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酸化物超電導体の無容器溶融非平衡凝固プロセシング

氧化物超导体的无容器熔体非平衡凝固加工

基本信息

批准号：
08405050
负责人：
栗林一彦
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Institute of Space and Astronautical Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至 1997
项目状态：
已结题

项目摘要

包晶系状態図を示す酸化物超伝導体を融液の状態から冷却した場合、通常は初晶の晶出が優先し、包晶相の生成は包晶点における三相反応(包晶反応)を経なければならない。もしも融液を包晶点以下に過冷することができれば、そこでは包晶反応を経ることなく過冷融液から包晶相が直接晶出する可能性が生ずる。本研究では、このような過冷却を実現する手段として超音波/ガスジェット浮遊装置に炭酸ガスレーザーを組み込んだ浮遊炉を新たに構成し、上記の可能性の検証を行った。Nd系酸化物超伝導体であるNdBa2Cu307-Xを試料に用いた実験では、浮遊液滴の934℃までの過冷却と、その後の自発核生成が観察された。凝固組織は典型的なデンドライトであり包晶相(Nd123)の体積分立率は90%以上であった。自発核生成試料と種々の温度で強制的に核生成させた試料のX線回折パターンは包晶点(1084℃)を境に大きく変化し、Nd123の分率は包晶点以下で増大することが明らかとなった。このことは、凝固組織はデンドライトであることと併せて考えると包晶点以下に過冷却されることにより包晶反応を経ることなく液相から直接Nd123は晶出したことを裏付けているといえる。さらにメルト組成を変える(Cu、Baをリッチにする)ことは123相の体積分率を増大させる等、本手法は酸化物超伝導体等の機能性物質の非平衡生成プロセシングに極めて有効であることが明らかとなった。また本手法を他の系(Sm、Y系等)へ適用したところ、Sm系では同様の結果を得たものの、Y系では211相、123相とBaとCuの酸化物が混在した通常の凝固時とほとんど変わらない組織であった。原因としてはメルト中のRE元素の固溶量の違いに加えてBaサイトのRE元素による置換の有無が考えられるが、詳細にはそれぞれの相の凝固速度の過冷度依存性等のさらなる検討が必要である。

The peritectic state indicates the melting state of the acidified superconductor, and when cooling, the crystallization of the primary crystal is usually preferred, and the formation of the peritectic phase is preferred to the three-phase inversion (peritectic inversion). It is possible that the melt is overcooled below the peritectic point and the peritectic phase is directly crystallized. In this study, the possibility of supercooling by ultrasonic wave and floating device was investigated. Nd-based acid superconductors NdBa2Cu307-X were used to detect supercooling of suspended droplets at 934℃ and subsequent spontaneous nucleation. Solidification structure is typical of peritectic phase (Nd123) and its volume separation ratio is more than 90%. The X-ray reflectance of the sample at 1084℃ increased rapidly and the fraction of Nd123 increased rapidly below the peritectic point. Nd123 is the crystal of the crystal. In addition, the volume fraction of 123 phases increases due to the change of composition (Cu, Ba), and the non-equilibrium generation of functional substances such as acidifiers and superconductors. This method is applicable to other systems (Sm, Y, etc.), Sm, Sm, Ba, Cu, Cu, etc., and the results are obtained by mixing them with 211 phases and 123 phases of Y, Ba, Cu, etc. The reason for this is that it is necessary to investigate the existence or absence of substitution of RE element in Ba phase, the dependence of solidification rate and supercooling degree of RE element in Ba phase.