Повышение сверхпроводящих и механических свойств массивной и тонкостенной ПТ-YBCO керамики при насыщении кислородом

Abstract

Впервые показана возможность насыщения при высокой (800 °C) температуре и относительно низком (16 МПа) давлении кислорода структуры YBa2Cu3O7-δ (Y123) кислородом до 7–δ ≈ 6,9атомов (что обеспечивает максимальную температуру перехода в сверхпроводящее состояние этого соединения). Это отличается от общепринятых представлений о равновесии в данной системе. Установлено, что насыщение кислородом ПТ-YBCО при повышенных давлениях и высоких температурах приводит к уменьшению времени насыщения, а также к уменьшению количества трещин и увеличению плотности двойников в материале, что положительно влияет на плотность критического тока и механические характеристики керамики. Экспериментально показано, что двойники в большей степени ответственны за достижения высокой плотности критических токов jc и полей необратимости в ПТ-YBCО керамике. В случае большой (1012см-2) плотности дислокаций, но малой (0—1 мкм-1) плотности двойников в структуре Y123, критический ток оказался на порядок меньшим, чем в случае большой плотности двойников (22мкм-1) и отсутствия дислокаций и дефектов упаковки. Установлено, что плотность двойников и микротрещин (параллельных плоскости ab) в структуре фазы YBa2Cu3O7-d зависит от размера включений Y2BaCuO5 и характера их распределения, что, в свою очередь, определяется используемыми исходными материалами. Разработан процесс насыщения кислородом тонкостенной (сотовой) ПТ-YBCO керамики в условиях контролируемого его давления от 0,5 кПа до 16 МПа при температурах 900—800 °С, позволяющий достичь рекордно высоких значений jc и удвоить величину захваченного магнитного поля, как по сравнению с массивной ПТ-YBCO керамикой, насыщенной кислородом при тех же условиях, так и по сравнению с тонкостенной ПТ-YBCO, насыщенной кислородом при атмосферном давлении при оптимальной температуре.