способ получения высокотемпературного сверхпроводящего материала bi₂sn₂ca_n-1cu_no_2n+1

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ВЫСОКОТЕМПЕРАТУРНОГО СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО МАТЕРИАЛА Bi₂Sr₂Ca_n-1Cu_nO_2n+4(n= 2 или 3), включающий приготовление шихты и ее спекание, отличающийся тем, что, с целью получения однофазных образцов и сокращения времени получения сверхпроводящего материала, для приготовления шихты готовят смесь из Bi₂O₃, SrCO₃ и CuO, соответствующую составу 2 : 2 : 0 :1 по катионам Bi, Sr, Ca, Cu, а также смесь CaCO₃ и CuO, соответствующую составу 1 : 1 по катионам Ca и Cu, спекают первую смесь при 800^oС в течение 2 ч, а вторую - при 1000^oС в течение 8 ч в атмосфере аргона, затем после закалки на воздухе обе смеси смешивают и перетирают, а спекание ведут при 830 - 850^oС в атмосфере аргона в течение 12 - 14 ч, после чего закаливают на воздухе.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к технологии синтеза высокотемпературных сверхпроводниковых материалов и может быть использовано для получения сверхпроводящих фаз В1-2212 и В1-2223 методом твердофазного синтеза.

Известны способы получения фаз В1-2212 и В1-2223 методом твердофазного синтеза [1, 2]. Они заключаются в приготовлении стехиометрического состава по обычной керамической технологии и последующем долговременном отжиге при определенных температурах, в результате которого образуются фазы В1-2201, В1-2212 и В1-2223. Недостатком данных способов является невозможность получения гомогенных по фазе образцов.

Известен также способ получения фазы В1-2223 по керамической технологии, который заключается в том, что спрессованный образец отжигают при температуре 840^оС в течение 400 ч [3].

Основным недостатком этого способа является то, что при этих режимах отжига и для этого состава образуется совокупность фаз - низкотемпературная В1-2213 и высокотемпературная В1-2223.

Целью изобретения является упрощение технологического процесса и получение образцов В1-2212 или В1-2223, гомогенных по фазе.

Это достигается тем, что при способе, включающем приготовление шихты исходного состава из окислов Bi₂O₃, CuO и карбонатов SrCO₃, SrCO₃, предварительное спекание на воздухе и синтез при 830-850^оС проводят в течение 20-24 ч из компонент Bi₂Sr₂CuO₆ и CaCuO₂, взятых в стахиометрическом соотношении в атмосфере инертного газа.

Новизна изобретения заключается в использовании двух компонент для синтеза, одна из которых предварительно отжигается в атмосфере аргона.

Предлагаемая совокупность признаков в известной литературе не обнаружена.

Способ осуществляется следующим образом: используется исходный состав шихты BiSr₂CuO₆, который спекается при 800^оС в течение 2 ч с последующей закалкой на воздухе, и CaCuО₂, который спекается в аргоне из CaCO₃ и CuO при 1000^оС в течение 8 ч. Затем обе части системы смешиваются в одну, перетираются и отжигаются при температуре 830-850^оС в течение 12-14 ч.

П р и м е р 1.Готовят смесь компонент 2,33 г Bi₂O₃, 1,48 г SrCO₃ и 0,40 г CuO, соответствующую составу 2:2:0:1 по катионам Bi, Sr, Ca, Cu, а также смесь 0,5г CaCO₃ и 0,4 г CuO, соответствующую составу 1:1 по катионам Ca, Cu, и в тиглях из Al₂O₃ выдерживают в муфельной печи соответственно при 800^оС в течение 2 ч на воздухе и при 1000^оС в течение 8 ч в аргоне. Затем после закалки на воздухе обе смеси смешивают в одну, перетирают и вносят в печь при температуре 840^оС в атмосфере аргона. После выдержки 12-14 ч образец закаляют на воздухе.

Рентгенографическое исследование полученных керамических образцов, проведенное методом порошка на дифрактометре ДРОН-3М ( Cu-K_a) показывает, что они на 95% состоят из фазы Bi-2212 T_с^к=88--90К.

П р и м е р 2. Образец готовят так же, как в примере 1, за исключением того, что процессы синтеза проводят в воздушной среде. После таких условий содержание фаз Bi-2201 и Bi-2212 становится равным и составляет примерно 50%, Т^к_с=58-60К.

Благодаря тому, что получение CaCuO₂ и взаимодействие компонент Bi₂Sr₂CuO₆ и CaCuO₂ происходят в аргоне возможно получение до 95% фазы Bi-2212 или Bi-2223. Ускорение процесса обусловленно непродолжительным предварительным спеканием (порядка 8 часов) и синтезом, продолжающимся около 12-14 ч. Общее время, затраченное на спекание и синтез, составляет порядка 20 часов (в аналоге около 400 ч).

По сравнению с прототипом ускоряется проведение процесса и получаются однофазные образцы.