Спосіб отримання надпровідних з’єднань між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі yba2cu3o7-d

1 Спосіб отримання надпровідних з'єднань між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизОу-з (ПТ-YBCO), ЯКИЙ пе редбачає нанесення на поверхню елементів, що з'єднуються, надпровідного порошкоподібного припою Тт123 з надпровідною структурою, їх нагрівання, витримку з наступним охолодженням до кімнатної температури, весь процес ведуть в атмосфері оксигену, який відрізняється тим, що нагрівання здійснюють до температури 990 1030 °С зі швидкістю 950 1050 °С/год та витримкою 0,02 0,08 год з наступним охолодженням зі швидкістю 120 180 °С/год 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що після охолодження проводять додаткове насичення отриманих з'єднань оксигеном при температурі 450 550 °С 3 Спосіб за пп 1-2, який відрізняється тим, що додаткове насичення оксигеном проводять впродовж 5 6 діб Винахід стосується області надпровідних матеріалів, а саме способів отримання надпровідних з'єднань між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТYBCO), що можуть бути застосовані в електроніці, електротехніці, машинобудуванні та інших галузях і спрямований на одержання надпровідних деталей великих розмірів та складної конфігурації, а також на спрощення і прискорення технологічного процесу Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є спосіб отримання надпровідних з'єднань між блоками плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТ-YBCO) (ДИВ Рішення про видачу патенту за заявкою № 2001 129159 поданої 28 12 01 тих самих авторів), який передбачає нанесення на поверхню блоків, що з'єднуються, порошкоподібного припою Тт123 з надпровідною структурою припою, їх нагрівання до температури 980 1010°С зі швидкістю 110 130°С/год та витримкою 0 25 0 75год, з наступним охолодженням до 550 650°С зі швидкістю 110 140°С/год, витримкою 4 6 год, після чого охолоджують до кімнатної температу ри зі швидкістю 25 75°С/год, причому весь процес ведуть в атмосфері оксигену, крім того, нанесення на поверхню порошкоподібного припою здійснюють шляхом насипання через сито або шляхом седиментації порошку Тт123 із суспензії, а в процесі нагрівання до блоків, що з'єднують прикладають статичний тиск в межах 1 Зкг/см2 Після дослідження з'єднаних блоків плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТ-YBCO), ВИЯВИЛОСЬ, що надпровідні та механічні властивості шва однакові по його довжині, також не погіршились надпровідні та механічні властивості самих з'єднуваних елементів плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТ-YBCO) Недоліком є довготривалість процесу зварювання, що складає близько ЗО годин В основу винаходу покладено завдання такого удосконалення способу отримання надпровідних з'єднань між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТYBCO), при якому за рахунок пропонованих режимів забезпечується скорочення часу при отримання надпровідних з'єднань між елементами ю ю 55212 плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТ-YBCO), з'являється МОЖЛИВІСТЬ збільшена розмірів деталей, що виготовляються, спрощується технологія і значно прискорюється процес, до того ж надпровідні та механічні властивості шва більш однорідні по його довжині, внаслідок чого поліпшується якість з'єднань і збільшується продуктивність процесу Для рішення цього завдання, у способі отримання надпровідних з'єднань між елемента! їй плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТ-YBCO), ЯКИЙ передбач, є нанесення на поверхню елементів, що з'єднуються, надпровідного порошкоподібного припою Тт123 з надпровідною структурою, їх нагрівання, витримку з наступним охолодженням до кімнатної температури, весь процес ведуть в атмосфері оксигену, згідно винаходу нагрівання здійснюють до температури 990 1030°С зі швидкістю 950 1050°С/год та витримкою 0,02 0,08 год, з наступним охолодженням зі швидкістю 120 180°С/год, крім того оптимальним є, коли після охолодження проводять додаткове насичення отриманих з'єднань оксигеном при температурі 450 550°С впродовж 5 6 діб ми, можливе нанесення припою шляхом його насипання через сито До елементів з нанесення 2 порошком прикладали статичний тиск 4кг/см і фіксували його Нагрівали до температури 1010°С зі швидкістю 1000°С/год, проводили витримку протягом 3 хвилин, охолоджували до кімнатної температури зі швидкістю 150°С/год, причому весь процес вели в атмосфері оксигену Після охолодження проводили додаткове насичення отриманих з'єднань оксигеном при температурі 550°С впродовж 5 5 діб Отримали з'єднання, які мають надпровідні властивості шва які майже не відрізняються від надпровідних властивостей матеріалу, але кращі за надпровідні властивості шва та матеріалу, що були виміряні після вирізання з блоків та перед зварюванням (див Таблицю, додається) та визначили їх за допомогою вібраційного магнітометру Густину критичного струму вимірювали у матеріалі JKP(H) та у шві ,кр(Ш) При досліджені МІЦНОСТІ на згин виявилось, що руйнування відбулося головним чином по матеріалу, а не по шву Дослідження мікротвердості також задовольняють наші вимоги Час процес зварювання складає 10 годин Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак, що заявляється і технічними результатами, які досягаються при її реалізації, полягає у наступному За рахунок зміни режимів з'єднана між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі УВагСизО? 5 (ПТ-YBCO), з'являється МОЖЛИВІСТЬ виготовлення деталей з кращими надпровідними та механічними властивостями, процес зварювання у нашому процесі відбувається швидше, оскільки охолодження після нагріву проводять майже без витримки, і, оскільки потім проводиться процес насичення отриманих з'єднань оксигеном при температурі 450 550°С , впродовж 5 6 діб, надпровідні та механічні властивості шва більш однорідні по його довжині, а за рахунок кращої адгезії порошкоподібного припою до поверхонь з'єднуваних елементів, а також ефекту заліковування поверхневих дефектів і тріщин, отримані з'єднання майже не мають пор та тріщин Аналогічним шляхом були отримані надпровідні з'єднання між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі YBa2Cu3O? 5 (ПТYBCO) з іншими параметрами при граничних значеннях всіх пропонованих параметрів (приклади 2 і 3), а також з виходом за граниш (приклади 4 - 11), а також при аналогічних умовах за прототипом (приклад 12) При охолодженні до кімнатної температури зі швидкістю меншою, ніж 120°С/год, погіршуються механічні властивості з'єднань (МІЦНІСТЬ на згин та мікротвердість), а при перевищенні швидкості 180°С/год погіршуються надпровідні властивості з'єднань (густина критичного струму) через те, що тривалість процесу недостатня для оптимального насичення киснем Доведено, що з'єднані елементи мають майже однакові надпровідні властивості шва і самого матеріалу, гарні механічні властивості, що дозволяє нам виготовляти деталі складної форми більш, ніж у три рази зменшений час процесу зварювання Як видно з таблиці, саме у пропонованих інтервалах режимів забезпечується збільшення густини критичного струму у шві на 150 - 250%, мікротвердості матеріалу на 35 - 45% шва на 5 10%, МІЦНІСТЬ на згин збільшується на 4 - 5% Отже доведено, що пропонована сукупність ознак забезпечує найкращі механічні та надпровідні властивості надпровідних з'єднань між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі YBa 2 Cu 3 0 7 є (ПТ-YBCO) Приклади конкретної реалізації способу отримання надпровідних з'єднань між елементами плавленої текстурованої кераміки на основі YBa 2 Cu 3 0 7 є (ПТ-YBCO) Елементи плавленої текстурованої кераміки на основі YBa2Cu3O7 5 (ПТ-YBCO) вирізали з блоків та виміряли їх надпровідні та механічні властивості Потім розрізали на дві частим та зварювали На два елементи плавленої текстурованої кераміки на основі YBa2Cu3O7 5 (ПТ-YBCO), що з'єднували, наносили надпровідний порошкоподібний припій Тт123 з надпровідною структурою шляхом седиментації порошку Тт123 із суспензії (як середовище-ацетон), в деяких випадках, наприклад, при виготовленні деталей простої фор 55212 Таблиця (додаток) Порошок Об'єкт випроТемпера№ із субу-вань тура, °С спензії 1 2 3 4 5 Пропонований 6 спосіб 7 8 9 10 11 Спосіб за прототипом 12 ШВИДКІСТЬ, °С/год 1010 990 1030 980 1040 1010 1010 1010 1010 1010 1010 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 Тт123 1000 950 1050 1000 1000 850 1150 1000 1000 1000 1000 охолодження 150 120 180 150 150 150 150 200 100 150 150 990 Тт123 120 125 нагріву Час витримки, год 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 05 02 08 05 05 05 05 05 05 01 20 05 Підписано до друку 03 04 2003 р Критична густина струму, МІЦНІСТЬ кА/см 2 ЛЛС на згин, МП JKP(LU) 36 32 31 28 27 29 27 25 28 26 25 11 5 130 Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24 шов матеріал 34 28 29 22 21 19 19 14 18 12 15 4 57 4 03 415 3 45 3 87 2 97 3 34 3 36 3 27 2 85 3 21 5 82 5 42 5 47 412 4 35 4 03 415 4 09 4 44 319 4 31 32 3 91 5 53 JKP(H) 34 ЗО 29 27 26 28 25 23 27 25 24 Мікротвердість, ГПа