Способ получения высокотемпературных сверхпроводников на основе оксида таллия

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН

К ПАТЕНТУ

Комитет Российской Федерации по патентам и товарным знакам (21) 5035445/33 (22) 01.04,92 (46) 30.12.93 Бюл. Иа 47-48 (71) Институт физики С0 РАН; Красноярский государственный университет; Институт химии и химико-металлургических процессов C0 PAH (72) Волков В.Е„Ковалев Ю,Г„ Фокйна Н.П.; Александров КС„Овчинников С.Г„Чернов В.К„Волкова

Г.В, (73) Институт физики имЛ.В.Киренского СО.PAH (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЬИ;ОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА ОСОБЕ

ОКСИДА ТАЛЛ ИЯ

1 л . (19) RRU U(11) 2ОО5113 С1

tel) 5 Ce4 8 3S ВО (57) Использование: при синтезе высокотемпературных сверхпроводникоа с улучшенными критическими параметрами. Сущность изобретения: смешивают порошки соединений бария, кальция и меди, проводят синтез и измельчение, е спек вводят оксид таллия, 1 — 3 моль нитрата аммония, модифицирующую добавку в виде оксида циркония или гафния в количестве 0;1 — 0,8 моль, по отношению к таллию и фторид бария в количестве, эквивалентном количеству модифицирующей добавки, смешивают, прессуют и проводят отжиг при 860 — 872 С в течение 7 — 1О мин. 1 ип, 2005113 их размеры и форму. В результате оксид металла остается B межзеренном пространстве и способствует улучшению физико-химических параметров образца

ВТСП: увеличение Тс, уменьшение h,Tc, повышение стабильности по отношению к воздействие внешней среды, улучшение ,механических свойств.

Пример 1. Готовят тройной оксид бария, кальция и меди. смешивают компоненты в. стехиометрических соотношениях. смесь гомогенизируют. компактуют и отжигают. В спек вводят оксид таллия (III), нитрат аммониЯ В количестве 1,0 мОлЯ и модифици50

Изобретение относится к области материаловедения и может быть использовано в синтезе высокотемпературных сверхпроводников (ВТСП} с улучшенными критическими параметрами. Один из путей получения ВТСП-материалов с улучшенными критическими параметрами — введение в них в процессе синтеза различных модифицирующих добавок.

Наиболее близким к предлагаемому способу по технической сущности и дости- гаемому результату является способ получения таллийсодержащей оксидной керамики путем смешивания порошков соединений кальция, стронция и меди, термообработки смеси, введения в измельченный спек Т120з и РЬО и окончательной термообработки при 900 или

985 С в течение 15 мин. 20

° Цель изобретения — улучшение критических параметров образцов и сокращение продолжительности синтеза.

Поставленная цель достигается тем, что при синтезе талли1содержащих ВТСП в смесь Ва2Сал-1Си<О» (тройной оксид) после отжига и измельчения спека вводят одновременно оксид таллия (III), нитрат аммония в количестве 1-3 моля, модифицирующую добавку оксида металла в коли- 30 честве 0,1-0,3 моля на один моль таллия и эквивалентное оксиду количество фторида бария. Смесь перемешивают, прессуюттаблетки и отжигают в течение 7 — 10 мин при

860-872" С, Качество таблеток можно улуч- 35 шить повторным перетиранием и кратковременным отжигом, Сущность способа заключается в следующем.

Оксид металла вводится в tlðåäøåñò- 40 венник одновременно с TI203. NH4N03 и

BaF2. Введение нитрата аммония ликвидирует дефицит кислорода в образце, а введение фторида бария обеспечивает оптимальные условия кристаллизации об- 45 разца и определяет морфологию частиц: рующую добавку: в одном случае 0,2 М Zr02, в другом — 0,2 M Hf02, смесь перемешивают, прессуют таблетки и отжигают в течение

7 — 10 мин при 860 — 872 "С.

На чертеже приведена температурная зависимость магнитной восприимчивости образцов полученной керамики Т!122з. Как видно иэ чертежа, при модифицировании только оксидами металлов (без добавления

BaF2) наблюдается очень малая концентрация сверхпроводящей фазь1 и значительное уширение сверхпроводникового перехода (кривые 1.1 и 2.1), Пример 2. Осуществляют синтез керамики Т!122з по,методике, описанной в примере 1, но наряду с 0,2 M Ег02 в одном случае и 0,2 M Н102 — в другом вводят эквивалентное количество фторида бария. При этом резко возрастает концентрация сверхпроводящей фазы и сужается величина сверхпроводящего перехода — достигаются оптимальные физико-химические характеристики, Пример 3. Осуществляют синтез керамики Т11223 по методике, описанной в примере 1. но модифицирующую добавку оксидов металлов вводят в количестве

0,8 M — в одном случае Ru02, в другом — Zr02, а добавку ВаЕ2 вводят в количестве 0,8 M. а нитрат аммония — в количестве 3,0 М.

Физико-химические характеристики полученной керамики оптимальны: концентрации сверхпроводящей фазы 95,, Тс = 110 — 112 К.

Пример 4. Осуществляют синтез керамики Т1122з по методике, описанной в примере 1, но в качестве модифицирующих добавок вводят по 0,1 моля в одном случае

Ге20з, в другом Sn02 и вводят эквивалетное количество BaF2 (0,1 М). Физико-химические характеристики полученной керамики оптимальны. Концентрация сверхпроводящей фазы составляет 957,, величина сверхпроводящего перехода 110-112 К, Продолжительность отжига (7-10 мин) выбрана экспериментально, Уменьшение времени отжига приводит к тому, что в Образце остается часть соли аммония; качество керамики при этом ухудшается, а физико-химические параметры не достигают оптимального значения. Увеличение времени отжига приводит к потере таллия. и следовательно, к нарушению стехиометрического состава и ухудшению сверхпроводящих свойств. Температурный интервал отжига образцов также подобран экспериМр íTýë ü Ho.

Таким образом, предлагаемый способ синтеза таллийсодержащих образцов ВТСГ1 обеспечивает значительное улучшение кри2005113

40 50 Ю I00 ИО тических физико-химических параметров об азцов и позволяет резко сократить проо ра должительность отжига с нескольких час а ов до 7 — 10 мин.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНЫХ СВЕРХПРОВОДНИКОВ НА

ОСНОВЕ ОКСИДА ТАЛЛИЯ, включающий смешивание порошко д в сое инений кальия, стронция и меди, синтез, введение в ция, ст о спек оксида таллия и модифициру бавки оксида металла, прессование и от(56) Lie R.S., Huang i.T., Lee W.Н., Р/и S.F., Wu Р.T., А new high — Тс svpereonductin9

Tl-ÐÜ-Са-Sr-Сц-О system/Physica С., 1988, 156, N 55, с,791 — 794. жиг, отличающийся тем, что в качестве модифицирующей добавки используют оксид циркон и кония или гафния в количестве,110 0,8 моль по отношению к таллию, в спек дополнительно вводят 1,0 - 3, моль нитрата аммония и фторид бария в количестве, эквивалентном количеству модифицирую2 С щей добавки, а отжиг ведут при 860 - 87

15 в течение 7 - 10 мин.