Получение и исследование SPS-керамики на основе иттрий-бариевых купратов, полученных плазмодинамическим методом

Аннотация 3
Введение 4
1. Литературный обзор 6
1.1. Методы получения сверхпроводящих материалов 6
1.1.1. Вакуумное соиспарение 6
1.1.2. Лазерное соиспарение 6
1.1.3. Магнетронное распыление 7
1.1.4. Химическое осаждение 7
2. Экспериментальная часть 10
2.1. Коаксиальный магнитоплазменный ускоритель 10
2.2. Высокотемпературная печь Nabertherm LHT 1800 15
2.3. Искровое плазменное спекание (Spark Plasma Pressing, SPS) 16
2.4. Методы исследования материалов 17
3. Результаты и обсуждения 18
3.1. Исследование порошкообразного материала 18
3.2. Исследование объемного материала 22
Заключение 29
Библиографический список 30

Весь текст будет доступен после покупки

За последние годы одной из актуальных проблем можно назвать возникновение значительных потерь электрической мощности при передаче электроэнергии на расстояния.
На сегодняшний день сверхпроводящие материалы, ввиду своих свойств, являются наиболее перспективными в области электроэнергетики и способны передавать электроэнергию без потерь. Используют такие материалы, например, в транспортах на магнитных подушках, в сверхпроводящих обмотках, а также в линиях электропередач [1, 2, 3].
В результате наличия у провода электрического сопротивления, когда электрический ток течет по обычному проводу, он совершает некую работу, в результате чего выделяется тепло. В сверхпроводящем же проводе такого не происходит. Отсюда вытекает уникальность его свойств и возможностей применения в электроэнергетике. Многие ученые мира работают над вопросом получения такого сверхпроводника, который мог бы работать в условиях, близких к условиям окружающей среды и «лаборатория высокотемпературной сверхпроводимости» на базе Энергетического института НИ ТПУ тому не исключение [4, 5].
Целью работы является синтез порошкообразного нанодисперсного материала, а также получение объемного материала на основе иттрий-бариевых купратов, полученных в высокоскоростной плазменной струе.
В связи с этим, в работе поставлены следующие задачи:
1) Разработка технологии получения иттрий-бариевых купратов на основе коаксиального магнитоплазменного ускорителя с медным электродом;
2) С помощью плазмодинамического метода синтезировать порошкообразный материал требуемого химического и стехиометрического состава;
3) Исследовать свойства полученного продукта методами сканирующей электронной микроскопии, рентгеновской дифрактометрии, а также провести энергодисперсионный анализ материала;
4) Получить объемный материал на основе синтезированных материалов с помощью установки искрового плазменного спекания;
5) Произвести анализы SPS-керамики на основе Y-Ba-Cu-O с помощью современных методик.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Литературный обзор
1.1. Методы получения сверхпроводящих материалов
Методы получения образцов высокотемпературных сверхпроводников определяются в первую очередь теми задачами, которые ставят перед собой исследователи и фирмы, использующие ВТСП материалы в коммерческих целях [3].
1.1.1. Вакуумное соиспарение
Методы вакуумного соиспарения [6] подразумевают одновременное или последовательное (слой за слоем) соосаждение компонентов ВТСП, испаряемых из различных источников с помощью, например, электронно-лучевых пушек или резистивных испарителей. Получаемые по такой технологии пленки уступают по своим сверхпроводящим свойствам образцам, изготавливаемым методами лазерного или магнетронного напыления. Методы вакуумного соиспарения используются при двухстадийном синтезе, когда не имеют принципиального значения структура пленок, напыляемых на первом этапе, и содержание в них кислорода.
1.1.2. Лазерное испарение
Лазерное испарение высокоэффективно при напылении ВТСП-пленок. Этот метод прост в реализации, имеет высокую скорость напыления и позволяет работать с небольшими мишенями. Его главным достоинством является одинаково хорошее испарение всех химических элементов, содержащихся в мишени.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Seki H. et al. Effects of binder addition on the mechanical properties of bulk Y–Ba–Cu–O superconductors // Physica C: Superconductivity. – 2010. – Т. 470. – №. 20. – С. 1177-1180.
2. Namburi D. K. et al. An improved top seeded infiltration growth method for the fabrication of Y–Ba–Cu–O bulk superconductors // Journal of the European Ceramic Society. – 2016. – Т. 36. – №. 3. – С. 615-624.
3. Wacenovsky M. et al. Influence of fast neutron irradiation on critical currents and irreversibility lines in MPMG-processed YBa2Cu3O7 superconductors // Cryogenics. – 1993. – Т. 33. – №. 1. – С. 70-76.
4. Циммерман А. И., Шаненкова Ю. Л., Гуков М. И. О возможности синтеза итррий-бариевых купратов в электроразрядной плазменной струе // Перспективы развития фундаментальных наук: сборник научных трудов XIII Международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых, г. Томск, 26-29 апреля 2016 г. Т. 2: Химия. – Томск, 2016. – Изд-во ТПУ, 2016. – Т. 2. – С. 476-478.
5. Сивков, А. А., Ивашутенко, А. С., Шаненкова, Ю. Л., Циммерман, А. И. Получение иттрий-бариевых купратов с помощью искрового плазменного спекания // VI Всероссийская конференция по наноматериалам с элементами научной школы для молодежи. – 2016. – С. 313-314.

Весь текст будет доступен после покупки