Спосіб насичення киснем плавленої текстурованої кераміки на основі yвa2cu3o7-d

Спосіб насичення киснем плавленої текстурованої кераміки на основі YВa2Cu3O7-δ (ПТYВCO) в умовах ізостатичних тисків, який включає її нагрівання, витримку для насичення киснем плавленої текстурованої кераміки і охолодження, який відрізняється тим, що процес здійснюють в газостаті, при цьому попередньо нагрівання U 2 (19) 1 3 27392 мікротвердість становила 4,3±1,1ГПа при навантаженні 4,9Н. Також недоліком є довготривалість процесу, що складає близько 260 годин. В основу корисної моделі покладено завдання такого удосконалення способу насичення киснем плавленої текстурованої кераміки на основі YВа2Сu3О 7-d (ПТ-YBCO) в умовах ізостатичних тисків, при якому за рахунок зміни режимів і середовищ проведення процесу, вперше забезпечується можливість насичення киснем тонкостінної плавленої текстурованої кераміки на основі YВа2Сu3О7- d (ПТ-YBCO) в умовах ізостатичних тисків, а також зменшується кількість макро- та мікро тріщин, внаслідок чого підвищуються надпровідні та механічні властивості отриманої кераміки, прискорюється процес, і, як наслідок, поліпшується якість отриманої кераміки. Для вирішення цього завдання, у способі насичення киснем плавленої текстурованої кераміки на основі YВа2Сu3О7-d (ПТ-YBCO) в умовах ізостатичних тисків, який передбачає її нагрівання, витримку для насичення киснем плавленої текстурованої кераміки і охолодження, згідно корисної моделі, процес здійснюють в газостаті, при цьому попередньо нагрівання проводять до температури початку орто-тетра переходу стр уктури YВа2Сu3О 7-d (Y123) в потоці інертного газу при атмосферному тиску, після чого продовжують нагрівання кераміки, при цьому інертний газ поступово замінюють на кисень таким чином, що після досягнення температури нижчої за температуру плавлення структури Y123, витримують кераміку при атмосферному тиску упродовж часу достатнього для повної заміни інертного газу на кисень, а наступне охолодження проводять у два е тапи: на першому кераміку охолоджують до температури кінця Y123 ортотетра переходу з одночасним підвищенням тиску кисню до значень, при яких відбувається насичення киснем у рівноважних для даної температури умовах, і здійснюють витримку кераміки при цій температурі до її насичення киснем, а на другому етапі нагрівання вимикають і кераміку охолоджують в газостаті до кімнатної температури, після чого тиск знімають. Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному. Встановлено, що насичення киснем ПТ-YBCO кераміки в умовах контрольованого ізостатичного тиску (до 16МПа) та високих температурах (при умові початкового нагрівання до високих температур в атмосфері азоту) дозволяє попередити або знизити тріщиноутворення в ПТYBCO кераміці, покращити механічні характеристики кераміки та прискорити процес насичення киснем, а також досягти рекордно високих значень густини критичного струму. Структура кераміки вивчалася за допомогою поляризаційного оптичного мікроскопа, растрового електронного мікроскопа та ТЕМ, а також методами рентгеноструктурного й 4 рентгенофазового аналізів. Значення густини критичного струму, j,c розраховувалися на підставі експериментально отриманих за допомогою вібраційного магнітометра (VSM) Oxford Instruments 3001 петель магнітного гістерезису із застосуванням моделі Біна. Розмір зразків дозволяв розміщати їх у магнітометрі. Дослідження розподілу захопленого магнітного поля (field-mapping) проводили за допомогою датчиків Холу (відстань від датчика до поверхні зразка становила 0,2мм). Твердість зразків оцінювали за допомогою мікротвердомеру Matsuzawa Mod. МХТ-70, HV (з використанням індентора Віккерса). Тріщиностійкість визначали по довжині тріщин, що поширюються від кутів відбитка індентера. Приклад 1 Тонкостінну плавлену текстуровану кераміку на основі YВа2Сu3О7-d (ПТ-YBCO) поміщають в газостат і при цьому попередньо починають її нагрівати зі швидкістю 70К/год при атмосферному тиску у середовищі аргону до температури 700°С, після чого з такою ж швидкістю продовжують нагрівання кераміки, при цьому інертний газ замінюють на кисень таким чином, що після досягнення температури 900°С кераміка вже знаходиться в атмосфері кисню і витримується при даних умовах протягом 0,5год, тобто упродовж часу достатнього для повної заміни інертного газу на кисень, а наступне охолодження проводять у два е тапи: на першому кераміку охолоджують зі швидкістю 5К/год, і, одночасно, поступово збільшують тиск кисню до 16МПа (за експоненційним законом); після досягнення тиску 16МПа і температури 800°С починається процес витримки, при якому відбувається насичення киснем у рівноважних для даної температури умовах на протязі 48год, а на другому етапі нагрівання вимикають і кераміку охолоджують в газостаті до кімнатної температури, після чого тиск знімають. Час процесу складає майже 75 годин. Доведено, що насичена киснем тонкостінна ПТ-YBCO кераміка має високу густину критичного струму, j,, при 77Кjс>104кА/см 2 в полях до 5Тл в площинах ab та jc>5´103кА/см 2 в полях 2Тл в напрямку осі с матричної Y123 фази ПТ-YBCO, тріщиностійкість в площинах ab була в межах 2,5±0,1МПа´м 0,5, кількість мікротріщин становила 800 на мм, макротріщини були відсутні, мікротвердість становила 8,7±0,3ГПа при навантаженні 4,9Н, більш, ніж у три рази зменшений час процесу. Отже, саме у запропонованому способі насиченням киснем тонкостінної плавленої текстурованої кераміки на основі YВа2Сu3О7- d (ПТYBCO) в умовах ізостатичних тисків забезпечується збільшення: густини критичного струму більш ніж у 2 рази; тріщиностійкості матеріалу більш ніж у 3,5 рази, зменшується кількість мікротріщин на 10-12% і майже відсутні макротріщини. Отже доведено, що пропонована сукупність ознак забезпечує найкращі механічні та надпровідні властивості тонкостінної плавленої текстурованої ПТ-YBCO кераміки. 5 Аналогічні дослідження були проведені при реалізації способу насиченням киснем товстостінної плавленої текстурованої кераміки на основі YВа2Сu3О7- d (ПТ-YBCO) в умовах ізостатичних тисків. Порівняльні дані за прототипом і за корисною моделлю показали, що густина критичного струму збільшилась більш ніж у 1,5 рази; тріщиностійкость матеріалу збільшилась більш ніж у 2 рази, зменшується кількість мікротріщин більш ніж у 3 рази. 27392 6