 とＡｇ2 Ｏとの
混合物にそれぞれ対応する。図１および図２の曲線は印
加された磁場Ｈの関数として、４゜Ｋでの磁化Ｍを例示
する。各図において、曲線１はサイクルの間印加された
磁場Ｈm に垂直な測定磁場に対応し、曲線２はサイクル
の間に印加された磁場Ｈm に平行な測定磁場に対応す
る。これらの様々な場合に、磁場Ｈm は数テスラであっ
た。これらの予備実験は、温度の上昇につれて磁化率Ｘ
が減少するにもかかわらず、妥当な磁場値が、１０２０
℃という高温で液体媒体でＲＢａ 2 Ｃｕ3 Ｏ7 クリスタ
リットの配向を生じさせることは可能であることを示
す。
【００２５】一例で、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 は、化学量論
的な割合で３つの先駆物質Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 、ＢａＣｕ
Ｏ2 およびＣｕＯから準備された。液相での配向を許容
するために、適当な熱シーケンスは、液相での配向を許
容するために、入手されるべき材料（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7 ）の適当な大きさのクリスタリットが液相に存在する
ように使用されなければならないことが示されるであろ
う。
的な割合で３つの先駆物質Ｙ2 ＢａＣｕＯ5 、ＢａＣｕ
Ｏ2 およびＣｕＯから準備された。液相での配向を許容
するために、適当な熱シーケンスは、液相での配向を許
容するために、入手されるべき材料（ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7 ）の適当な大きさのクリスタリットが液相に存在する
ように使用されなければならないことが示されるであろ
う。
【００２６】上で示された混合物は、始めに焼結されて
から使用され、温度は融解（１０４０℃）に達するまで
上げられる。この温度上昇は先駆物質が融解してクリス
タリットを形成する前に（これは通常は焼結動作の間に
発生する）、固相で反応するように十分ゆっくりでなけ
ればならない。たとえば温度上昇の割合は７００℃およ
び１０４０℃の間で時間当たり約１００℃であることが
可能である。図３に示されるように、その温度は何時間
かの間、たとえば２時間の間１０４０℃の一定レベルで
維持される。温度上昇の最終相の間で、かつ一定温度相
の間に、何テスラかの、たとえば７Ｔの磁場が印加され
る。その後温度はゆっくり減少し、時間当たり何度かの
割合で、たとえば時間当たり２０℃の割合で減少する。
磁場は凝固に達するまで維持され、それ以下の場合でも
維持されることがある。それで図４で示されるように、
準全異方性を有するＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 セラミックが入
手され、それはその結晶粒子がお互いに平行に配向され
る材料であって、ｃ軸は高温相の間に印加される磁場に
平行である。図４に示された結果はＸ線分析によっては
っきりと確証される。
から使用され、温度は融解（１０４０℃）に達するまで
上げられる。この温度上昇は先駆物質が融解してクリス
タリットを形成する前に（これは通常は焼結動作の間に
発生する）、固相で反応するように十分ゆっくりでなけ
ればならない。たとえば温度上昇の割合は７００℃およ
び１０４０℃の間で時間当たり約１００℃であることが
可能である。図３に示されるように、その温度は何時間
かの間、たとえば２時間の間１０４０℃の一定レベルで
維持される。温度上昇の最終相の間で、かつ一定温度相
の間に、何テスラかの、たとえば７Ｔの磁場が印加され
る。その後温度はゆっくり減少し、時間当たり何度かの
割合で、たとえば時間当たり２０℃の割合で減少する。
磁場は凝固に達するまで維持され、それ以下の場合でも
維持されることがある。それで図４で示されるように、
準全異方性を有するＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 セラミックが入
手され、それはその結晶粒子がお互いに平行に配向され
る材料であって、ｃ軸は高温相の間に印加される磁場に
平行である。図４に示された結果はＸ線分析によっては
っきりと確証される。
【００２７】最大温度が１０５０℃で磁場が５Ｔである
類似の実験は、配向されたＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 セラミッ
ク（冷却の間坩堝の中で温度の非均質性によってわずか
にかき乱された配向）を生みだし、臨界電流は前の例よ
り４倍高かった。
類似の実験は、配向されたＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 セラミッ
ク（冷却の間坩堝の中で温度の非均質性によってわずか
にかき乱された配向）を生みだし、臨界電流は前の例よ
り４倍高かった。
【００２８】したがって、様々なことが発明者によって
経験され、プロセスの限界を示した。
経験され、プロセスの限界を示した。
【００２９】図５は図３と同じ条件ではあるが、最大温
度が１０２０℃で行なわれた実験の結果を例示する。入
手されたＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 は低い異方性を有した、な
ぜなら液体状態は明らかに達成されなかったからであ
る。
度が１０２０℃で行なわれた実験の結果を例示する。入
手されたＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 は低い異方性を有した、な
ぜなら液体状態は明らかに達成されなかったからであ
る。
【００３０】２４時間の間維持された１０２０℃の一定
温度レベルでは、Ｘ線で検出可能な結果は何も得られな
かった。
温度レベルでは、Ｘ線で検出可能な結果は何も得られな
かった。
【００３１】１０３０℃という一定温度レベルも否定的
な結果を与えた。他の実験で、図３のサイクルと同一の
サイクルが行なわれたが、温度上昇の割合は時間当たり
１００℃の代りに時間当たり２００℃であり、最大温度
は１０５０℃であった。したがって、入手されたＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7 は磁場の方向に集合組織化されなかった。
この実験において、クリスタリットは十分な大きさで固
相で形成されるのに十分な時間がなく、液体の高温のた
めに、クリスタリットは「溶解され」、大きさが小さく
なりすぎて結晶化種としての使用に適しなくなった。
な結果を与えた。他の実験で、図３のサイクルと同一の
サイクルが行なわれたが、温度上昇の割合は時間当たり
１００℃の代りに時間当たり２００℃であり、最大温度
は１０５０℃であった。したがって、入手されたＹＢａ
2 Ｃｕ3 Ｏ7 は磁場の方向に集合組織化されなかった。
この実験において、クリスタリットは十分な大きさで固
相で形成されるのに十分な時間がなく、液体の高温のた
めに、クリスタリットは「溶解され」、大きさが小さく
なりすぎて結晶化種としての使用に適しなくなった。
【００３２】他の実験が行なわれ、この実験では最大温
度は約１０５５℃であった。再び、入手された産物は磁
場の存在に関連する異方性を示さなかった。この場合、
液相の高温（過熱）のために、クリスタリットは以前の
ように「溶解され」てしまった。
度は約１０５５℃であった。再び、入手された産物は磁
場の存在に関連する異方性を示さなかった。この場合、
液相の高温（過熱）のために、クリスタリットは以前の
ように「溶解され」てしまった。
【００３３】溶融温度で高められたＨｏＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7 の化学的先駆物質から出発した時に、一貫した実験が
行なわれるようになった。
7 の化学的先駆物質から出発した時に、一貫した実験が
行なわれるようになった。
【００３４】結論として、この発明に従う方法を実現す
るために少なくとも２つの条件を考慮に入れなければな
らない。第１の条件は液相が出現するときに種が存在し
なければならないことである。第２の条件はかかる種は
液相の高すぎる温度または高すぎる処理持続期間によっ
て除去されてはならないということである。
るために少なくとも２つの条件を考慮に入れなければな
らない。第１の条件は液相が出現するときに種が存在し
なければならないことである。第２の条件はかかる種は
液相の高すぎる温度または高すぎる処理持続期間によっ
て除去されてはならないということである。
【００３５】そのうえに、出願人は、磁場が液相温度以
下で印加される先行技術に従って実験を行なった。これ
らの実験は入手されたセラミックの異方性の明らかな変
異については何の結果も与えなかった。せいぜい何％か
（１０−１５％）の改良（そしてこの発明によって入手
された異方性のように実質的に１００％の異方性ではな
い）が観察された。
下で印加される先行技術に従って実験を行なった。これ
らの実験は入手されたセラミックの異方性の明らかな変
異については何の結果も与えなかった。せいぜい何％か
（１０−１５％）の改良（そしてこの発明によって入手
された異方性のように実質的に１００％の異方性ではな
い）が観察された。
【００３６】上述は、主にＲＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 型の高温
超伝導体について出願人によって行なわれた実験、およ
びさらに特定的にこの高温超伝導体が化学量論的な混合
物の先駆物質から入手される実験の結果を開示する。こ
の発明はまた、先駆物質の混合物の材料と同一でないこ
の材料が融解温度を超えて加熱される場合において、出
発材料が直接配向されるべき最終材料であるときにも適
用される。たとえばＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 に対して、融解
温度は先駆物質の混合物に対する１０４０℃の代わり
に、１０５０℃より高い。融解は固体の種なしに液体を
生み出さないし、融解温度よりわずかに高い温度に達す
るまで（１０度ないし１５度までの何度か）、種を形成
しやすいクリスタリットは液体のままで、この発明を実
現化することを許容するか、またはかかる種は凝固プロ
セスの間成長する。
超伝導体について出願人によって行なわれた実験、およ
びさらに特定的にこの高温超伝導体が化学量論的な混合
物の先駆物質から入手される実験の結果を開示する。こ
の発明はまた、先駆物質の混合物の材料と同一でないこ
の材料が融解温度を超えて加熱される場合において、出
発材料が直接配向されるべき最終材料であるときにも適
用される。たとえばＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 に対して、融解
温度は先駆物質の混合物に対する１０４０℃の代わり
に、１０５０℃より高い。融解は固体の種なしに液体を
生み出さないし、融解温度よりわずかに高い温度に達す
るまで（１０度ないし１５度までの何度か）、種を形成
しやすいクリスタリットは液体のままで、この発明を実
現化することを許容するか、またはかかる種は凝固プロ
セスの間成長する。
【００３７】そのうえに、上述の例に示される以外の他
の材料は、かかる材料が磁気異方性を示すかぎり、この
発明に従う方法によって集合組織化（結晶学的に配向）
することが可能である。
の材料は、かかる材料が磁気異方性を示すかぎり、この
発明に従う方法によって集合組織化（結晶学的に配向）
することが可能である。
【００３８】そのうえに、優先成長軸または平面に従っ
て材料の凝固を促進するために、冷却の間にこの成長軸
または平面の方向に温度勾配を与えることは望ましいこ
とは既知である。特定的に、これは材料の凝固中に、こ
の発明に従って印加された磁場によって既に決定された
成長方向に対応する方向に沿って温度勾配を与えること
が可能であることを意味する。
て材料の凝固を促進するために、冷却の間にこの成長軸
または平面の方向に温度勾配を与えることは望ましいこ
とは既知である。特定的に、これは材料の凝固中に、こ
の発明に従って印加された磁場によって既に決定された
成長方向に対応する方向に沿って温度勾配を与えること
が可能であることを意味する。
【００３９】したがって、もし我々がたとえばロッド方
向を横断する磁場に従う融解ゾーンを含むＹＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7 のロッドまたはワイヤを考慮に入れるのなら、縦
方向の温度勾配はロッドまたはワイヤに沿った集合組織
化を奨励する。
向を横断する磁場に従う融解ゾーンを含むＹＢａ2 Ｃｕ
3 Ｏ7 のロッドまたはワイヤを考慮に入れるのなら、縦
方向の温度勾配はロッドまたはワイヤに沿った集合組織
化を奨励する。
【図１】不均質媒介での高温超伝導材料のための磁場の
関数として磁化曲線を例示する図である。
関数として磁化曲線を例示する図である。
【図２】不均質媒介での高温超伝導材料のための磁場の
関数として磁化曲線を例示する図である。
関数として磁化曲線を例示する図である。
【図３】ＹＢａＣｕＯ型材料に適用されたこの発明に従
う方法に対応する温度図である。
う方法に対応する温度図である。
【図４】この発明のプロセスに従ったＹＢａＣｕＯ型材
料のための磁場の関数として磁化曲線を示す図である。
料のための磁場の関数として磁化曲線を示す図である。
【図５】融解温度より低い温度におかれたＹＢａＣｕＯ
型材料のための磁場の関数として磁化曲線を示す図であ
る。
型材料のための磁場の関数として磁化曲線を示す図であ
る。
１ 曲線 ２ 曲線
Claims (6)
- 【請求項１】 結晶状態で磁気異方性を有する集合組織
化された多結晶材料を準備するための方法であって、 融解され、凝固された後、実質的に前記材料のみを与
え、かつ融解温度で前記材料のクリスタリットが存在す
るような化合物を準備するステップと、 融解温度に近く、前記温度を何度か超えるまでゆっくり
加熱して、その結果液相状態で前記材料のクリスタリッ
トのままであるステップと、 融解温度に近く、凝固するまでゆっくり冷却するステッ
プと、 少なくとも材料が液体状態に入り始めるときから完全に
凝固されるときまで、熱攪乱するエネルギにもかかわら
ず、結晶化種を構成するために十分な大きさを有するク
リスタリットを優先的に配向するのに十分な強度を有す
る磁場を印加するステップとを含む、方法。 - 【請求項２】 加熱ステップと冷却ステップとの間に一
定温度レベルに対応するステップを含む、請求項１に記
載の方法。 - 【請求項３】 前記材料は高温超伝導体である、請求項
１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記材料はＲが希土類元素を示すＲＢａ
ＣｕＯ型の超伝導体である、請求項３に記載の方法。 - 【請求項５】 ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7 を準備するための請
求項４に記載の方法であって、 前記化合物は圧搾粉末の形態をとるＹ2 ＢａＣｕＯ5 、
ＢａＣｕＯ2 およびＣｕＯの化学量論的混合物であり、 加熱は時間当たり約１００℃の温度勾配で７００℃およ
び１０４０℃の間で実行され、化合物は約２時間の間１
０４０℃で維持され、 冷却は時間当たり約２０℃の勾配で実行される方法。 - 【請求項６】 磁場は化合物が約７００℃の温度に達す
るとすぐ、かつ前記温度以上である限り印加される、請
求項５に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9010090A FR2665462B1 (fr) | 1990-08-02 | 1990-08-02 | Procede de cristallisation en presence de champ magnetique. |
| FR90/10090 | 1990-08-02 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05132318A true JPH05132318A (ja) | 1993-05-28 |
| JP3290191B2 JP3290191B2 (ja) | 2002-06-10 |
Family
ID=9399501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19323491A Expired - Lifetime JP3290191B2 (ja) | 1990-08-02 | 1991-08-01 | 集合組織化された多結晶材料を準備するための方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5217944A (ja) |
| EP (1) | EP0474566B1 (ja) |
| JP (1) | JP3290191B2 (ja) |
| DE (1) | DE69114092T2 (ja) |
| ES (1) | ES2079616T3 (ja) |
| FR (1) | FR2665462B1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2689524B1 (fr) * | 1992-04-06 | 1994-05-13 | Alcatel Alsthom Cie Gle Electric | Procede de fabrication d'un lingot en oxyde supraconducteur a haute temperature critique. |
| DE69415716T2 (de) * | 1993-05-10 | 1999-11-04 | Int Superconductivity Tech | Verfahren zur Herstellung eines Metalloxid-Kristalls |
| US5591698A (en) * | 1994-12-29 | 1997-01-07 | University Of Hawaii | Low temperature (T lower than 950° C.) preparation of melt texture YBCO superconductors |
| US5611854A (en) * | 1995-09-21 | 1997-03-18 | The University Of Chicago | Seed crystals with improved properties for melt processing superconductors for practical applications |
| JP3144675B2 (ja) * | 1998-12-18 | 2001-03-12 | 財団法人国際超電導産業技術研究センター | 酸化物超電導体及びその製造方法 |
| CN113355734A (zh) * | 2021-06-07 | 2021-09-07 | 上海工程技术大学 | 磁场诱导等温凝固过程中易轴织构的制备方法 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2611411B1 (fr) * | 1987-02-27 | 1989-04-21 | Francois Joel | Systeme de commutation de multiplex temporels hybrides |
| JP2651481B2 (ja) * | 1987-09-21 | 1997-09-10 | 株式会社 半導体エネルギー研究所 | 超伝導材料の作製方法 |
| JPH0797454B2 (ja) * | 1987-09-21 | 1995-10-18 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 超伝導材料の作製方法 |
| JPH01108156A (ja) * | 1987-10-20 | 1989-04-25 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 酸化物系超電導材の製造方法 |
| ATE80600T1 (de) * | 1988-03-21 | 1992-10-15 | American Telephone & Telegraph | Wachstum von supraleitermaterial aus einer flussmittel-schmelze, sowie fertigungsartikel. |
| JPH027309A (ja) * | 1988-06-24 | 1990-01-11 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 酸化物系超電導線条体の製造方法 |
| US4990493A (en) * | 1988-09-06 | 1991-02-05 | General Electric Company | Process of making an oriented polycrystal superconductor |
| US4939121A (en) * | 1988-10-20 | 1990-07-03 | General Dynamics Corporation, Electronics Division | Method and apparatus for inducing grain orientation by magnetic and electric field ordering during bulk superconductor synthesis |
-
1990
- 1990-08-02 FR FR9010090A patent/FR2665462B1/fr not_active Expired - Lifetime
-
1991
- 1991-08-01 JP JP19323491A patent/JP3290191B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-01 EP EP91420288A patent/EP0474566B1/fr not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-01 US US07/738,510 patent/US5217944A/en not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-01 DE DE69114092T patent/DE69114092T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1991-08-01 ES ES91420288T patent/ES2079616T3/es not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0474566A2 (fr) | 1992-03-11 |
| US5217944A (en) | 1993-06-08 |
| DE69114092D1 (de) | 1995-11-30 |
| ES2079616T3 (es) | 1996-01-16 |
| JP3290191B2 (ja) | 2002-06-10 |
| FR2665462B1 (fr) | 1997-08-29 |
| FR2665462A1 (fr) | 1992-02-07 |
| EP0474566A3 (fr) | 1992-03-18 |
| DE69114092T2 (de) | 1996-06-05 |
| EP0474566B1 (fr) | 1995-10-25 |
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