Член-корреспондент НАН Беларуси, д.т.н.,профессор Л.И. Гурский,

к. ф.-м. н.Каланда ¹

Белорусский государственный университет информатики и радиоэлектроники, Белоруссия

¹ Институт физики твердого тела и полупроводников НАН Беларуси

Кристаллизация купрата иттрия-бария в системах Y₂BaCuO₅ - BaCuO₂ И Y₂BaCuO₅ - BaCuO₂ – CuO

Рассмотрены проблемы формирования структуры, различной степени совершенства и воспроизводимости физико-химических свойств купрата иттрия – бария при синтезе из области кристаллизации в системе Y₂BaCuO₅ - BaCuO₂ - CuO. Показано, что соединение YBa₂Cu₃O_7-d кристаллизуется по перитектической реакции, при этом в зависимости от процентного соотношения реагирующих компонентов реакция может протекать по типу 1 - Ж ; или по типу 2 - Ж + .+ ; или по типу 3 - Ж + Ж + .

В реакционной зоне диффузионной пары BaCuO₂/Y₂BaCuO₅ при температурах 1193-1223К образуется соединение YBa₄Cu₃O_9-d._-d, а при более температурах 1173-1193К кристаллизуется соединение YBa₂Cu₃O₇. Такой механизм обусловлен отличием процессов разложения соединения BaCuO₂ в области кристаллизации при высоких температурах в присутствии соединения Y₂BaCuO₅. Так для температур меньших 1193К большей термодинамической устойчивостью при разложении BaCuO₂ обладает соединение Ba₂CuO₃, что обеспечивает синтез соединения YBa₂Cu₃O_7-d. При температурах (>1193К) стабильным продуктом разложения BaCuO₂ в диффузионной паре BaCuO₂/Y₂BaCuO₅ является соединение BaCu₂O₂, и в реакционной зоне происходит кристаллизация соединения YBa₄Cu₃O_9-d.

На примере диффузионной пары “BaCuO₂”/Y₂BaCuO₅ показано, что в интервале температур 1173-1223К кристаллизация соединения YBa₂Cu₃O_7-d может осуществляется как в результате взаимодействия эвтектики Ba₃Cu₇O_х с соединением Y₂BaCuO₅, так и за счет взаимной диффузии катионов через слой продукта с кристаллизацией YBa₂Cu₃O_7-d на межфазовых границах.

Использование диффузионных пар типа (3BaCuO₂+хCuO)/Y₂BaCuO₅) позволило за счет образования стабильных жидких фаз с температурой плавления 1173К в системах (3BaCuO₂+0.6CuO)/Y₂BaCuO₅, (3BaCuO₂+2.3CuO)/Y₂BaCuO₅) и с температурой плавления 1203К в системе 3.5BaCuO₂/Y₂Cu₂O₅ существенно снизить, в отличие от традиционного метода направленной кристаллизации, связанного с плавлением YBa₂Cu₃O_7-d (Т_пл=1283К), температуру синтеза текстурированной керамики и монокристаллов YBa₂Cu₃O_7-d.

Для диффузионных пар (3BaCuO₂+хCuO)/Y₂BaCuO₅ обогащенных барием (х<1.5) соединение YBa₂Cu₃O_7-d кристаллизуется с образованием промежуточного соединения YBa₄Cu₃O_9-d по перитектической реакции: Ж + YBa₄Cu₃O_9-d+ Y₂BaCuO₅ ® YBa₂Cu₃O_7-d без поглощения кислорода из газовой среды. В этом случае достаточное количество кислорода для образования YBa₂Cu₃O_7-d в области кристаллизации, поставляемое при расстворении соединений YBa₄Cu₃O_9-d и Y₂BaCuO₅ снижает роль газовой фазы в процессе роста монокристаллов Установлено, что в реакционной зоне диффузионных пар уBaCuO₂/Y₂Cu₂O₅ и (3BaCuO₂+хCuO)/Y₂BaCuO₅ для составов обогащенных медью (х>1.5) рашающую роль для механизма кристаллизации YBa₂Cu₃O_7-d играет присутствие жидкой фазы состава ВаCu₂O₂ вблизи фронта кристаллизации YBa₂Cu₃O_7-d, которая ускоряет разложение соединения Y₂BaCuO₅. Из-за недостатка кислорода в растворе в области кристаллизации расплава синтез YBa₂Cu₃O_7-d совершается с поглощением кислорода из газовой среды, что приводит к дополнительным кинетическим трудностям, связанным с пространственным разделением зоны роста и зоны окисления.

Литература:

1.Каланда Н.А., Гурский Л.И., Трухан В.М., Паньков В.В., Кецко В.А./Особенности кристаллизации купрата иттрия бария в системах Y₂BaCuO₅ – BaCuO₂ – CuO и Y₂Cu₂O₅ – BaCuO// Конденсированные среды и межфазные границы. Т.9, № 2, 2007г., С. 125 – 133

2. Каланда Н.А., Гурский Л.И., Янушкевич К.И., Шишонок Н.А., Колесова И.М. /Влияние давления на критическую плотность тока в высокотемпературных сверхпроводниковых композитах// Физика и техника высоких давлений, том 17, № 1, 2007, С. 98-103.