Введение к работе
Актуальность темы.
Жизнь и практика ставят перед исследователями при изучении различных процессов химического взаимодействия твердых веществ но-nwe серьезные проблемы, многие процессы нуждаются в радикальной рационализации, направленной, в конечном счете, на создание ресур-еосберегаюяих технологий с минимальными энергозатратами. Получение таких новых материалов, как сверхпроводники с еысокши критическими параметрами, требует особенно детального изучения природы и кинетических закономерностей процессов, происходящих при термообработке многокомпонентных химических систем, г. к. разработка методов, позволяющих повысить эффективность синтеза однофазных образцов с воспроизводимыми свойствами - одно из необходимых условии решения проблемы практического освоения высокотемпературной сверхпроводимости (БТСП).
Нами выбран путь введения добавочных веществ, реагирующих с
исходными компонентами и повышающих интенсивность взаимодействий в
двух системах: оксалагной ^'2(C2pli)i - BaCJD^ - СиС20^ и оксидо-
карбонатной У20а - ВаСОЛ - СиО в допустимом интервале температур.
Результатом проведенных предварительных исследований явилось сни
жение температуры и продолжительности синтеза купрата YBaaCu3Of_f
(123). і
В связи с этим целью работы является подбор и изучение роли ускоряющих добавок для интенсификации синтеза YBa2Cu30r_s , рассмотрение особенностей химии и механизма взаимодействия и термических процессов в их присутствии.
Конкретные зада^.п предполагали:
- выявление закономерностей основных Физико-химических про-
- 4 -цессов, дротекахщи в оксалат- и оксидо-карбонагсодержащих смесях б присутствии добавок углерода, мочевины, аминопласта, щавелевой кислоты, порошка ромбической фазы* 123;
изучение химии взаимодействия УВа2Си50т_у с водным раствором перекиси водорода и разработка принципиально нового прекурсора для синтеза фазы 123;
рассмотрение влияния добавок на свойства синтезируемых образцов целевого соединения;
использование результатов проведенных исследований для получения высококачественных сверхпроводящих материалов, в том числе из бракованной и деградировавшей керамики (123).
Для решения поставленных вадач использованы следующие экспериментальные методики: .
дифференциальный термический анализ (ДТА) и термогравимет-рический анализ (ТГ) - для изучения процессов, происходящих при термообработке прекурсоров и смесей компонентов;
оптическая микроскопия, рентгенофазовый анализ (РФА), атом-но-эмиссионная спектроскопия - при исследовании структуры и соста-ва солевых и оксидных материалов;
седиментацийнный анализ - для определения дисперсности порошковых материалов;
резисгивный метод определения электрофизических характеристик (Те, л Тс).
Научная новизна.
Впервые обшие принципы интенсификации химических взаимодействий в твердофазных системах - увеличение подвижности злемзнтов кристаллических реветок, дефектности последних, величины свободной энергии поверхности реализованы при синтезе УБа СиьО посредством введения в термообрабатываемую исходную смесь доСсиск, вступающих в химическое взаимодействие с ее компонентам;!, >ч-;Х; .!> . "
- 5 -процесс образования 123 и не загрязняющих конечный продукт.
Изучена химия взаимодействия углерода и щавелевой кислоты с компонентами оксалатной и оксидо-карбонатной смесей, а также взаимодействие тройного оксида ЇБа2Си3Оь5 с перекисью водорода. Установлено, что с использованием добавок углерода и карбамиде-мелами-ноформальдегидных олигомеров возможно совмещение процессов синтеза целевого соединения YBa2CUj07.x и спекания из него изделия в одну стадию термообработки.
Практическая значимость работы. Разработаны и опробованы в условиях действующего производства методики, применимые как для синтеза .YBa^Cu^Oj.j-, гак и для регенерации широкого спектра ВТСП-продукции (технологический брак изделий, деградировавшая иттрие-зая керамика и др.) Предложенные способы технологичны, легко вписываются в уже действующие схемы по производству высокотемпературных сверхпроводников. Они позволяют провести синтез в одну стадию без промежуточных помолов и уменьшить загрязнение конечного материала примесными элементами. Намечены способы получения крупных партий смеси оксалатов иттрия, бария, меди заданной стехиометрии. Знедрен способ получения сверхпроводящих изделий путем одностадийного процесса синтез-спекание и регенерации изделий из ВТСП-мате-риалов с использованием перекиси водорода. Способ, основанный на взаимодействии иттрий-барий-медь оксида с Н202, применим также для подготовки проб ВТСП к р'ентгенофлуоресцентному анализу.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены на Первой Межгосударственной конференции по материаловедению высокотемпературных сверхпроводников (Харьков,1993) и Всероссийской научно-практической конференции "Оксиды. йгаико-химические свойства и технология" (Екатеринбург, 1995).
Публикации. По теме диссертации'опубликовано 9 печатных работ, включая 3 статьи, тезисы 3 докладов, а такяе получено 2 ав-
- б -
торских свидетельства на изобретения и 1 патент Российской Федерации. Практическая часть работы защищена 2-мя актами внедрения.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, обзора литературы, четырех основных глав, в трех из которых изложены результаты исследования, выводов, заключения, списка литературы (126 наименований),приложения. Работа изложена на 140 страницах машинописного текста и иллюстрирована 11 таблицами и 28 рисунками.
Работа выполнена в рамках проекта "Урал" N 93039 по высокотемпературным сверхпроводящим материалам.