Микроструктура сверхпроводящей керамики YBa2Cu3O7-x спеченной с добавками затравочных зерен

М.Ф. Имаев, Д.Б. Кабирова, Р.Р. Якшибаева

Аннотация на русском языке

Growth of seeds grains in superconducting ceramics Y123. The seed grown zone contains high density of low-angle boundaries and captured pores.Исследовали рост зерен-затравок керамики YBa2Cu3O7-x (Y123) в мелкозернистой матрице. Для этого были приготовлены две партии порошков. Первая партия состояла только из мелкозернистого порошка с размером частиц менее 1 мкм и использовалась для получения так называемых образцов-свидетелей. Вторая партия представляла собой мелкозернистый порошок с добавлением 5 масс. % зерен-затравок размером 60 - 80 мкм. Порошки прессовали и спекали на воздухе в интервале температур 925-1000 °С в течение 5 ч. Изучено влияние температуры спекания на плотность, размер зерна, структуру зоны роста зерен-затравок. В образцах обоих типов наибольшая плотность наблюдается после спекания при T = 925 °C, а при более высоких температурах плотность уменьшается из-за выделения кислорода в результате частичного разложения фазы Y123 на границах зерен. Выше T ~ 960 °C плотность образцов-свидетелей уменьшается сильнее, чем в образцах с зернами-затравками. Зерна-затравки инициируют рост аномально крупных зерен. Наиболее сильный рост крупных зерен происходит при T = 950 °C. Выше 950 °C рост зерен значительно замедляется, что связано с увеличением пористости образцов. Крупные зерна влияют на рост зерен мелкозернистой матрицы: в образцах с зернами-затравками средний размер зерен мелкозернистой матрицы выше, чем в образцах-свидетелях. Предложена схема, поясняющая эффект влияния зерен-затравок на рост зерен мелкозернистой матрицы.

Ссылки (20)

1.
M. M. Seabaugh, I. H. Kerscht, G. L. Messing. J. Am. Ceram. Soc. 80 (5), 1181 (1997).
2.
E. Suvaci, M. M. Seabaugh, G. L. Messing. J. Eur. Ceram. Soc. 19, 2465 (1999).
3.
R. J. Pavlacka, G. L. Messing. J. Eur. Ceram. Soc. 30, 2917 (2010). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2010.02.009.
4.
E. Gönenli, G. L. Messing. J. Eur. Ceram. Soc. 21, 2495 (2001).
5.
Messing G. L., Trolier-McKinstry S., Sabolsky E. M., Duran C., Kwon S., Brahmaroutu B., Park P. Critical Reviews in Solid State and Materials Sciences 29, 45 (2004). DOI: 10.1080/10408430490490905
6.
S. Kwon, E. M. Sabolsky, G. L. Messing, S. Trolier-McKinstry. J. Am. Ceram. Soc. 88 (2), 312 (2005). DOI: 10.1111/j.1551-2916.2005.00057.x
7.
Y. Chang, Y. Sun, J. Wu, X. Wang, S. Zhang, B. Yang, G. L. Messing, W. Cao. J. Eur. Ceram. Soc. 36, 1973 (2016). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2016.02.030
8.
Scheel H. J., Licci F. Thermochim. Acta. 174, 115 (1990).
9.
Aselage T., Keefer K. J. Mater. Res. 3 (6), 1279 (1988).
10.
Suk-Joong L. Kang. Sintering: densification, grain growth and microstructure. Elsevier Butterworth-Heinemann. (2005) 266 р.
11.
Imayev M. F., Kabirova D. B., Sagitov R. I., Churbaeva H. A. J. Eur. Ceram. Soc. 32, 1261 (2012). DOI: 10.1016/j.jeurceramsoc.2011.10.046
12.
E. R. Benavidez, C. J. R. Gonzalez Oliver. J. Mater. Sci. 40, 3749 (2005).
13.
Imayev M. F., Kabirova D. B., Churbaeva H. A., Salishchev G. A. Proc. of the First Joint International Conference On Recrystallization and Grain Growth (Rex&GG 2001). Aachen, Germany. (2001) p. 339 – 344.
14.
Imayev M. F., Kazakova D. B., Gavro A. N., Trukhan A. P. Physica C. 329, 75 (2000).
15.
Y.‑I. Jung, D. Y. Yoon, S.‑J. L. Kang. J. Mater. Res. 24 (9), 2949 (2009). DOI: 10.1557/JMR.2009.0356
16.
Z. Fang, B. R. Patterson, M. E. Turner. Acta Metall. 40 (4) 713 (1992).
17.
J.‑M. Ting, R. Y. Lin. J. Mater. Sci. 30, 2382 (1995).
18.
W. E. Benson, J. A. Wert. Acta Mater. 46 (15) 5323 (1998).
19.
C. Wang, G. Liu, X. Qin. J. Mater. Sci. Lett. 22, 473 (2003).
20.
J. Li, C. Guo, Y. Ma, Z. Wang, J. Wang. Acta Mater. 90, 10 (2015). DOI: 10.1016/j.actamat.2015.02.030