DE4210198A1

DE4210198A1 - Process for the production of melt-textured high-temperature superconductors

Info

Publication number: DE4210198A1
Application number: DE4210198A
Authority: DE
Inventors: Gunter Risse
Original assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Current assignee: Leibniz Institut fuer Festkorper und Werkstofforschung Dresden eV
Priority date: 1992-03-28
Filing date: 1992-03-28
Publication date: 1993-09-30
Anticipated expiration: 2012-03-29
Also published as: DE4210198C2

Abstract

Melt texturing of high temp. superconductors is carried out on a starting material with more than 50% porosity, which has been produced from a YBaCuOx powder of less than 0.7 sq.m./g specific surface and which is in contact with a solid surface. ADVANTAGE - The process produces a single growth front, which advances 123 phase growth through the entire material and thus leads to directional crystallisation of the 123 phase, and suppresses formation of other 123 nucleation centres beyond the growth front.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Hochtem peratur-Supraleitern mit schmelztexturiertem Gefüge, die eine Anwendung z. B. in der Energiewirtschaft und im wissenschaftlichen Gerätebau finden können.The invention relates to a method for producing Hochtem temperature superconductors with melt-textured structure, one Application z. B. in the energy and scientific sectors Device construction can find.

Es ist eine Reihe von Verfahren bekannt, bei denen vorgesinterte, pulvertechnologisch hergestellte Hochtemperatur-Supraleiter- Ausgangsmaterialien zur Schmelztexturierung eingesetzt werden. Dabei wird z. T. ausdrücklich auf eine hohe Dichte dieser Aus gangsmaterialien hingewiesen (Pollard u. a., Supercond.Sci.Tech nol. 2 (1987) 169-172).A number of processes are known in which presintered, high-temperature superconductor Starting materials for melt texturing are used. Here, for. T. expressly on a high density of this gear materials (Pollard et al., Supercond.Sci.Tech nol. 2 (1987) 169-172).

Die Verdichtung der Proben erfolgt z. B. durch langes Sintern bei relativ hohen Temperaturen (Chen u. a.; Appl.Phys.Lett. 56 (26), (1990) 2675-77) oder durch Einpressen von Pulver in ein Ag-Rohr und anschließende starke Reduzierung des Rohrdurchmessers durch mehrere Ziehvorgänge (Zhou u. a.; Supercond.Sci.Technol. 2 (1989) 212-215).The samples are compressed e.g. B. by long sintering relatively high temperatures (Chen et al .; Appl.Phys.Lett. 56 (26), (1990) 2675-77) or by injecting powder into an Ag tube and then greatly reduce the pipe diameter by several drawing operations (Zhou et al .; Supercond.Sci.Technol. 2 (1989) 212-215).

Bei den bisher bekannten Verfahren kann das für die angestrebte hohe Stromtragfähigkeit notwendige texturierte Gefüge der Hoch temperatur-Supraleiter nicht mit ausreichender Sicherheit repro duziert werden.In the previously known methods, this can be done for the desired high current carrying capacity necessary textured structure of the high Temperature superconductors cannot be reproved with sufficient certainty be reduced.

Damit fehlt eine wesentliche Voraussetzung zur Herstellung von Hochtemperatur-Supraleiter-Leiterbahnen mit großer Ausdehnung mit Hilfe der Schmelztexturierung. Ursache ist das Auftreten von ungewollten Kristallisationszentren an verschiedenen Punkten der Probe. Durch Anwendung von Temperaturgradienten wird versucht, eine solche ungewollte Keimbildung der Hochtemperatur-Supralei ter-Phase zu verhindern (Jin u. a.; Physical Review B; 37 (13) (1988) 7850-7853). Für lange Leiterbahnen ist diese Methode technologisch sehr schwierig und das gewünschte Ergebnis deshalb ebenfalls nicht ausreichend reproduzierbar.An essential prerequisite for the production of High-temperature superconductor tracks with large expansion Help of melt texturing. The cause is the appearance of unwanted crystallization centers at different points of the Sample. By using temperature gradients, an attempt is made to such unwanted nucleation of the high temperature supralea to prevent the ter phase (Jin et al .; Physical Review B; 37 (13) (1988) 7850-7853). This method is for long tracks technologically very difficult and therefore the desired result also not sufficiently reproducible.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zur Schmelztexturierung in einem YBa₂Cu₃O_x-Ausgangsmaterial eine einheitliche Wachstums front zu erzeugen, die mit dem Wachstum der 123-Phase durch die gesamte Probe fortschreitet und damit zur gerichteten Kristalli sation der 123-Phase führt, und die Ausbildung weiterer 123- Keimzentren außerhalb der Wachstumsfront in der Probe zu unter drücken.The invention has for its object to produce a uniform growth front for melt texturing in a YBa ₂ Cu ₃ O _x starting material, which progresses with the growth of the 123 phase through the entire sample and thus leads to the directed crystallization of the 123 phase , and suppress the formation of further 123 germ centers outside the growth front in the sample.

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung dadurch gelöst, daß zum Schmelztexturierungsprozeß ein Ausgangsmaterial mit einem Poren anteil von <50% eingesetzt wird, das aus einem Pulver der Zusam mensetzung YBaCuO_x mit einer spezifischen Oberfläche von <0,7m²/g hergestellt wurde und das im Kontakt mit einer festen Oberfläche steht.This object is achieved according to the invention in that a starting material with a pore content of <50% is used for the melt texturing process, which was produced from a powder of the composition YBaCuO _x with a specific surface area of <0.7 m ² / g and that is in contact with a solid surface.

Nach zweckmäßigen Ausgestaltungen der Erfindung wird ein Aus gangsmaterial eingesetzt, welches pulvermetallurgisch hergestellt worden ist, und das YBaCuO_x-Pulver wird mit einem Bindemittel zu einer Paste verarbeitet, die verdruckt und danach gebrannt wird.According to expedient embodiments of the invention, a starting material is used which has been produced by powder metallurgy, and the YBaCuO _x powder is processed with a binder to give a paste which is printed and then fired.

Vorteilhaft ist es, wenn das YBaCuO_x-Pulver erfindungsgemäß mit einer spezifischen Oberfläche von 0,7 bis 0,01 m²g, vorzugsweise 0,5 bis 0,1 m²/g, verwendet wird.It is advantageous if the YBaCuO _x powder is used according to the invention with a specific surface area of 0.7 to 0.01 m ² g, preferably 0.5 to 0.1 m ² / g.

Durch Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens läßt sich die Reproduzierbarkeit der Herstellung schmelztexturierter Hochtempe ratur-Supraleiter mit hoher maximaler Stromdichte erhöhen. Damit ist eine wichtige Voraussetzung zur Herstellung langer hochtempe ratur-supraleitender Leiterbahnen mit hoher Stromtragfähigkeit geschaffen.By using the method according to the invention, the Reproducibility of the production of melt-textured high temperature Increase raturation superconductor with high maximum current density. In order to is an important prerequisite for the production of long high temperatures rature superconducting conductor tracks with high current carrying capacity created.

Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is based on an embodiment explained in more detail.

Ein Hochtemperatur-Supraleiter-Material mit einem Porenanteil von 68%, aus YBa₂Cu₃O_x-Pulver mit einer spezifischen Oberfläche von 0,2 m²/g pulvertechnologisch nach einem üblichen Sinterverfahren hergestellt, wird mit einem Platin-Draht verschmolzen und einer Temperaturbehandlung in O₂-Atmosphäre zur Schmelztexturierung unterzogen. Dazu wird die Probe kurzzeitig auf 1150°C erhitzt, auf 1024° abgekühlt und bei dieser Temperatur gehalten. Die Wachstumsfront der 123-Phase bewegt sich dabei mit einer Ge schwindigkeit von ∼1 mm/h durch die Probe. Nach Erreichen der gewünschten Wachstumsstrecke wird bei üblichen Bedingungen eine Sauerstoffbeladung der Probe durchgeführt. Die maximale Strom dichte der Probe bei 77 K liegt oberhalb 10⁴ A/cm².A high-temperature superconductor material with a pore fraction of 68%, made from YBa ₂ Cu ₃ O _x powder with a specific surface area of 0.2 m ² / g using a conventional sintering method, is fused with a platinum wire and one Heat treatment in an O ₂ atmosphere subjected to melt texturing. For this purpose, the sample is briefly heated to 1150 ° C, cooled to 1024 ° and kept at this temperature. The growth front of the 123 phase moves through the sample at a speed of ∼1 mm / h. After the desired growth path has been reached, oxygen loading of the sample is carried out under normal conditions. The maximum current density of the sample at 77 K is above 10 ⁴ A / cm ² .

Claims

1. A process for the melt texturing of high-temperature superconductors, characterized in that for the melt texturing process, a starting material with a pore content of <50% is used, which consists of a powder of the composition YBaCuO _x with a specific surface area of <0.7 m ² / g was produced and is in contact with a solid surface.

2. The method according to claim 1, characterized in that a starting material produced using powder technology becomes.

3. The method according to claim 1, characterized in that the YBaCuO _x powder processed with a binder to form a paste and this is printed and fired.

4. The method according to claim 1, characterized in that YBaCuO _x powder with a specific surface area of 0.7 to 0.01 m ² / g, preferably 0.5 to 0.1 m ² / g, is used.