Синтез та дослiдження властивостей неорганiчних сполук синтезованих на основi LaBa2Cu3O7 та SmBa2Cu3O7
Дипломная работа - Химия
Другие дипломы по предмету Химия
?бних монокристалiв починають вiдiгравати також такi фактори, як гiдродинамiка розплаву i розподiл температур та концентрацiй бiля кристалу, що росте.
Контроль швидкостi витягування i облiк анiзотропiСЧ росту дозволяють отримувати рiзноманiтнi тАЬобСФмнiтАЭ монокристали для майбутнiх промислових застосувань [20,23], включаючи:
1) звичайнi для методу витягування пiрамiднi кристали з розширеною основою;
2) крупнi iзотермiчнi кристали з малим кутом скосу ребер;
3) пiрамiднi кристали з тАЬввiгнутоютАЭ нижньою гранню;
4) цилiндричнi кристали.
РЖншi методи кристалiзацiСЧ [26,27] дають можливiсть отримати монокристали у виглядi:
1) тАЬодномiрнихтАЭ голок;
2) тАЬдвохвимiрнихтАЭ пластинок;
3) тАЬтрьохвимiрнихтАЭ паралелепiпедiв.
Таким чином, в даний момент стаСФ можливим вирощування ВТНП-кристалiв практично будь-якоСЧ бажаноСЧ форми.
Природа РЗЕ виявляСФ суттСФвий вплив на процеси кристалiзацiСЧ iз розплавiв. Зокрема введення тАЬлегких РЗЕтАЭ може викликати цiлу низку взаСФмоповязаних подiй: пiдвищення тАЬгеометричноСЧтАЭ стабiльностi R123 фаз > пiдвищення термiчноСЧ i термодинамiчноСЧ стабiльностi R123 фаз > пiдвищення температури перитектичного розпаду i збiльшення ентальпiСЧ розчинення R123 фаз в розплавi > пiдвищення розчинностi РЗЕ i зменшення нахилу кривоСЧ лiквiдуса поблизу температури перитектичного розпаду, зменшення вязкостi i прискорення дифузiСЧ компонентiв в розплавi. В результатi R123 фази з тАЬлегкимитАЭ РЗЕ (особливо Nd, Sm) повиннi демонструвати при заданому ступенi переохолодження розплаву бiльш високi швидкостi кристалiзацiСЧ у порiвняннi з тАЬважкимитАЭ РЗЕ (Y, Yb i iн.), що полегшуСФ отримання бiльш крупних кристалiв Nd123, Sm123 i т. д. Передбачуванi закономiрностi в швидкостi росту 123 фаз з рiзними РЗЕ дiйсно реалiзуються на практицi, що видно iз порiвняння швидкостей росту вздовж направлення витягування кристалiв, вирощених по модифiкованому методу Чохральського [30]: 0.075-0.108 мм/год (Y123, повiтря), 0.1 мм/год (Pr123, повiтря), 0.16 мм/год (Y123, кисень), 0.24 мм/год (Nd123, повiтря). Легування розплаву Sm i Nd при ростi Y123 було використано для прискорення росту кристалiв змiшаноСЧ (Y, РЗЕ)123 фази [58].
На жаль, перевага використання тАЬлегкихтАЭ РЗЕ при вирощуваннi монокристалiв i отриманнi тАЬрозплавноСЧтАЭ керамiки сполучають зi складнiстю контролю хiмiчного складу продуктiв в силу iснування катiонноСЧ не стехiометрiСЧ 123 фаз власне з тАЬлегкимитАЭ РЗЕ. Лише для тАЬточковоСЧтАЭ Y123 фази можливий спрощене дослiдження процесу кристалiзацiСЧ у рамках системи тАЬY2BaCuO5-Ba3Cu5O8тАЭ. Найважливiшу роль при виборi взаСФмозвязку мiж реальним вмiстом твердоСЧ i рiдкоСЧ фаз в стацiонарному станi росту кристалу, вiдiграСФ спiввiдношення коефiцiСФнтiв дифузiСЧ катiонiв у розплавi. Очевидно, що близькiсть цих коефiцiСФнтiв сприяСФ вибору системою спiввiдношення, яке найбiльш близьке до рiвноважного, так як низький коефiцiСФнт дифузiСЧ будь-якого iз катiонiв у порiвняннi з iншими веде до змiщення вiдносно передбаченоСЧ рiвноважноСЧ лiнiСЧ [21]. Як правило, вiдмiннiсть мiж коефiцiСФнтами дифузiСЧ не стiльки великi i рiвноважнi фазовi дiаграми можуть бути з достатнiм ступенем точностi використанi для кiлькiсних передбачень складiв фаз.
Збiльшення обСФму монокристалiв бiльш, нiж у 1000 разiв, що кристалiзують за даних умов, i значне пiдвищення СЧх досконалостi [26] стало можливим за рахунок використання модифiкованого метода Чохральського (витягування затравки iз переохолодженого розплаву. Цей метод унiверсальний i дозволяСФ вирощувати крупнi монокристали практично будь-якоСЧ фази R123 (R=Y, Nd, Sm, Pr), а також твердих розчинiв (R1R2)Ba2Cu3Oz (R1=Y, R2=Sm, Nd) i Nd1+xBa2xCu3Oz, Pr1+xBa2xCu3Oz, Nd1+xBa2xCu3yGayOz, YBa2Cu3yZnyOz i iн. Таким чином, прогрес в технологiях росту монокристалiв СФ очевидним.
Останнiм часом велика увага придiляСФться розробцi методiв росту монокристалiв тАЭвусiвтАЭ ВТНП. Повiдомлялось про СЧх успiшний рiст в системах з дiлянками твердих розчинiв типу Bi-Sr-Ca-Cu-O [28] i R-Ba-Cu-O (R=Sm, Nd). Вiдомо, що подiбнi кристали демонструють унiкальнi електрофiзичнi i механiчнi властивостi.
1.10 Отримання довгомiрних композитних матерiалiв
Практично всi вище розглянутi ВТНП-матерiали (за виключенням монокристалiв) СФ композитами, в склад яких окрiм надпровiдноСЧ матрицi входять надпровiднi фази, що визначають специфiчнi властивостi i областi застосування конкретного композиту. Так, високодисперснi порошки, отриманi методами хiмiчноСЧ гомогенiзацiСЧ (роздiл 1.1), зазвичай представляють собою сумiш рiзних фаз i легуючих добавок, що дозволяють використовувати такий напiвпродукт в наступних стадiях отримання матерiалу. Очевидно, що пара тАЬстрiчка пiдкладкатАЭ демонструСФ непорушний симбiоз (роздiл 1.2), i немаСФ сутi розглядати кожну iз частин окремо iз-за СЧх сильного взаСФмного впливу однiСФСЧ на iншу. Крупнокристалiчна керамiка (роздiл 1.3) також представляСФ собою композит, що мiстить вториннi фази в якостi включень в надпровiдну матрицю. Як вже вiдмiчалось, неоднофазнiсть такого матерiалу не тiльки наслiдок специфiчного механiзму кристалiзацiСЧ перитектичного розплаву, але й спецiально створювана структура, необхiдна для покращення електрофiзичних i механiчних властивостей керамiки.
Одним з найбiльш типових прикладiв промислових надпровiдних композитiв СФ ВТНП-стрiчка в срiбнiй оболонцi [32]. Кожна така стрiчка складаСФться з надпровiдного стержня, оточеного металiчною оболонкою. Для попередження терморезистивноСЧ нестiйкостi стрiчок намагаються створювати багатожильнi дроти, в яких зникнення надпровiдностi iз-за локального перегрiву вище температури п