RU2057618C1 - Способ изготовления контактов к сверхпроводящей керамике - Google Patents
Способ изготовления контактов к сверхпроводящей керамике Download PDFInfo
- Publication number
- RU2057618C1 RU2057618C1 SU5061013A RU2057618C1 RU 2057618 C1 RU2057618 C1 RU 2057618C1 SU 5061013 A SU5061013 A SU 5061013A RU 2057618 C1 RU2057618 C1 RU 2057618C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- ceramics
- pressing
- temperature
- htsc
- super
- Prior art date
Links
Landscapes
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: способ изготовления контактов к сверхпроводящей керамике включает прессование порошка ВТСП керамики с введенными в него имплантантами из благородного металла с использованием энергии взрыва при давлении ударной волны менее 6 ГПа и температуре прессуемого материала, составляющей величину менее температуры плавления металла имплантанта и фаз, составляющих структуру - высокотемпературной сверхпроводящей керамики, и последующий обжиг в проточной окислительной атмосфере.
Description
Изобретение относится к криогенному электромашиностроению, конкретнее к способам изготовления массивных низкоомных металлических контактов к изделиям из высокотемпературной сверхпроводящей (ВТСП) керамики для сильноточных устройств энергетического назначения.
Известен способ (Appl. Phys. Lett. 1988, vol. 52, N12, р. 1014-1016) изготовления низкоомных металлических контактов в ВТСП керамике, включающий расплавление на поверхности образца нескольких (по числу контактов) маленьких кусочков фольги из благородного металла, например, золота или серебра, формирование из расплавленных капелек металла при последующем охлаждении ВТСП керамики, прочно соединенных с ней металлических контактов в виде шариков для припаивания к ним в дальнейшем токопроводящих проводов и обжиг ВТСП керамики с металлическими контактами в атмосфере проточного кислорода.
После такой обработки контактное сопротивление соединения Au/YBa2Cu3O7-X, измеренное при температуре жидкого азота, составило R 50 мкОм, а удельное контактное сопротивление ρc≃ 0,5 мкОм·см2(ρc=Rc· Ac, где Ac площадь контакта, составившая ≈1·10-2 см2.
Наиболее близким решением к предлагаемому является способ изготовления низкоомных металлических контактов к ВТСП керамике путем прессования при давлении порядка 1 ГПа порошка ВТСП керамики с введенными в него имплантантами-кусочками проволоки из благородного металла, например золота, и последующего спекания прессовки в окислительной атмосфере.
Согласно этому способу кусочки золотой проволоки диаметром 1 мм и высотой 1 мм устанавливают на дно стального контейнера (пресс-формы), последний заполняют порошком ВТСП керамики УВА2CuO3O7-X, герметизируют и прессуют ВТСП порошок с имплантантами из золотой проволоки на прессе под давлением 0,8 ГПа в таблетки, которые затем спекают 6ч при 950оС в атмосфере проточного кислорода. К запрессованным в ВТСП керамику золотым контактам подпаивают индиевым припоем медные проволочные токоподводы и измеряют контактное сопротивление Rc при криогенных температурах. Для соединения Au/УВа2Cu3O7-X величина Rc составила при температуре жидкого азота ≃ 100 мкОм, удельное контактное сопротивление ρc ≃3мкОм·см2.
Предлагается способ изготовления низкоомных металлических контактов к ВТСП керамике путем взрывного прессования ВТСП порошка с введенными в него имплантантами из благородного металла и последующего окислительного обжига прессовки.
Прессование с использованием энергии взрыва позволяет получать прессовки с плотностью материала, близкой к теоретической.
Предлагаемый способ включает заполнение металлического контейнера порошком ВТСП керамики, размещение в нем имплантантов из благородного металла, например из золота или серебра, герметизацию контейнера, прессование и последующую термообработку в окислительной атмосфере. При этом прессование осуществляют с использованием энергии взрыва, подбирая такой режим прессования, при котором в материале прессовки не образуются трещины и поры и не происходит плавление металла имплантантов и фаз, образующих структуру ВТСР керамики, т. е. температура материала прессовки на фронте распространяющейся в ней ударной волны должна быть ниже температуры плавления металла имплантантов и фаз, образующих структуру ВТСП керамики.
Взрывное прессование весьма эффективно для изготовления плотных массивных прессовок из разнородных материалов, в том числе из ВТСП керамик и металлов. Кроме того, взрывное прессование обеспечивает дополнительные возможности повышения сверхпроводящих характеристик ВТСП материала за счет интенсивного генерирования в нем под действием ударной волны дефектов кристаллического строения, в особенности дислокаций, способствующих увеличению сил пиннинга и, соответственно, повышению критических характеристик сверхпроводимости.
Значительного деформационного нагрева прессовки при взрывном прессовании не происходит, ее средняя температура обычно не превышает 100оС, что очень существенно для ВТСП керамики, например для керамики УBa2Cu3O7-X сверхпроводящие характеристики заметно ухудшаются при нагреве до 400оС.
Вместе с тем при взрывном прессовании наблюдается уменьшение содержания кислорода в кристаллической решетке, для восстановления которого до исходного уровня после взрывного прессования прессовки подвергают окислительному обжигу.
Предлагаемый способ реализуют следующим образом. Металлический контейнер заполняют порошком ВТСП керамики, механически уплотняя порошок по мере заполнения контейнера. После заполнения последнего порошком ВТСП керамики в нее запрессовывают короткие стержни или проволоки из благородного металла, например серебра, контейнер герметизируют и проводят взрывное прессование ВТСП порошка, затем извлекают из контейнера прессовку с серебрянными имплантантами и подвергают окислительному обжигу.
П р и м е р. Порошком сверхпроводящей керамики YBA2Cu3O7-Xзаполняли прямолинейную стальную трубку длиной 100 мм, диаметром 8 мм с толщиной стенки 1 мм. После заполнения трубки порошком в него с обоих концов трубки запрессовывали стержни из чистого серебра длиной 10 мм, диаметром 2 мм, трубку герметизировали стальными заглушками и проводили взрывное прессование трубки с ВТСП порошком во взрывной камере, снабженной электродетонатором для подрыва заряда взрывчатого вещества, в качестве которого использовали, например, аммонит, аммиачную селитру и их смеси.
Взрывное прессование осуществляли по осесимметричной схеме при давлении ударной волны ≈1,5 ГПа. Средняя расчетная температура ВТСП прессовки при таком давлении не превышает 100о. После окончания взрывного прессования прессовку в виде стержня диаметром 4 мм с серебрянным контактами, заглубленными в ВТСП керамику с обоих торцов стержня вдоль его длинной оси, извлекали из контейнера и обжигали 24 ч при 920оС в потоке кислорода, обеспечивая таким образом насыщение прессовки кислородом до исходного уровня, поскольку после взрывного прессования содержание кислорода в ВТСП керамике было понижено, обуславливая ухудшение сверхпроводящих характеристик прессовки.
Материал прессовки из ВТСП керамики имел высокую плотность (≈6,0 г/см3) по всей длине стержня, что составляло 94% от теоретической плотности. Прессовка имела гладкую поверхность и не содержала трещин и пор. В структуре прессовки отсутствовали признаки плавления в результате повышения температуры при взрывном прессовании. По данным рентгеноструктурного фазового анализа структура керамики полностью состояла из сверхпроводящей фазы YBa2Cu3O7-X.
Измерения температурной зависимости электросопротивления четырехточным методом показали, что температура перехода материала прессовки в сверхпроводящее состояние составляла TК=91,5 К при ширине перехода Δ TK=5 K. Эти данные подтверждают, что изготовленное предложенным способом контактное соединение Ag/ВТСП содержит сверхпроводящую керамическую составляющую YBa2Cu3O7-X.
Измерение контактного сопротивления Rc образцов по четырехточечной схеме при температуре жидкого азота показало, что Rc=1·10-8 Ом, а удельное контактное сопротивление ρc<1·10-8Ом см2 при площади контакта ≈ 1 см2, что на два порядка ниже величины ρc для контактов, изготовленных известным способом (прототипом).
Таким образом, предлагаемый способ позволяет изготавливать массивные низкоомные контакты к ВТСП керамике с удельным контактным сопротивлением ρc<1·10-8Ом см2 при площади контакта 1 см2, обеспечивая высокий уровень сверхпроводящих характеристик ВТСП керамики.
Способ прошел лабораторные испытания.
Claims (1)
- СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОНТАКТОВ К СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ КЕРАМИКЕ, включающий прессование порошка высокотемпературной сверхпроводящей керамики с введенными в него имплантантами из благородного металла и термическую обработку, отличающийся тем, что прессование проводят с использованием энергии взрыва при давлении ударной волны менее 6 ГПа и температуре прессуемого материала, составляющей величину менее температуры плавления металла имплантата и фаз, составляющих структуру высокотемпературной сверхпроводящей керамики, а термическую обработку проводят в проточном режиме окислительного обжига.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5061013 RU2057618C1 (ru) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | Способ изготовления контактов к сверхпроводящей керамике |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU5061013 RU2057618C1 (ru) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | Способ изготовления контактов к сверхпроводящей керамике |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2057618C1 true RU2057618C1 (ru) | 1996-04-10 |
Family
ID=21612682
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU5061013 RU2057618C1 (ru) | 1992-07-03 | 1992-07-03 | Способ изготовления контактов к сверхпроводящей керамике |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2057618C1 (ru) |
-
1992
- 1992-07-03 RU SU5061013 patent/RU2057618C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Appl. Phys. Leff., 1988, vol.52, N 12, p.1017-1019. * |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5611230A (en) | Structure and method for compaction of powder-like materials | |
US5689797A (en) | Structure and method for compaction of powder-like materials | |
US5611139A (en) | Structure and method for compaction of powder-like materials | |
RU2057618C1 (ru) | Способ изготовления контактов к сверхпроводящей керамике | |
Lian et al. | High J/sub c/YBCO superconductors prepared by the'powder melting process' | |
CA1327119C (en) | Method of producing a superconductive oxide conductor | |
WO1988008618A2 (en) | Ceramic superconducting devices and fabrication methods | |
EP0284189B1 (en) | Method of manufacturing superconducting ceramics | |
Antony et al. | Barium titanate/noble metal laminates prepared by the oxidation of solid metallic precursors | |
Maqsood et al. | Role of barium addition on the properties of bismuth-based superconductors | |
JP2514690B2 (ja) | 超電導線材の製造方法 | |
JP5399040B2 (ja) | 酸化物超電導ロッドの製造方法 | |
US5179075A (en) | Method of making a low electrical resistance connection between a metal and a high tc superconducting ceramic | |
Porter et al. | Reactivity of ceramic superconductors with palladium alloys | |
JP2519742B2 (ja) | 超電導材料の製造方法 | |
Binner et al. | Microwave melt texturing of bulk YBCO superconductors | |
JP2509642B2 (ja) | 超電導パワ―リ―ドの製造方法 | |
Thornburg et al. | Thermoelectric Materials from Powder Metallurgy | |
US5801126A (en) | Process for prorducing thallium-containing high-Tc superconductors in flowing gas atmospheres | |
JP2635704B2 (ja) | Bi系酸化物高温超電導体の製造方法 | |
JPH05101723A (ja) | 酸化物超電導線の製造方法 | |
Vikhreva et al. | Textured BSCCO superconductors produced by magnetic pulsed compaction and hot pressing | |
JP2699077B2 (ja) | セラミックス系超電導体コイルの製造方法 | |
Zhang et al. | Oxygen nonstoichiometry in high-Tc superconductor HoBa2Cu3O6+ x and application of coulometric tritration | |
Gaowacki et al. | External and Internal Diffusion of Oxygen in Superconducting YBa 2 Cu 3 O 7− x Composite Conductors |