Пластичность и прочность металлоксидных высокотемпературных сверхпроводников (Обзор)

Abstract

Систематизированы и изложены с единой точки зрения результаты исследования пластичности и прочности широкого класса металлоксидных перовскитоподобных соединений, обладающих свойством высокотемпературной сверхпроводимости (ВТСП) или используемых как базовые соединения для получения ВТСП. Обсуждены механические свойства материалов с различной морфологией — монокристаллов, поликристаллов, композитов, изученные различными методами механических испытаний в области низких, комнатных и высоких температур. Рассмотрены характерные для этих соединений дефекты кристаллического строения и описана кристаллография двух мод пластической деформации — скольжения и двойникования, а также перестройка под действием механических напряжений двойниковой структуры, возникающей при высокотемпературном фазовом превращении. Отмечены особенности пластической деформации и разрушения металлоксидных материалов, обусловленные структурными микродефектами (дислокациями, примесями, двойниковыми и межзеренными границами) и макродефектами (порами, трещинами, гетерофазными включениями), а также обсуждена роль диффузии тяжелых катионов в кинетике высокотемпературной деформации. Рассмотрено влияние на механические свойства металлоксидов структурных фазовых превращений и сверхпроводящего перехода. Данный обзор является продолжением ранее опубликованного авторами обзора упругих и акустических свойств ВТСП (ФНТ 21, 475 (1995)).

Систематизовано і викладено з єдиної точки зору результати дослідження пластичності та міцності широкого класу металоксидних перовскітоподібних сполук, що мають властивість високотемпературної надпровідності (ВТНП) чи використовуються як базові сполуки для одержання ВТНП. Обговорено механічні властивості матеріалів з різною морфологією — монокристал ів, полікристалів, композитів, вивчені різними методами механічних випробувань в області низьких, кімнатних та високих температур. Розглянуто характерні для цих сполук дефекти кристалічної будови і описано кристалографію двох мод пластичної деформації — ковзання та двійникування, а також перебудову під впливом механічних напруг двійникової структури, яка виникає при високотемпературному фазовому перетворенні. Відзначено особливост і пластичної деформації та руйнування металоксидних матеріалів, які обумовлені структурними мікродефектами (дислокаціями, домішками, двійниковими та міжзеренними границями) та макродефектами (порами, тріщинами, гетерофазними включеннями), а також обговорено роль дифузії важких катіонів у кінетиці високотемпературної деформації. Розглянуто вплив на механічні властивості металоксидів структурних фазових перетворень і надпровідного переходу. Даний огляд є продовженням раніше опублікованого авторами огляду пружних та акустичних властивостей ВТНП (ФНТ 21, 475 (1995)).

The results on plasticity and strength of a wide class of metaloxide perovskitelike compounds which are of high-temperature superconductivity (HTSC) or used as basic compounds to fabricate HTSCs are systematized and discussed from the unified viewpoint. The mechanical properties of materials of different morphology — single crystals, polycrystals, composites studied by various methods of mechanical testing in low, room and high temperature regions are treated. The defects typical of these compounds are considered, and the crystallography of two deformation modes — slip and twinning — are discussed. Rearrangement under mechanical stresses of the twin structure formed in high temperature phase transformation are considered too. The peculiarities of the plastic deformation and fracture of metaloxide materials caused by structural microdefects (dislocations, impurities, twin and grain boundaries) and macrodefects (pores, cracks, heterophase inclusions) are observed. The role of heavy cations in the high temperature deformation kinetics is discussed. The influence of the structural phase transformations and superconducting transition on the mechanical properties of the metaloxides is viewed. This review is a continuation of the previous review on elastic and acoustic properties of HTSCs published by the authors: (Low Temp. Phys. 21, 367 (1995)).