tulajdonságaira
2. KÍSÉRLETI RÉSZ
2.3.1. Pt és Cr adalék kristálynövekedésre gyakorolt hatása az Y-Ba-Cu-O
Ei]LV~V]XSUDYH]HW NQpO
A Pt és a Cr adaléknak az Y123 és Y211 kristályok növekedésére gyakorolt hatását az YBa2Cu3Oy, Y2BaCuO5 és YBa1,595Cu2,405Oy|VV]HWpWHO NHYHUpNHNQpOYL]VJiOWDP$]XWyEEL
YBa1,595Cu2,405Oy keverék 950 °C-RQW|UWpQ K NH]HOpVHNRUHOPpOHWLOHJD]<V]XSUDYH]HW Ii]LVPHOOHWWPPPRO<Ii]LVNpS] GLNiEUD
25. ábra. A vizsgált összetételek elhelyezkedése az Y2O3-BaO-CuO fázisdiagramban
$ PLQWiN HONpV]tWpVpKH] D] HO ] NEHQ LV DONDOPD]RWW <2O3, Ba(OH)2⋅8H2O és CuO alapanyagokat használtam. A Pt bevitelére platina(IV)-klorid 380 °C-RQ yUiV K NH]HOpVH
után kapott PtCl2 szolgált, míg a krómot Cr2O3 formájában vittem be. A vizsgált minták összetételét a 12. táblázat tartalmazza.
12. táblázat. Pt és Cr adalékot tartalmazó minták összetétele Kiindulási összetétel Pt illetve Cr tartalom,
% (m/m)
$]pJHWpVLK PpUVpNOHWPHJKDWiUR]iViKR]KHYtW PLNURV]NySEDQYL]VJiOWDPD]<2BaCuO5 és az YBa1,595Cu2,405Oy |VV]HWpWHO NHYHUpNHNE O SUpVHOW PP pOKRVV]~ViJ~ NRFND DODN~
SUyEDWHVWEHQK NH]HOpVN|]EHQEHN|YHWNH] YiOWR]iVRNDW$]<%D2Cu3Oy|VV]HWpWHO NHYHUpN
korábbi vizsgálatából (F1. táblázat) ismeretes, hogy 970 °C-on jelenik meg az olvadékfázis,
D] < LQNRQJUXHQV ROYDGiVL K PpUVpNOHWH &-QiO PtJ D NHOHWNH] < Ii]LV
bomlása 1240 °C-náO ILJ\HOKHW PHJ $] <2BaCuO5 összetétel esetén ugyancsak 970 °C-on jelent meg az olvadékfázis, míg az Y211 fázis bomlása (Y211 → Y2O3 + olv.) 1200 °C-nál következett be. Az YBa1,595Cu2,405Oy mintánál az eutektikus olvadás 950 °C, az Y123 inkongruens olvadiVD & PtJ D] < ERPOiVD H] HVHWEHQ LV & K PpUVpNOHWHQ MiWV]yGRWW OH $ PLQWiN pJHWpVpQpO HJ\VpJHVHQ & FV~FVK PpUVpNOHWHW YiODV]WRWWDP D NRUiEELNtVpUOHWHNQpOLVDONDOPD]RWWpJHWpVLSURJUDPQDNPHJIHOHO HQGP3
O2KVHEHVVpJ
oxigénáraPEDQ&KIHOI WpVLVHEHVVpJ&-RQyUiVK QWDUWiV&-ról 900 °C-ra
K WpVQpODK WpVLVHEHVVpJ&KV]REDK PpUVpNOHWUHK WpVVHEHVVpJH&K
$ K NH]HOW PLQWiN U|QWJHQGLIIUDNFLyV YL]VJiODWD V]HULQW )-) iEUD WiEOi]DW D I NULVWiO\RVIi]LVNpQWHO iOOtWDQLNtYiQWLOOPHOOHWWNtVpU Ii]LVNpQW%D&X22 -t, CuO-t és az Y2BaCuO5 mintánál kevés (1 % (m/m)) BaCO3-t lehetett kimutatni. A Pt adalékot tartalmazó mintáknál ugyanakkor minden esetben a Pt tartalommal arányos intenzitással megjelentek a Ba4PtO6 MHOOHP] UHIOH[LyL LV PHO\HN N|]O D] G
nm) és a (223) Miller-LQGH[ G QP FV~FVRN DODSMiQ YpJH]WHP D] D]RQRVtWiVW $
Cr-tartalmú mintáknál a BaCr2O4 kristályos fázist lehetett azonosítani a d = 0,316 nm-es és a d = 0,217 nm-es reflexiók alapján. A Ba4PtO6 és a BaCr2O4 fázisok mennyisége a röntgendiffrakciós felvételek szerint kb. 1 – 2 % (m/m).
Tehát 950 °C-RQ W|UWpQ K NH]HOpVQpO PLQG D 3W-, mind pedig a Cr-adalék, ill. annak egy része, kristályos Ba4PtO6 ill. BaCr2O4 formájában van jelen, vagyis mindkét adalék reakcióba
OpS D EiULXPPDO IJJHWOHQO D PLQWiN |VV]HWpWHOpW O +D NLV]iPtWMXN D 3W-ból ill. a Cr-ból
HOPpOHWLOHJ NHOHWNH]KHW %D4PtO6 ill. BaCr2O4 mennyiségét, akkor megállapítható, hogy a
MHOHQOHY SODWLQiEyOOpQ\HJHVHQW|EE%D4PtO6NpS] GKHWD]<%D2Cu3Oy bázisú mintáknál 3,8
% (m/m) ill. 6,3 % (m/m), az Y2BaCuO5 bázisúaknál 5,4 % (m/m) ill. 9,0 % (m/m), míg az YBa1,595Cu2,405Oy alapon készítetteknél 4,5 % (m/m) ill. 7,5 % (m/m). Ez azzal magyarázható, hogy a Ba4PtO6 1060 °C – & WDUWRPiQ\EDQ VWDELO ) iEUD tJ\ D K WpV VRUiQ EHN|YHWNH] ERPOiVD D ORNiOLVDQ PHJQ|YHNHGHWW %D-tartalom okozza, hogy nem következik be a 211 szemcsék növekedése. A Cr adaléknál az elméletileg keOHWNH]KHW %D&U2O4
mennyisége (YBa2Cu3OyCr0,03 esetén 0,7 % (m/m), YBa2Cu3OyCr0,05-nél 1,4 % (m/m), az Y2BaCuO5 bázisú mintáknál 2,0 % (m/m) ill. 3,3 % (m/m), míg az YBa1,595Cu2,405OyCr0,06
mintánál 1,7 % (m/m), az YBa1,595Cu2,405OyCr0,1 esetén pedig 2,8 % (m/m)) hasonló, mint a röntgendiffrakciós felvételek alapján kapott érték. Mindez arra utal, hogy a BaCr2O4 (F37.
iEUD NpS] GpVH D] <-Ba-Cu-Cr-O rendszerben is bekövetkezik. Jelenléte nem akadályozza meg a 211 szemcsék növekedését.
13. táblázat. A Pt és&UWDUWDOP~K NH]HOWPLQWiNIi]LV|VV]HWpWHOHpVOiWV]yODJRVSRUR]LWiVD
Fázisösszetétel, % (m/m)
A 950 °C-RQ K NH]HOW PLQWiN U|QWJHQGLIIUDNFLyV KtJtWiVRV PyGV]HUUHO PHJKDWiUR]RWW
fázisösszetétel vizsgálata szerint (13. táblázat) a PtCl2 adott mennyiségben való adalékolása, mind az YBa2Cu3Oy, mind az Y2BaCuO5, mind pedig az YBa1,595Cu2,405Oy bázisú minták
HVHWpQ NHGYH] D Ii]LV|VV]HWpWHO V]HPSRQWMiEyO PLYHO HNNRU VLNHUOW D NtYiQW Ii]LVRNDW D OHJQDJ\REE PHQQ\LVpJEHQ PLQLPiOLV NtVpU Ii]LV WDUWDORPPDO HO iOOtWDQL .UyP DGDOpNROiVQiO PLQGHQ HVHWEHQ NHGYH] WOHQHEE Ii]LV|VV]HWpWHO adódott, tehát e szerint sokkal
HO Q\|VHEED3WDGDOpNNpQWYDOyDONDOPD]iVD
A minták szövetszerkezetének pásztázó elektronmikroszkópi vizsgálata (F38.-F42. ábra) azt mutatta, hogy az YBa2Cu3Oy bázisú mintáknál Pt és Cr adalékolás esetén az Y123 kristályok mérete kismértékben csökkent az adalék mennyiségének növelésével. A két adalék esetén
KDVRQOy PpUWpNEHQ Q WW D SRUR]LWiV PLYHO D V]HPFVpNHW D NHOHWNH] ROYDGpN Ii]LV QDJ\REE
KDOPD]RNNi IRJWD |VV]H H]iOWDO Q WW D] – 100 µm-es pórusok mennyisége (13. táblázat) (F38., F39. ábra).
A I NpQW<2BaCuO5 fázist tartalmazó (Y2BaCuO5 - Y2BaCuO5Cr0,1) mintáknál a 0,5 – 1 µm
PpUHW N|]HO J|PE DODN~ HJ\HGL V]HPFVpN QDJ\REE DJJUHJiWXPRNNi OHPH]HV WiEOiV
kristályokká állnak össze (F40., F41. ábra, 13. táblázat). Ezen 10 – 15 µm-es táblás kristályok legnagyobb mennyiségben az adalék nélküli (Y2BaCuO5) mintában vannak jelen (F40.a.
ábra), míg a legkevesebb táblás aggregátumot, a leghomogénebb, s egyben legtömörebb (24,18 % (V/V) látszólagos porozitású) szerkezetet az Y2BaCuO5Pt0,03 |VV]HWpWHO PLQWiQiO
kaptam (F40.c. ábra, 13. táblázat). Tehát mind a fázisösszetétel, mind a morfológiai vizsgálat
DODSMiQH]D]|VV]HWpWHOW QLNDOHJNHGYH] EEQHNDI NpQW<2BaCuO5 fázisból álló anyagoknál az Y2BaCuO5 kristályok növekedésének megakadályozására.
+D RO\DQ PLQWiNDW YL]VJiOXQN DKRO D I Ii]LVNpQW MHOHQOHY Y123 fázis mellett (5 – 14 % (m/m)) Y211 fázis található (YBa1,595Cu2,405OyPtx - YBa1,595Cu2,405OyCrx) (F42., F43. ábra), akkor a Pt adalékolás hatására az Y123 kristályok mérete megnövekedett (5 – 15 µm, míg az adalék nélküli mintánál 5 – 10 µP .LVHEE PHQQ\LVpJ NUyP DGDOpN
(YBa1,595Cu2,405OyCr0,06) esetén az Y123 kristályok mérete alig változott, míg az YBa1,595Cu2,405OyCr0,1 |VV]HWpWHO PLQWiQiO D 3W DGDOpNROiV~ PLQWiNKR] KDVRQOy <23 kristályméretet kaptam. A leghomogénebb, s egyben a legtömörebb (15,56 % (V/V) látszólagos porozitású) szövetszerkezet, s a legkisebb egyedi Y211 kristályméret (~1 µm) ez esetben is a kisebb platina tartalmú (YBa1,595Cu2,405OyPt0,03) mintánál adódott. Ez is alátámasztja, hogy a vizsgált összetételek alapján az 1 – 1,2 % (m/m), esetleg ennél kisebb Pt
WDUWDORP W QLN NHGYH] QHN D NULVWiO\PpUHW Q|YHNHGpVpW JiWOy DGDOpNDQ\DJ
koncentrációjának.
Az Y-Ba-Cu-2Ei]LV~V]XSUDYH]HW NEHQD]<2BaCuO5 szemcsék növekedését gátló adalékok
K NH]HOpV VRUiQ YHJ\OHWHW NpSH]KHWQHN ROYDGpNIi]LVED PHKHWQHN YDJ\ EHpSOKHWQHN D]
Y2BaCuO5 NULVWiO\UiFViED (] XWyEEL OHKHW VpJHW D] <2BaCuO5 bázisú, YBa1,595Cu2,405OyPt0,05 - YBa1,595Cu2,405OyCr0,1 sorozatba tartozó mintákban NHOHWNH]
RUWRURPERVV]HUNH]HW <NULVWiO\RVIi]LVUiFVSDUDPpWHUHLQHNPHJKDWiUR]iViYDOSUyEiOWDP
tisztázni.
A rácsparamétereket vizsgálva (F14. táblázat) megállapítható, hogy az adalék nélküli Y2BaCuO5|VV]HWpWHO PLQWiQiOD-1434. számú ASTM kártyán közölt értékeknél valamivel kisebb rácsparamétereket kaptam, ahol az a és b értékek eltérése –0,12 %, míg a c esetén – 0,01 % eltérés adódott. A Pt és Cr adalékok hatására a rácsparaméterek értékében viszonylag
NLVPpUWpN YiOWR]iVWDSDV]WDOKDWy+DIHOWpWHlezzük, hogy a platina-ionok
(
rPt2+ =0,080nm)
és a króm-ionok(
rCr3+ =0,063nm)
a réz-ionok(
rCu2+[4] =0,057nm) (
rCu2+[5] =0,065nm)
helyére épülnek be, akkor a platina esetén várható a rácsparaméterek értékében nagyobb változás. Az áltDODPPHJKDWiUR]RWWUiFVSDUDPpWHUHNHVHWpQPHJILJ\HOKHW KRJ\D3W-tartalom növelésével az a és b pUWpNH NLVPpUWpNEHQ Q WW Dc értéke viszont csökkent az adalék nélküli mintákhoz hasonlítva, ami az Y2BaCuO5Pt0,05 mintánál 0,27 %-os cellatérfogat-növekedéstHUHGPpQ\H]HWW $ Up]W O NHYpVEp HOWpU LRQVXJDU~ NUyP HVHWpQ D UiFVSDUDPpWHUHN W|EEQ\LUH FV|NNHQpVW PXWDWWDN D] DGDOpN QpONOL PLQWiKR] NpSHVW GH QHP ILJ\HOKHW PHJ D
változásokban tendencia. A rácsparaméter vizsgálatok alapján a platinánál feltételezheW D]
Y211 kristályrácsba való beépülés, viszont a réz és a króm hasonló ionsugara miatt ezen
YL]VJiODWRNDODSMiQDNUyP<NULVWiO\UiFVEDYDOyEHpSOpVHQHPG|QWKHW HO
NRPSR]LWRNNO|QE|] PyGV]HUHNNHOW|UWpQ HO iOOtWiVD
Amint az HGGLJLVPHUWHWHWWYL]VJiODWLHUHGPpQ\HNE OLVNLW QLNUHDNFLyYDOYDOyV]LQWHUHOpVNRU iOWDOiEDQ NLVPpUHW V]XSUDYH]HW NULVWiO\RNDW WDUWDOPD]y SRUy]XV DQ\DJRN iOOtWKDWyN HO PHO\HN NLV iUDPV U VpJJHO pV PiJQHVHV OHEHJWHW HU YHO UHQGHONH]QHN $] |VV]HWpWHl módosítása és esetleges adalékanyagok alkalmazása a fizikai tulajdonságokat javítja, de ezek
PHOOHWWD] HO iOOtWiVLWHFKQROyJLiN PHJYiODV]WiVD OHJDOiEE RO\DQ IRQWRV DIHQWL WXODMGRQViJRN
kialakításában. E tulajdonságok nagymértékben javíthatók olyan gyártási eljárások
DONDOPD]iViYDO DKRO QDJ\REE PHQQ\LVpJ ROYDGpNIi]LV NpS] GpVH UpYpQ HO VHJtWKHW D V]XSUDYH]HW NULVWiO\RNRULHQWiOWQ|YHNHGpVHH]iOWDODGRPpQHVV]HUNH]HWNLDODNXOiVD(]pUWD N|YHWNH] NEHQ D V]XSUDYH]HW N NO|QE|] HO iOOtWiVL PyGMDLQDN fázisösszetételre,
PRUIROyJLiUD pV V]XSUDYH]HWpVL WXODMGRQViJRNUD J\DNRUROW KDWiViW YL]VJiORP $ NO|QE|]
pVIi]LVWDUWDOP~V]XSUDYH]HW NKDJ\RPiQ\RVV]LQWHUUHDNFLyYDO&KGP3
O2K W|UWpQ HO iOOtWiVD PHOOHWW RO\DQ HOMiUiVRNDW DONDOPD]WDP DKRO D V]XSUDYH]HW Ii]LVW YLV]RQ\ODJ QDJ\REE PHQQ\LVpJ ROYDGpN Ii]LV MHOHQOpWpEHQ NULVWiO\RVtWRWWDP (]HQ HOMiUiVRN PLQGHJ\LNH D V]XSUDYH]HW < LOO (X Ii]LV LQNRQJUXHQV ROYDGiViQ DODSXO >
168].
Az Y2BaCuO5 V]XSUDYH]HW Ii]LV & N|UOL K PpUVpNOHWHQ D] DOiEEL SHULWHNWLNXV UHDNFLyQDNPHJIHOHO HQROYDGiEUD
$] tJ\ NHOHWNH] ILQRPV]HPFVpV <2BaCuO5 < NULVWiO\RN K WpVNRU PDJNpS] Npnt
V]ROJiOQDN D] < NULVWiO\RN NLYiOiVD V]iPiUD PHO\HN D] HU VHQ YLV]Ny]XV ROYDGpNIi]LV MHOHQOpWpEHQPHJIHOHO K WpVLVHEHVVpJDONDOPD]iVDNRUD]a – b kristálytani síkban intenzívebb növekedést mutatnak. Mindez egy nagyobb fokú orientált kristályosodást mutató szerkezet kialakulásához vezethet.
(]HND]HOMiUiVRNDODSYHW HQKiURPI FVRSRUWEDRV]WKDWyN
− Izoterm peritektikus reakcióvalW|UWpQ HO iOOtWiVPHO\HQEHOOW|EEYiOWR]DWOHKHWVpJHV /HJHJ\V]HU EE HVHWEHQ PHJIHOHO K NH]HOpVVHO HO iOOtWMXN D SHUitektikus reakcióban
NHOHWNH] %D3Cu5O8 |VV]HWpWHO Ii]LVW pV D] <2BaCuO5 XQ ]|OG Ii]LVW PDMG D] H]HNE O NpV]tWHWW PHJIHOHO V]W|FKLRPHWULDL |VV]HWpWHO PLQWiNDW D SHULWHNWLNXV K PpUVpNOHWQpO YDODPLYHO NLVHEE K IRNRQ &-on) kiégetve nyerjük a kívánt |VV]HWpWHO V]XSUDYH]HW NHW (]HQ EHOO OHKHW RO\DQ YiOWR]DW LV DPLNRU FVDN D] ROYDGpNIi]LVQDN PHJIHOHO |VV]HWpWHO %D3Cu5O8 DQ\DJ HO pJHWpVH W|UWpQLN V D V]NVpJHV W|EEL– a 211
Ii]LVQDN PHJIHOHO – komponenst, mint kiindulási anyagokat adjuk a keverékhez, s így
YpJH]]N D] ~MDEE pJHWpVW ,VPHUHWHV RO\DQ HOMiUiV LV DPLNRU D] HO iOOtWDQL NtYiQW V]XSUDYH]HW V]W|FKLRPHWULDL |VV]HWpWHOpQHN PHJIHOHO WHOMHV PHQQ\LVpJ <-ot nem tartalmazó Ba- és Cu-WDUWDOP~ NHYHUpNHW HO ]HWHVHQ K NH]HOMN V D] tJ\ NDSRWt
SUHNXU]RUKR] DGMXN KR]]i D V]NVpJHV PHQQ\LVpJ ULWNDI|OGIpPR[LGRW DPLW HJ\ ~MDEE K NH]HOpVN|YHW$WRYiEELDNEDQH]WDPyGV]HUWNpWOpSFV VpJHWpVHVHOMiUiVQDNQHYH]HP
− $]ROYDGpNIi]LV~V]LQWHUHOpVVHOW|UWpQ HO iOOtWiVDODSYHW HQNpWK NH]HOpVWDONDlmaz. A
NtYiQW|VV]HWpWHO DODSDQ\DJNHYHUpNE OUHDNFLyYDOV]LQWHUHOWV]XSUDYH]HW WDSHULWHNWLNXV K PpUVpNOHWQpO PDJDVDEE– de a minta teljes olvadásánál alacsonyabb – K PpUVpNOHWUH KHYtWLN PDMG QDJ\REE PHQQ\LVpJ ROYDGpNIi]LV MHOHQOpWpEHQ PHJIHOHO K Wési sebesség
DONDOPD]iViYDODV]XSUDYH]HW Ii]LVWNULVWiO\RVtWMiN(]HQEHOOYiOWR]KDWD]HO V]LQWHUHOpV WRYiEEiDYpJV K NH]HOpVK PpUVpNOHWHYDODPLQWDK WpVLSURJUDP
− $ KDUPDGLN FVRSRUWED D NO|QE|] olvasztásos eljárások tartoznak. Ennek során az
ROYDGpNIi]LV~ V]LQWHUHOpVKH] KDVRQOyDQ D] HO V]LQWHUHOW V]XSUDYH]HW E O LQGXOQDN NL (]W N|YHWL D V]XSUDYH]HW PLQWD & IHOHWWL WHOMHV LOO UpV]OHJHV PHJROYDV]WiVD D NDSRWW ROYDGpNJ\RUVK WpVVHOOHKHW OHJDPRUIIRUPiEDQYDOyPHJV]LOiUGtWiVD$PHQQyiben 1200
& pV NE & LOOHWYH D OLTXLGXV N|]|WW W|UWpQLN D K NH]HOpV ~J\ D J\RUVDQ K W|WW
minta az amorf fázisban Y2O3 kristályokat tartalmaz (18. ábra). Az így kapott túlnyomórészt amorf fázisból álló anyagot porítás és préselés után hasonló módon
K NH]HOLN LOO NULVWiO\RVtWMiN PLQW DKRJ\DQ D]W D] ROYDGpNIi]LV~ V]LQWHUHOpVQpO PiU
említettem.
2.3.2.1. Y-Ba-Cu-O és Eu-Ba-Cu-2Ei]LV~NRPSR]LWRNNpWOpSFV V pJHWpVHVHOMiUiVVDOW|UWpQ HO iOOtWiVD
A 26. ábrán bemutatott YBa0,690Cu0,810Oy - YBa1,595Cu2,405Oy ill. EuBa0,690Cu0,810Oy - EuBa1,595Cu2,405Oy |VV]HWpWHO WDUWRPiQ\ED HV PLQWiN HO iOOtWiViQiO D V]W|FKLRPHWULDL
|VV]HWpWHOQHNPHJIHOHO PHQQ\LVpJ %D2+2⋅8H22pV&X2NHYHUpNHNE O03DQ\RPiVVDO
préselt pasztillákat platinatégelyben 1080 °C-on megolvasztottam, majd a kapott, 63 µm-nél
ILQRPDEEV]HPFVHPpUHW UHSRUtWRWWDQ\DJKR]KR]]iNHYHUWHPDV]NVpJHVPHQQ\LVpJ <2O3-t ill. Eu2O3-t, valamint a 0,5 % (m/m) Pt-QDNPHJIHOHO PHQQ\LVpJ 3W&O2-W$NHYHUpNHNE O
MPa nyomással préselt pasztillák égetési programja megegyezett a reakcióval szinterelt mintákéval (950 °C, 5 h, 20 dm3 O2/h).
26. ábra. A vizsgált összetételek az Y2O3-BaO-CuO fázisdiagramon
$] LO\ PyGRQ HO iOOtWRWW LOOHWYH D KDJ\RPiQ\RV UHDNFLyYDO V]Lnterelt Y-tartalmú minták röntgendiffrakciós fázisösszetétel vizsgálata (27. ábra) szerint a 211 fázis mennyisége (10 – 69 % (m/m)) jó egyezést mutatott a fázisdiagram alapján számított egyensúlyi értékkel (9,38 – 68,75 % (m/m). Az eltérés +0,12 % és +0,62 % között változott. Mivel a mintákban 5 – 21 % (m/m) BaCuO2 LV PLQW QHP HJ\HQV~O\L Ii]LV WDOiOKDWy HEE O DGyGyDQ D] < PHQQ\LVpJH
kevesebb (21 – 84 % (m/m)), mint a számított egyensúlyi érték (31,25 – 90,62 % (m/m)).
27. ábra. A kristályos fázisok mennyiségének változása a Ba/Y (a) és a Ba/Eu (b) atomarány
IJJYpQ\pEHQDUHDNFLyYDOV]LQWHUHOWpVDNpWOpSFV VHOMiUiVVDONpV]tWHWWPLQWiNQiO
$NpWIpOHHO iOOtWiVLWHFKQROyJLDHVHWpQQHPWDSDV]WDOKDWyMHOHQW VHOWpUpVDNULVWiO\RVIi]LVRN PHQQ\LVpJpEHQ XJ\DQDNNRU NpWOpSFV V HO iOOtWiV HVetén kis Ba/Y ill. Ba/Eu (≤0,98)
DWRPDUiQ\RNQiOQDJ\REEPHQQ\LVpJ WHWUDJRQiOLVIi]LVLVMHOHQYROW
Az Y- és Eu- tartalmú minták fázisösszetételét összehasonlítva megállapítható, hogy ugyanolyan kiindulási atomarány esetén mindig az európiummal készített mintáknál keletkezett több 123, illetve ezekben kevesebb a 211 fázis mennyisége. Az eltérés a Ba/ritkaföldfém atomarány növekedésével egyre kisebb. A mágneses szuszceptibilitás mérés alapján meghatározott Tc onset értékek 95 K – 99 K között változtak, s a reakcióval szinterelt mintáknál kaptam a nagyobb értékeket. Hasonló módon a szövetszerkezet is a reakcióval
V]LQWHUHOW PLQWiNQiO YROW NHGYH] EE PLYHO D NpWOpSFV V HOMiUiVQiO NHYpVEp KRPRJpQ QDJ\PpUHW PDUDGpN%D&X22 kristályokat tartalmazó szerkezet NpS] G|WW)iEUD
$ K NH]HOW PLQWiNQiO D PiJQHVHV OHEHJWHW HU W D %XGDSHVWL 0 V]DNL (J\HWHPHQ WDOiOKDWy
berendezéssel (F45. ábra) mértük Co-Sm permanens mágnessel létrehozott 0,4 – 0,5 Teslás mágneses térben.
+D D PpUW PiJQHVHV OHEHJWHW HU NHW D] 23:211 fázisok tömegarányának függvényében
iEUi]ROMXNiEUDDNNRUOiWKDWyKRJ\DOHJQDJ\REEPiJQHVHVOHEHJWHW HU D]
8:1 tömegarány esetén adódik, továbbá a kétszer égetéses eljárással készített minták közül az Eu-WDUWDOP~QiO PpUKHW QDJ\REE OHEHJWHW HU $] <-tartalmú mintákat vizsgálva megállapítható, hogy a hagyományos reakcióval szinterelt minta homogénebb
V]HPFVHV]HUNH]HW pV NHGYH] EE PiJQHVHV WXODMGRQViJRNNDO UHQGHONH]LN 7HKiW D] DGRWW
kétszer égetéses eljárás nem vezetett a szuprDYH]HW N PLQ VpJpQHN MDYXOiViKR] D K NH]HOpV VRUiQ XJ\DQLV QHP NHOHWNH]HWW PHJIHOHO PHQQ\LVpJ ROYDGpNIi]LV H]pUW D WRYiEELDNEDQ PyGRVtWRWWDP D K NH]HOpVL SURJUDPRW V D PiVRGLN pJHWpVW PDJDVDEE K PpUVpNOHWHQ
végeztem.
28.ábra. $PiJQHVHVOHEHJWHW HU YiOWR]iVDD]Ii]LVRNW|PHJDUiQ\iQDN IJJYpQ\pEHQDNpWOpSFV VHOMiUiVVDONpV]tWHWWpVDUHDNFLyYDOV]LQWHUHOWPLQWiNQiO
.pV3EDGDOpNRWWDUWDOPD]yNRPSR]LWRNNpWOpSFV VpV KiURPOpSFV VpJHWpVVHOW|UWpQ HO iOOtWiVD
$] HO ] NtVpUOHWHN VRUiQ D PiJQHVHV WXODMGRQViJRN DODSMiQ OHJNHGYH] EEQHN WDOiOW
YBa1,33Cu1,89Oy (Y1,8Ba2,4Cu3,4Oy) és EuBa1,33Cu1,89Oy (Eu1,8Ba2,4Cu3,4Oy) összetételek esetén vizsgáltam azt, hogy a bárium káliummal (Y1,8Ba2,34K0,06Cu3,4Oy, Eu1,8Ba2,34K0,06Cu3,4Oy), a réz ólommal (Y1,8Ba2,4Cu3,29Pb0,11Oy, Eu1,8Ba2,4Cu3,29Pb0,11Oy) való részleges helyettesítése hogyan
EHIRO\iVROMD D Ii]LV|VV]HWpWHOW PRUIROyJLiW pV D V]XSUDYH]HWpVL WXODMGRQViJRNDW D NO|QE|]
PyGV]HUHNNHOHO iOOtWRWWPHJQ|Yelt 211 fázis tartalmú minták esetén. A bárium káliummal, a réz
yORPPDO YDOy KHO\HWWHVtWpVpW D NRUiEEL NtVpUOHWHN VRUiQ NHGYH] QHN WDOiOW DUiQ\EDQ YpJH]WHP
vagyis a Ba atomok 2,5 %-át, a Pb atomoknak pedig 3,3 %-át helyettesítettem K illetve Pb atomokkal. Összehasonlításként elvégeztem az ugyanolyan arányú helyettesítést tartalmazó,
D]RQRV PyGRQ K NH]HOW NLV HOKDQ\DJROiVVDO |VV]HWpWHO <%D1,95K0,05Cu3Oy, YBa2Cu2,9Pb0,1Oy, EuBa1,95K0,05Cu3Oy és EuBa2Cu2,9Pb0,1Oy minták vizsgálatát is. Ezenkívül a megnövelt ritkaföldfém tartalmú minták esetén történtek olyan kísérletek is, ahol 0,1 % (m/m) Pt PtCl2 IRUPiMiEDQ YDOy EHYLWHOpQpO YL]VJiOWDP D SODWLQD DGDOpNQDN D NHOHWNH] Ii]LV
szemcseméretére és eloszlására gyakorolt hatását.
A megnövelt ritkaföldfém tDUWDOP~ PLQWiN KHYtW PLNURV]NySSDO YpJ]HWW YL]VJiODWD )
táblázat) szerint az Y és Eu tartalom növelése az eutektikus és a peritektikus olvadási
K PpUVpNOHW FV|NNHQpVpW HUHGPpQ\H]WH D .+
ill. Pb2+-ionnal adalékolt minták esetén.
0HJILJ\HOKHW WRYiEEi Kogy az ólom bevitelekor ezen jellegzetes olvadások alacsonyabb
K PpUVpNOHWHQN|YHWNH]WHNEHPLQWD.DGDOpNHVHWpQ
$ PLQWiN HO iOOtWiVD HJ\UpV]W D] HO ] IHMH]HWEHQ LVPHUWHWHWW O NLVVp HOWpU NpWOpSFV V pJHWpVVHOPiVUpV]WHJ\XQKiURPOpSFV VK NH]HOpVt alkalmazó eljárással történt.
0LQGNpW HOMiUiV HVHWpQ HO V]|U D %D2Cu2O4 LOOHWYH D] HEEHQ NO|QE|] KHO\HWWHVtWpVHNHW
tartalmazó Ba1,95K0,05Cu2O4, (Ba2,4Cu2,4O4,8) és Ba2,34K0,06Cu2,4O4,8 |VV]HWpWHO DONRKROODO KRPRJHQL]iOW NHYHUpNHNE O 03D Q\RPiVVDO préselt pasztillákat 880 °C-on 5 órás
K QWDUWiVVDOOHYHJ EHQNLpJHWWHP
A NpWOpSFV V K NH]HOpVQpO a pasztillák 60 µm-QpO NLVHEE V]HPFVHPpUHW UH W|UWpQ SRUtWiVD XWiQKR]]iNHYHUWHPDV]W|FKLRPHWULDL|VV]HWpWHOQHNPHJIHOHO PHQQ\LVpJ <2O3-t ill. Eu2O3 -t, a CuO-t ill. a PbO--t, s a 60 MPa nyomással végzett pasztillázás után oxigénáramban (60 dm3 O2K W|UWpQ ROYDGpNIi]LV~ V]LQWHUHOpVW DONDOPD]WDP DPHO\QHN VRUiQ D PLQWiNDW 3W WpJHO\EHQ D SHULWHNWLNXV K PpUVpNOHW I|Op &-UD KHYtWHWWHP SHUFHV K QWDUtás után a mintákat gyorsan, 500 °C/h sebességgel 1000 °C-UD K W|WWHP D SHULWHNWLNXV UHDNFLy
befagyasztása céljból, majd ezután egy 940 °C-ig tartó lassú
&KK WpVVHODV]XSUDYH]HW Ii]LVWNLNULVWiO\RVtWRWWDP(]WN|YHW HQDV]REDK PpUVpNOHWUH K WpVgyorsabban, 300 °C/h sebességgel történt.
A KiURPOpSFV V HOMiUiV VRUiQ D] HOV OpSFV EHQ HO iOOtWRWW %D&X22 és Ba,K-Cu-O bázisú
SRUtWRWW PLQWiNKR] KR]]iNHYHUWHP D V]NVpJHV PHQQ\LVpJ &X2-t ill. PbO-t, s ennek
HUHGPpQ\HNpQWDN|YHWNH] |VV]HWpWHO DQ\DJRNat kaptam:
Ba1,95K0,05Cu3O4,975 Ba2Cu2,9Pb0,1O4,975 Ba2,34K0,06Cu3,4O5,77 Ba2,4Cu3,29Pb0,1105,8
A 60 MPa nyomással préselt pasztillákat 880 °C-RQOHYHJ EHQyUiVK QWDUWiVVDONLpJHWWHP PDMG SRUtWiV XWiQ D V]NVpJHV PHQQ\LVpJ <2O3-t ill. Eu2O3-t hozzákeverve, a mintákat
SDV]WLOOi]YD D] HO ] NEHQ OHtUW PyGRQ & FV~FVK PpUVpNOHWHQ R[LJpQDWPRV]IpUiEDQ YDOyV]LQWHUHOpVVHOW|UWpQWDYpJWHUPpNHO iOOtWiVD
$ KiURPOpSFV V HOMiUiV D] <-Ba-Cu-2 UHQGV]HUQpO QHP YH]HWHWW PHJIHOHO PLQ VpJ V]XSUDYH]HW Nialakulásához, mivel ekkor nagyon kevés (13 – PP V]XSUDYH]HW
< Ii]LV NpS] G|WW V D QDJ\ PHQQ\LVpJ – < Ii]LV PHOOHWW MHOHQW V YROW D]
olvadék és a BaCuO2 hányad (14. táblázat).
Az Eu tartalmú mintáknál ugyanakkor nagyobb mennyiség V]XSUDYH]HW Ii]LV – 98 %(m/m)) keletkezett a 2 – 9 % (m/m) Eu211 mellett.
14. táblázat. A két-pVKiURPOpSFV VpJHWpVHVWHFKQROyJLiYDONpV]tWHWWV]XSUDYH]HW N
fázisösszetétele
EuBa1,95K0,05Cu3Oy 98 2 - - 97 1 - 2 0,0555
európiummal készített mintáknál sok olvadékfázist tartalmazó, jobban kristályosodott kevéssé orientált szerkezetek alakultak ki (F46.c, d. ábra), ahol a réz ólommal való részleges
KHO\HWWHVtWpVHNHGYH] HQEHIRO\iVROWDDV]XSUDYH]HW Ii]LVNULVWiO\RVRGiViW
$ YL]VJiODWL HUHGPpQ\HN D]W PXWDWMiN KRJ\ D] DONDOPD]RWW KiURPOpSFV V V]LQWHUHOpV QHP
alkalmas nagy kristályorientációval rendelNH] V]XSUDYH]HW NHO iOOtWiViUD
A NpWOpSFV V K NH]HOpV NHGYH] EE Ii]LV|VV]HWpWHO WiEOi]DW ) ) iEUD pV PRUIROyJLiM~ iEUD V]XSUDYH]HW DQ\DJRNDW HUHGPpQ\H]HWW PLQGNpW UHQGV]HU HVHWpQ D
nagyobb ritkaföldfém tartalmú mintáknál. Ezek 123 és 211 kristályos fázisokat tartalmaztak, ahol az Y-WDUWDOP~ PLQWiNEDQ QDJ\REE PHQQ\LVpJ NE PP LOO PP Ii]LV NpS] G|WW PLQW D] (X-Ei]LV~DNEDQ NE PP LOO PP 0HJILJ\HOKHW
továbbá, hogy az Pb-tartalmú minták rendelkeztek nagyobb 211 fázistartalommal, ami azzal magyarázható, hogy az Pb nem épült be az 123 kristályszerkezetbe a réz pozíciókba, s az így
NHOHWNH] Up]KLiQ\ PLDWW D NLVHEE Up]WDUWDOP~ Ii]LV NHOHWNH]HWW QDJ\REE PHQQ\LVpJEHQ
Az elektronmikroszkópi felvételek (29. ábra) alapján az Y-tartalmú mintákban találhatók a
QDJ\REE PpUHW
(100 – 300 µm) 123 kristályok. Az alkalmazott K és Pb adalékok az 123 kristályok méretét lényegesen nem befolyásolták, viszont az Pb adalék esetén tömörebb szerkezetet kaptam.
0LQGNpW YL]VJiOW DQ\DJUHQGV]HUQpO HU VHQ RULHQWiOW NULVWiO\V]HUNH]HW DODNXOW NL DKRO D]a-b
VtNMXNNDOSiUKX]DPRVDQUHQGH] G|WWNULVWiO\RNPP2
– 10 mm2-es doméneket alkottak, ahogy az az Y1,8Ba2,34K0,06Cu3,4Oy PLQWD FVLV]ROW IHOOHWpU O :,/' 0 Wtpusú
IpQ\PLNURV]NySSDO NpV]tWHWW IHOYpWHOHQ ) iEUD LV OiWKDWy (NNRU D IOX[XVU|J]tW FHQWUXPNpQW V]HUHSO – 2 µP iWPpU M NULVWiO\RN PHJOHKHW VHQ HJ\HQOHWHV HORV]OiVW
mutatnak.
$ PLQWiN HOHNWURPiJQHVHV PRPHQWXPiQDN D K PpUVpNOHW IJJYpQ\pEHQ YDló változása
PHJOHKHW VHQ QDJ\ HOWpUpVW PXWDWRWW iEUD 0HJILJ\HOKHW KRJ\ D OHJpOHVHEE V]XSUDYH]HW iWDODNXOiV D] <1,8Ba2,34K0,06Cu3,4Oy PLQWiQiO DGyGRWW DKRO D V]XSUDYH]HW Yp
alakulás 90 K-QpO NH]G G|WW V HJ\ PHJOHKHW VHQ V] N NE . V]pOHV K PpUVpNOHWLQWHUYDOOXPEDQ YpJEHPHQW 9DODPLYHO DODFVRQ\DEE K PpUVpNOHWHQ a . NH]G G|WW D] <1,8Ba2,4Cu3,29Pb0,11Oy DQ\DJ V]XSUDYH]HW iWDODNXOiVD H] D QDJ\REE Ii]LVWDUWDORPQDN PHJIHOHO HQ V]pOHVHEE LQWHUYDOOXPEDQ PHQW YpJEH V HQQHN VRUiQ NLVHEE
mértéN YROW D] HOHNWURPiJQHVHV PRPHQWXP YiOWR]iVD 0pJ NLVHEE PRPHQWXPYiOWR]iV
adódott a nagyobb olvadékfázis tartalmú Eu bázisú mintáknál, különösen az
Eu1,8Ba2,4Cu3,29Pb0,11Oy HVHWpQ DKRO D V]XSUDYH]HW Yp YDOy DODNXOiV FVXSiQ . N|UO NH]G G|WW
A mérési eredmények tehát azt mutatták, hogy az ittrium európiummal, továbbá a réz
yORPPDO YDOy KHO\HWWHVtWpVH PLQGNpW UHQGV]HUQpO NHGYH] WOHQ KDWiV~ D V]XSUDYH]HW iWDODNXOiV V]HPSRQWMiEyO YDOyV]tQ OHJ D QDJ\REE PHQQ\LVpJ ROYDGpN pV Ii]LV MHOHQOpWH
miatt. Ugyanakkor a Tc onset YiOWR]iVD QHP RO\DQ QDJ\ PpUWpN KRJ\ D FVHSSIRO\yV QLWURJpQQHOYDOyK WpVQHHUHGPpQ\H]QpDV]XSUDYH]HW iOODSRWNLDODNXOiViW
A minták 77 K-HQ 7HVOD PiJQHVHV WpUEHQ PpUW OHEHJWHW HUHMH WiEOi]DW LV
alátámasztja az Y- tartDOP~PLQWiNNHGYH] EEWXODMGRQViJDLWPLYHOH]HQPLQWiNQiON|]HO– 4-V]HU QDJ\REE OHEHJWHW HU N DGyGWDN PLQW D] HXUySLXPPDO NpV]tWHWWHNQpO 9DOyV]tQ OHJ D
tömörebb szerkezettel magyarázhatók az ólomtartalmú mintáknál a valamivel nagyobb
OHEHJWHW HU prtékek.
$]DONDOPD]RWWNpWOpSFV VK NH]HOpVNRUWHKiWDPHJQ|YHOW<- és Eu- tartalmú mintáknál mind
. PLQG SHGLJ 3E DGDOpN HVHWpQ D] HU VHQ RULHQWiOW NULVWiO\RN QDJ\PpUHW GRPpQHNHW
alkotnak. Ugyanakkor a kisebb ritkaföldfém tartalmú, 123 sztöchiometrikus összetételnek
PHJIHOHO PLQWiNQiO H]HQ HOMiUiV VHP HUHGPpQ\H]HWW VWUXNWXUiOW V]HUNH]HWHW FVXSiQ D]
EuBa2Cu2,9Pb0,1Oy |VV]HWpWHOQpO WDSDV]WDOKDWy EL]RQ\RV PpUWpN RULHQWiFLy ) iEUD
ugyanakkor a Pb adalék esetén, különösen az Eu tartalmú mintáknáO LJHQ HU V V]HPFVHQ|YHNHGpVpV]OHOKHW
a,
b,
c,
iEUD.pWOpSFV VpJHWpVHVHOMiUiVVDOHO iOOtWRWWV]XSUDYH]HW NWöretfelületének pásztázó elektronmikroszkópi felvételei
a, Y1,8Ba2,4Cu3,29Pb0,11Oy; b, Y1,8Ba2,34K0,06Cu3,4Oy; c, Eu1,8Ba2,4Cu3,29Pb0,11Oy
iEUD$]HOHNWURPiJQHVHVPRPHQWXPK PpUVpNOHWIJJYpQ\pEHQYDOyYiOWR]iVDD K NH]HOWPLQtáknál
<<NRPSR]LWRNL]RWHUPSHULWHNWLNXVUHDNFLyYDOW|UWpQ HO iOOtWiVD
$] L]RWHUP SHULWHNWLNXV UHDNFLyQ DODSXOy HO iOOtWiV VRUiQ D] HO ]HWHVHQ HO iOOtWRWW <2BaCuO5
< SRUEyO SUpVHOW KHQJHUW D SHULWHNWLNXV K PpUVpNOHW DODWW °C) reagáltatjuk az
< SRUEyO SUpVHOW KHQJHUW D SHULWHNWLNXV K PpUVpNOHW DODWW °C) reagáltatjuk az