СТРОЕНИЕ И РАЗВИТИЕ РЕАКЦИОННОЙ ЗОНЫ В ПРОЦЕССАХ СИНТЕЗА СВЕРХПРОВОДНИКОВЫХ КУПРАТОВ

Abstract

Диссертация посвящена изучению твердофазных взаемодействий в процессе синтеза высокотемпературных сверхпроводниковых оксидов состава YВa2Cu3Ox. С помощью рентгенофазового, дифференциально-термического и химического анализов уточнены оптимальные условия синтеза сверхпроводникового купрата бария-иттрия YВa2Cu3Oх в порошкообразных смесях реагентов, составленных из сырьевых компонентов, имеющихся на Украине. Экспериментально изучено протекание твердофазного взаимодействия в модельных условиях - на плоской поверхности раздела компактированных реагентов в девяти системах: Y2O3 -CuО, Y2O3 -BaCuО2, Y2O3 - Y2BaCuО5, CuО - BaCuО2, BaCuО2 - Y2Cu2O5, BaCuО2 -Y2BaCuО5, Y2Cu2O5 - Y2BaCuО5, Y2Cu2O5 - YВa2Cu3Ox, Y2Ba4O7 - CuО. Методами РФА, оптической, сканирующей электронной микроскопии, химического и локального электронно-зондового анализа установлено строение реакционной зоны, определен фазовый и локальный состав продуктов в зоне взаимодействия. На основании этих данных определены направления преимущественного диффузионного переноса, составлены схемы ионного переноса при твердофазном взаимодействии в различных разрезах системы BaO - Y2O3 - CuO. Выявлен неожиданный эффект - распад уже образовавшегося высокотемпературного оксидного сверхпроводника состава YBa2Cu3Ox в результате переноса более подвижного компонента CuO за границы реакционной зоны. Этот эффект - расслоение реакционной диффузионной зоны за счет нереакционной диффузии в небинарном разрезе - приводит к значительному замедлению окончательного синтеза многокомпонентного целевого продукта. Получены профили распределения меди, бария и иттрия вдоль направления реакционной диффузии в системах: Y2Cu2O5 - YBa2Cu3Ox, Y2Cu2O5 - BaCuO2. Ионы меди диффундируют намного быстрее иттрия и бария и в сочетании с тем фактом, что в изучаемых разрезах CuO не встречает компонента, способного связать его химически, это и является причиной наблюдаемого расслоения реакционной зоны. Разработан и запатентован метод ускоренного синтеза YBa2Cu3Ох с использованием прекурсора Y2Ba4O7, позволяющий значительно снизить время синтеза и резко увеличить скорость протекания процесса.