Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Физико-математические науки
Физика конденсированного состояния

Диссертационная работа:

Даминов Рустам Римович. Структура и сверхпроводящие свойства материалов на основе фазы Bi2Sr2Ca1Cu2O8+x, подвергнутых интенсивной горячей пластической деформации : диссертация ... кандидата физико-математических наук : 01.04.07.- Уфа, 2005.- 165 с.: ил. РГБ ОД, 61 05-1/932

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Введение. 5

Глава 1. Обзор литературы. 11

  1. Bi - содержащие высокотемпературные сверхпроводники. 11

  2. Кристаллическая решетка ВІ2212. 12

  3. Фазовая диаграмма системы Bi-Sr-Ca-Cu-O, 15

  4. Структурные и магнитные особенности ВІ2212. 18

1.4.1. Пиннинг магнитного потока на дефектах ВТСП, влияние

на сверхпроводящие свойства. 18

1.5. Основные методы формирования направленной микроструктуры 27

  1. Порошок в трубе. 29

  2. Расплавный метод. 29

  3. Горячая пластическая деформация. 30

1.6. Горячая деформация как метод управления микроструктурой. 31

1.6.1. Деформационное поведение ВІ2212. 32

1.7. Композиты на основе ВІ2212. 33

1.7.1. Введение частиц MgO и Sr2CaW06 в систему

ВТСП-оксидов. 34

1.8. Постановка задачи исследования. 36
Глава 2. Материал и методики исследований. 39

  1. Выбор материалов и их состав. 39

  2. Методика получения исходных образцов. 40

  3. Термический анализ. 41

  4. Методика определения температуры плавления под давлением. 41

  5. Методика горячей деформации кручения под давлением. 43

  6. Рентгеноструктурные исследования. 45

  7. Металлографические исследования. 45

  8. Электромагнитные исследования. 47

  9. Методика измерения критической плотности тока. 48 Глава 3. Стабильность фазы ВІ2212 под давлением. 50

  1. Структура и фазовый состав спеченной керамики ВІ2212. 50

  2. Зависимость температуры начала плавления керамики ВІ2212

от приложенного давления. 52

  1. Рентгенофазовый анализ. 54

  2. Микрозондовый анализ фаз. 59

  3. Роль апикального кислорода в термической стабильности фазьіВі2212. 62

3.6. Расчет гидростатического давления. 67
Глава 4. Эволюция микроструктуры, текстуры и фазового состава материалов
на основе фазы ВІ2212 при горячей деформации. 71

4.1. Микроструктура материалов на основе фазы ВІ2212 после
горячей деформации. 71

  1. Микроструктура керамики ВІ2212. 72

  2. Микроструктура композитов на основе ВІ2212. 85

4.2. Формирование кристаллографической текстуры при горячей
деформации материалов на основе фазы ВІ2212. 89

  1. Влияние условий деформации на текстуру керамики ВІ2212. 90

  2. Текстура деформированных композитов на основе ВІ2212. 98

4.3. Изменение фазового состава материалов на основе ВІ2212

при деформации. 104

4.4. Влияние отжига после деформации на микроструктуру

и текстуру керамики ВІ2212. 110

4.5. Поведение частиц MgO и Sr2CaWOe, при деформации. 112
Глава 5. Сверхпроводящие свойства материалов на основе фазы ВІ2212. 115

5.1. Сверхпроводящие переходы, транспортные свойства материалов
на основе фазы ВІ2212. 115

5.2. Электромагнитные свойства (энергия пиннинга, плотность
критического внутризереннего тока) материалов на основе фазы
ВІ2212. 127

5.3. Связь структуры и сверхпроводящих свойств материалов

на основе фазы ВІ2212. 133

Выводы. 144

Список литературы. 149

Введение к работе:

Керамика Bi2Sr2CaCu20s+x (ВІ2212), благодаря высокой среди известных высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов критической плотности тока (Jc) в сильных магнитных полях (/с > 10 А/см при 4,2 К и 10 Тл), перспективна для практического применения не только в качестве проводов, но и объемных изделий [1], Однако, из-за отсутствия эффективных внутренних центров пиннинга магнитного потока «/е выше 20 К существенно уменьшается. Наряду с практической ценностью интерес к ВІ2212 заключается в том, что из-за отсутствия фазовых превращений вплоть до температуры плавления и простоте получения однофазного состояния она является удобным модельным объектом для исследования физики пластической деформации ВТСП материалов, а также природы пиннинга магнитного потока.

Известно, что для повышения критической плотности тока необходимо
получить особую структуру, характеризующуюся острой

кристаллографической текстурой, высокой плотностью центров пиннинга магнитного потока (основными из которых являются дислокации, дефекты упаковки, субмикро и нанометрические частицы несверхпроводящих фаз), отсутствием сплошных прослоек посторонних фаз на внутренних границах раздела, оптимальной стехиометрией по кислороду.

Для получения массивных текстурованных образцов из материалов на

основе фазы ВІ2212 используют, в основном, расплавный метод. Он

позволяет существенно улучшить электромагнитные свойства. Однако,

расплавный метод имеет ряд серьезных недостатков, сдерживающих возможность дальнейшего улучшения сверхпроводящих свойств: 1) не позволяет варьировать тип текстуры; 2) трудно обеспечить однородность текстуры в крупных заготовках; 3) сложно ввести в материал наиболее эффективные центры пиннинга магнитного потока - дислокации и мелкие частицы вторичных фаз.

Горячая пластическая деформация широко применяется для улучшения сверхпроводящих свойств ВІ2223, однако работ, посвященных исследованию горячей деформации ВІ2212, очень мало. Bi - содержащие керамики деформируют, как правило, осадкой. Осадка позволяет существенно увеличить плотность дислокаций, однако получаемая текстура заметно слабее, чем в расплавном методе. Кроме того, при осадке возникает текстура аксиального типа, которая не совсем благоприятна для протекания, например, кругового тока в сверхпроводящем кольце или диске. Для протекания кругового тока более предпочтительна радиальная текстура.

Для увеличения текстуры и плотности дислокаций необходимо иметь возможность деформировать на значительно большие степени. Этого можно добиться за счет использования сложных схем нагружения, одной из которых является кручение под давлением. При такой схеме квазигидростатическое давление предотвращает разрушение материала, а компонента кручения дает возможность деформировать на очень большие степени.

Горячая деформация методом кручения под давлением перспективна не

только для получения в ВТСП материалах острой текстуры и высокой

плотности дефектов, но и может быть использована для изготовления массивных колец и дисков. Диски и кольца могут найти широкое практическое применение, в частности, в качестве элементов подвески левитирующего транспорта, роторов криогенных моторов, сверхпроводящих экранов.

В данной работе впервые проведено систематическое исследование влияния горячей пластической деформации методом кручения под давлением на структуру и сверхпроводящие свойства ВТСП материалов на основе фазы ВІ2212.

Изучена стабильность фазы ВІ2212 в условиях небольшого квазигидростатического давления (0-45 МПа). Реакции фазового распада в образцах, плавленных под давлением и без него, различны. Установлено, что при давлении свыше 0,6 МПа температура плавления фазы ВІ2212 увеличивается почти на 60 градусов, что позволяет расширить диапазон горячей деформации и отжига.

Исследована микроструктура, текстура и фазовый состав деформированных образцов. Установлено, что при всех исследованных режимах деформации сохраняется пластинчатая форма колоний. При этом ширина колоний Н практически не изменяется, изменяется только длина колоний L. Параметр L в зависимости от условий деформации либо увеличивается, либо уменьшается. Постоянство ширины колоний, а также стабильность зеренной структуры внутри колоний, свидетельствуют о том,

что динамическая рекристаллизация не развивается, происходит лишь образование субзеренных границ.

Анализ данных показывает, что основным механизмом деформации и формирования базисной текстуры является проскальзывание между колониями, а внутризеренное дислокационное скольжение и диффузионная ползучесть являются аккомодирующими механизмами. Под действием внешних напряжений колонии пластинчатой формы разворачиваются и укладываются осью [001] параллельно оси сжатия.

Установлена связь структуры и сверхпроводящих свойств деформированных материалов на основе фазы ВІ2212. Установлено, что действует четыре основных типа центров пиннинга магнитного потока: I) допированные частицы, 2) внутризеренные решеточные дефекты (дислокации и дефекты упаковки), 3) малоугловые границы колоний, 4) частицы несверхпроводящих фаз, возникшие при распаде перегретой фазы ВІ2212 вблизи температуры плавления. В зависимости от материала и режимов деформации в структуре доминируют те или иные дефекты. Максимальные электромагнитные свойства (Jc, Е, В[П) проявляются тогда, когда действует не один, а, как минимум, два типа центров пиннинга.

Частицы (MgO и S^CaWOg) улучшают токонесущую способность

композитов ВІ2212 + MgO и ВІ2212 + Sr2CaWOfi только после низких

температур деформации (менее Та = 865 С), при высоких температурах

деформации размеры частиц MgO и S^CaWOe растут и их вклад в пиннинг

магнитного потока становится незначительным.

Разработан метод горячей пластической деформации по схеме кручение под давлением материалов на основе фазы ВІ2212. Он позволяет

получить образцы с высокой критической плотностью тока в сильных
магнитных полях в сочетании с улучшенными механическими свойствами.
Полученные образцы характеризуются острой текстурой и высокой
плотностью эффективных центров пиннинга магнитного потока. На основе
полученных данных, может быть создана научная основа технологии
получения массивных ВТСП изделий типа диск, кольцо с высокой
токонесущей способностью.

На защиту выносятся:

1. Результаты изучения влияния квазигидростатического давления на
ф температуру плавления фазы ВІ2212. Реакции фазового распада в

образцах, плавленых под давлением и без него.

  1. Результаты исследования стабильности ВТСП материала, полученного различными методами, при горячей пластической деформации.

  2. Режимы горячей деформации и термической обработки материалов на основе фазы ВІ2212 для достижения оптимальных сверхпроводящих свойств.

  3. Результаты исследования эволюции микроструктуры, текстуры и фазового состава при горячей пластической деформации керамики ВІ2212.

  4. Механизм формирования текстуры при горячей пластической

деформации.

  1. Результаты исследование влияния частиц (MgO и Sr2CaW06) на структуру и сверхпроводящие свойства композитов ВІ2212 + MgO и ВІ2212 + Sr2CaW06.

  2. Результаты исследования связи между структурой и сверхпроводящими свойствами в ВТСП материалах на основе фазы ВІ2212,

Подобные работы
Чуприк Анастасия Александровна
Развитие методов сканирующей зондовой микроскопии для исследования электрофизических свойств материалов наноэлектроники и структур на их основе
Кукареко Владимир Аркадьевич
Субмикроскопическая структура и ее роль в формировании физико-механических свойств дисперсионно-упрочненных материалов на никелевой и железной основах
Титова Светлана Геннадьевна
Особенности структуры и свойств материалов с сильным электрон-фононным взаимодействием
Прус Юрий Витальевич
Феноменологическая теория и результаты исследования структуры и свойств электромеханически активных материалов
Беленко Владимир Алексеевич
Влияние потоков заряженных частиц высокой плотности на структуру и механические свойства конструкционных материалов
Бормашов Виталий Сергеевич
Эмиссионные свойства автокатодов на основе углеродных наноструктурированных материалов
Омельченко Сергей Александрович
Исследование влияния деформации на структуру кристаллов сульфида и селенида цинка методом ЭПР
Багов Алий Николаевич
Рентгенодифракционные методы исследования эпитаксиальных структур с градиентом деформации
Миронов Сергей Юрьевич
Развитая пластическая деформация титана (Формирование субмикрокристаллической структуры и её влияние на деформационное поведение)
Попова Наталья Анатольевна
Эволюция дислокационного ансамбля, внутренние поля напряжений и фазовые превращения при пластической деформации сталей с различной структурой

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net