RU1834878C - Способ получени сверхпровод щего материала - Google Patents

Abstract

Использование: изобретение относитс  к получению высокотемпературных сверхпровод щих материалов и изделий из них в . режиме горени . Сущность изобретени : способ включает приготовление смеси, содержащей нитрат и пероксид щелочноземельного металла, сульфид иттри , сканди  или лантаноида , оксид и сульфид меди. Процесс провод т при давлении не менее 10 МПа в присутствии окислител , в качестве которого используют перхлорат иттри , сканди  или лантаноида или их смесь, вз того с 10-20% избытком относительно содержани  кислорода в целевом продукте. 1 табл.

Description

сл

с

Изобретение относитс  к получению высокотемпературных сверхпровод щих материалов (ВТСП) и изделий из них в режиме горени , в частности LnBa2Cu30 +5, где Ln - Y.Sc, либо один из редкоземельных металлов (РЗМ). Полученный целевой материал может быть использован в качестве изделий дл  приборов и систем радиоэлектронной и электротехнической промышленности , работающих при температуре жидкого азота.

Целью изобретени   вл етс  одностадийное получение плавленого сверхпровод щего материала и изделий на его основе.

Цель достигаетс  тем, что способ получени  сверхпровод щего материала включает смешение порошков сульфида меди, по крайней мере одного из сульфидов группы лантаноидов, в том числе сканди  и иттри , оксида меди, пероксида и нитрата щелочноземельного металла, и инициирование в

смеси процесса горени  под давлением не менее 10 МПа в присутствии окислител , в качестве которого используют перхлорат редкоземельного металла, иттри , сканди  или их смесь, вз тые в 10-20%-ным избытком относительно содержани  кислорода в целевом продукте и процесс провод т в среде инертного газа.

Сущность изобретени  состоит в следующем .

Готов т исходную смесь из порошков, содержащих по крайней мере один из сульфидов металлов группы лантаноидов, в том числе сканди  и иттри , сульфида меди CU2S, оксида меди СиО, пероксида щелочноземельного металла (Са02. BaOz, SrOz), .нитрата щелочноземельного металла (Са(МОз)2. Ва(МОз)2, 5г(МОз)2), в которую ввод т порошок окислител  в избытке 10-20% по кислороду, в качестве которого используют перхлорат редкоземельного металла

00

со

4 00

4 00

CJ

Ln(Cl04)3. перхлорат сканди , иттри  (5с(С10ф, Y(C.CM}.) или их смесь. Предпочтительно используют перхлорат лантана. Полученную смесь формуют при относительной плотности 0,6-0,92, помещают в реактор самораспростран ющегос  высокотемпературного синтеза (СВС), подвод т к смеси вольфрамовую спираль, создают в реакторе давление инертного газа более 10 МПа и под- ают на спираль кратковременный импульс тока, в результате чего в смеси начинаетс  процесс горени . После окончани  процесса горени  (10-30 с) и охлаждени  содержимое реактора извлекают, Целевой материал (или изделие) представл ет собой слиток заданной формы. На поверхности верхней части слитка остаетс  побочный продукт реакции - хлорид лантаноида, сканди , иттри , который возвращаетс  в переработку. Верхн   часть издели  отмываетс  этиловым спиртом (растворимость LaCIs) s этиловом спирте S 50 г/100 мл). Затем определ ют сверхпровод щие характеристики целевого материала или функциональные свойства издели .

Избыток твердофазного окислител  в количестве 10-20% необходим дл  создани  повышенной концентрации кислорода в расплаве ВТСП подслоем расплава хлорида лантаноида, иттри , сканди  или смеси их хлоридов. Температура плавлени  хлорида лантане 855°С, т.е. значительно ниже температуры плавлени  материала типа 1:2:3 , Целевой материал (изделие) кристаллизуетс  в м гком температурном режиме под пленкой жидкого хлорида лантаноида Тпл (LaCIs) - 855°C, котора  способствует поддержанию необходимого равновесного количества кислорода, После отмывки в этиловом спирте поверхность целевого материала или издели  ровна  и гладка .

В качестве исходных использовались реагенты марки ч, хч и осч, Использование сульфидов меди, РЗМ, в том числе сканди  и иттри , пероксидов и нитратов щелочноземельных металлов в смеси с окислителем позвол ет получать экзотермическую смесь с тепловыделением, достаточным дл  поддержани  температуры горени  на уровне температуры плавлени  980-1060°С конечного продукта, Получение сверхпровод щего плавленого материала LnMeaCuaO в режиме горени  осуществл етс  по реакции

0,51п25з + CuzS + СиО + Ме02 + Ме(1ЧОз)г + + (СЮо)з - LnMeaCuaOx + LnCIs + SOa + NO.

где Ln -лантаноидили Sc,Y; Men- Ca,Sr.Ba. Наличие в исходной смеси нитратов и пероксидов щелочноземельных элементов обеспечивает образование жидкой фазы в

зоне прогрева перед волной экзотермической реакции при температуре 400-600°С. Реакционна  диффузи  при наличии жидкой фазы обеспечивает высокую скорость растворени  тугоплавких реагентов и образовани  целевого материала. Избыток окислител  .10-20% по кислороду необходим дл  обеспечени  оптимальной концентрации кислорода в расплаве до момента кристаллизации как ВТСП, так и хлорида лантаноида . Стехиометрическа  концентраци  кислорода в исходной смеси приводит к дефициту по кислороду в конечном продукте из-за небольшой скорости усвоени  целевым материалом при фазовом переходе .

Пример 1. Получение УВааСизОт.б. Готов т исходную смесь из порошков сульфида иттри , сульфида меди, оксида меди , пероксида бари , нитрата бари , в которую ввод т окислитель - перхлорат лантана при соотношении исходных компонентов в мол х; Y2SsO,5; CU2S 1,0; CuO 1,0; ВаОа 1,0; Ва(МОз)2 1,0; 1а( 0,76. Полученную смесь помещают в реактор СВС и локально

инициируют волну горени . Процесс синтеза , провод т под давлением инертного газа аргона 10,0 МПа. После окончани  реакции синтеза и остывани  целевой материал извлекают , отмыаают в этиловом спирте и

определ ют его сверхпровод щие характеристики , Температура перехода в сверхпровод щее состо ние Тс - 93 К, АТС 1,6 К.

П р и -м е р 2. Получение Уо.вУЬо.аЗгВаСизОу.з.

Готов т смесь порошков при соотношении исходных компонентов в мол х: Ґ283 0,4; УЬ25з 0,1; Cu2$ 1,0; Ва(МОз)а 1,0; SrOz 1,0; У(С104)з 0,67. Полученную смесь помещают в реактор СВС на подложку из NdGaOs

и локально инициируют волну горени . Процесс синтеза провод т под давлением 10,0 МПа. После окончани  реакции синтеза и остывани  изделие извлекают, отмывают поверхность в этиловом спирте

и определ ют его сверхпровод щие характеристики . Температура перехода в сверхпровод щее состо ние Тс 106 К; ДТС ,9 К. Подложка покрыта однородным , р овным слоем ВТСП состава

Yo.eYbo.zSrBaCusOT.s.

Другие примеры реализации способа представлены в таблице с указанием состава исходной смеси компонентов, давлени  синтеза и качества целевого продукта.

Как следует из представленных данных , за вленный способ позвол ет получить целевой материал в виде плавленого продукта, с хорошими характеристиками без применени  известных способов синтеза .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Способ получени  сверхпровод щего материала путем приготовлени  смеси, содержащей соединение иттри , сканди  или лантаноида, нитрат и пероксид щелочнозе

   мельного металла и оксид меди и ее термообработку в режиме горени  под давлением не менее 10 МПа в присутствии окислител ., отличающийс  тем, что, с целью получени  плавленого материала, смесь дополнительно содержит сульфид меди, в качестве соединени  иттри , сканди  или лантаноида используют по меньшей мере один сульфид, в качестве окислител  используют по меньшей мере один перхлорат иттри , сканди  или лантаноида, вз тый с 10-20%-ным избытком относительно содержани  кислорода в целевом материале.

   Продолжение таблицы