Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях
Исследовано влияние продолжительности малоинтенсивного ультразвукового воздействия (УЗВ) в интервале 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с при температуре 373 К на диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой ВТСП керамики. Показано, что существует критическая экспозиция УЗВ (10 с ≤ τкр ≤60 с). Пос...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Вопросы атомной науки и техники |
|---|---|
| Datum: | 2004 |
| Hauptverfasser: | , , , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russisch |
| Veröffentlicht: |
Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України
2004
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81263 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях / В.С. Оковит, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов, Л.А. Чиркина, Г.Н. Малик, М.А. Тихоновский // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 6. — С. 81-88. — Бібліогр.: 32 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1859752062439391232 |
|---|---|
| author | Оковит, В.С. Соколенко, В.И. Стародубов, Я.Д. Чиркина, Л.А. Малик, Г.Н. Тихоновский, М.А. |
| author_facet | Оковит, В.С. Соколенко, В.И. Стародубов, Я.Д. Чиркина, Л.А. Малик, Г.Н. Тихоновский, М.А. |
| citation_txt | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях / В.С. Оковит, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов, Л.А. Чиркина, Г.Н. Малик, М.А. Тихоновский // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 6. — С. 81-88. — Бібліогр.: 32 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Вопросы атомной науки и техники |
| description | Исследовано влияние продолжительности малоинтенсивного ультразвукового воздействия (УЗВ) в интервале 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с при температуре 373 К на диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой ВТСП керамики. Показано, что существует критическая экспозиция УЗВ (10 с ≤ τкр ≤60 с).
После УЗВ с τУЗВ ≤ τкр наблюдаются максимальное увеличение температуры сверхпроводящего перехода Тс и
предела прочности σВ, снижение фона и подавление пиков внутреннего трения при 340 и 405 К. Увеличение
экспозиции УЗВ выше τкр приводит к уменьшению приростов Тс и σВ и повышению фона внутреннего трения
и высоты пиков. Немонотонное поведение характеристик внутреннего трения, Тс и σВ при увеличении экспозиции УЗВ обусловлено изменением структурного состояния ВТСП керамики вследствие миграции примесей и изменения степени упорядочения ионов кислорода и кислородных вакансий в плоскостях Сu2O и цепочках CuO.
Досліджено вплив тривалості малоінтенсивної ультразвукової дії (УЗД) в інтервалі 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с при
температурі 373 К на дисипативні, механічні і надпровідні властивості ітрієвої ВТНП кераміки. Показано,
що існує критична експозиція УЗД (10 ≤ τкр ≤60 с). Після УЗД з τУЗВ ≤τкр спостерігається максимальне
підвищення температури надпровідного переходу Тс і межі міцності σВ, зниження фону і придушення піків
внутрішнього тертя при 340 и 405 К. Збільшення експозиції УЗВ вище τкр призводить до зменшення
приростів Тс і σВ и підвищення фона внутрішнього тертя і висоті піків. Немонотонна поведінка
характеристик внутрішнього тертя, Тс і σВ в залежності від експозиції УЗД обумовлена зміною структурного
стану ВТНП кераміки внаслідок міграції домішок і зміни ступеню упорядкування іонів кисню і кисневих
вакансій в плоскостях Сu2O и ланцюжках CuO.
The influence of ultrasonic effect (USE) of low intensity in an interval 5 ≤ τUSE ≤300 sec at temperature 373 K
on dissipative, mechanical and superconducting properties of HTSC yttrium ceramics is investigated. It is shown,
that there is critical USE exposition (10≤τc≤60sec). After USE with τУЗВ≤τс the maximal increase of critical temperature (Tc) and ultimate strength (σB), decrease of a background and suppression of peaks of internal friction at 340
and 405 K. The decrease of augmentations of Тс and σB and the increase of a background of internal friction and
peaks altitude occurs after growth of USE exposition above τс. The nonmonotonic behaviour of internal friction
characteristics, strength and critical temperature versus USE exposition is caused by the change of structural state of
HTSC ceramics owing to migration of impurities and change of ordering degree of oxygen ions and oxygen vacancies in Сu2O planes and CuO chains.
|
| first_indexed | 2025-12-01T23:35:18Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 538.945
ДИССИПАТИВНЫЕ, МЕХАНИЧЕСКИЕ И СВЕРХПРОВОДЯЩИЕ
СВОЙСТВА ИТТРИЕВОЙ ВТСП КЕРАМИКИ В РАЗЛИЧНЫХ
СТРУКТУРНЫХ СОСТОЯНИЯХ
В.С. Оковит, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов,
Л.А. Чиркина, Г.Н. Малик, М.А. Тихоновский
ННЦ “Харьковский физико-технический институт”,
61108, Харьков, ул. Академическая, 1, Украина; Е-mail: vsokol@kipt.kharkov.ua
Исследовано влияние продолжительности малоинтенсивного ультразвукового воздействия (УЗВ) в ин-
тервале 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с при температуре 373 К на диссипативные, механические и сверхпроводящие свой-
ства иттриевой ВТСП керамики. Показано, что существует критическая экспозиция УЗВ (10 с ≤ τкр ≤60 с).
После УЗВ с τУЗВ ≤ τкр наблюдаются максимальное увеличение температуры сверхпроводящего перехода Тс и
предела прочности σВ, снижение фона и подавление пиков внутреннего трения при 340 и 405 К. Увеличение
экспозиции УЗВ выше τкр приводит к уменьшению приростов Тс и σВ и повышению фона внутреннего трения
и высоты пиков. Немонотонное поведение характеристик внутреннего трения, Тс и σВ при увеличении экспо-
зиции УЗВ обусловлено изменением структурного состояния ВТСП керамики вследствие миграции приме-
сей и изменения степени упорядочения ионов кислорода и кислородных вакансий в плоскостях Сu2O и це-
почках CuO.
ВВЕДЕНИЕ
Высокотемпературные сверхпроводники (ВТСП)
иттриевой системы, получаемые по твердофазной
технологии с использованием оксидов и карбонатов
соответствующих компонентов, представляют собой
гетерогенные системы. Степень неоднородности та-
ких материалов в значительной мере зависит от ре-
жима термомеханических обработок, определяющих
фазовый состав и наличие примесей в объеме и на
границах кристаллитов. Одним из важных факторов,
приводящих к неоднородности ВТСП данного типа,
является анизотропия физических характеристик
кристаллической решетки, в частности коэффициен-
та термического расширения, что обусловливает
возникновение внутренних напряжений в зернах раз-
личной ориентации. Отличительной особенностью
соединения YВa2Cu3O7-х является отклонение от сте-
хиометрии по кислороду и степень упорядоченности
кислородных ионов в базисной плоскости Cu2O и це-
почках CuO. Все эти факторы существенно влияют
на комплекс физико-механических характеристик
ВТСП керамики.
Известно, что одним из эффектов ультразвуково-
го воздействия (УЗВ) на кристаллические материалы
является снижение уровня неоднородности полей
внутренних напряжений, ослабление метастабильно-
сти структурно-фазового состояния и, следователь-
но, улучшение физико-механических свойств метал-
лов и сплавов [1-6]. УЗВ как метод релаксации пи-
ковых внутренних напряжений и уменьшения степе-
ни дефектности объема кристаллитов в гетероген-
ных материалах был апробирован сравнительно не-
давно [7-11]. Определенные режимы УЗВ вызывают
повышение сверхпроводящих и прочностных харак-
теристик сверхпроводящего композита на основе со-
единения Nb3Sn [7,8], увеличение механической
устойчивости [9,10] и изменение параметров эле-
ментарной ячейки [11] сверхпроводящей иттриевой
керамики.
Представляет интерес для ВТСП иттриевой си-
стемы более детально изучить особенности фор-
мирования структурного состояния при УЗВ, опре-
деляющего их электрофизические и механические
свойства. С этой целью в настоящей работе были
выполнены комплексные исследования температуры
сверхпроводящего перехода Тс, плотности критиче-
ского тока Jc, удельного сопротивления ρn, механи-
ческих свойств и низкочастотного внутреннего тре-
ния на образцах YВa2Cu3О7-х как в исходном состоя-
нии, так и после УЗВ различной продолжительно-
сти.
К настоящему времени проведены многочислен-
ные исследования внутреннего трения и упругих мо-
дулей ВТСП с целью изучения межатомных сил свя-
зи и электрон-фононного взаимодействия для выяс-
нения механизма сверхпроводимости [12-21]. Одна-
ко большая часть исследований температурных за-
висимостей модулей упругости и декремента затуха-
ния поликристаллических образцов YBa2Cu3O7-x вы-
полнялась в низкотемпературной области с целью
идентификации фазовоподобных переходов или ано-
малий упругих модулей, связанных с переходом в
сверхпроводящее состояние. В области температур
выше комнатной изучение релаксационных процес-
сов в ВТСП керамиках методом внутреннего трения
более эффективно проводить на низких частотах
(10-2…10 Гц) [19,20]. Повышение частоты измере-
ния приводит к смещению пиков в область более вы-
соких температур. При этих температурах происхо-
дит существенное повышение фона, нивелирующее
пики, что значительно затрудняет идентификацию
релаксационных процессов. Поэтому в настоящей
работе исследования внутреннего трения выполнены
в области низких частот.
ВОПРОСЫ АТОМНОЙ НАУКИ И ТЕХНИКИ. 2004. № 6.
Серия: Вакуум, чистые материалы, сверхпроводники (14), с. 81-88.
1
Образцы и методика
Исследовались образцы сверхпроводящей иттри-
евой керамики YBa2Cu3O6,95, изготовленные по
твердофазной технологии в виде прямоугольных па-
раллелепипедов размером 2,5×2,5×25 мм. Усилие
предварительного холодного прессования порошко-
образных исходных компонентов составляло
Р = 100 МПа, направление прессования было пер-
пендикулярно оси образца. Затем образцы отжига-
лись в атмосфере кислорода в течение 33 ч при
Т = 1223 К и медленно охлаждались до комнатной
температуры. В некоторые образцы в процессе их
изготовления впрессовывались токовые и потенци-
альные контакты из серебряной фольги, необходи-
мые для электрофизических измерений. Величина
сопротивления таких контактов при T = 77 К состав-
ляла R ≈ 10-6 Ом. Методика измерения контактного
сопротивления описана в [22]. Плотность керамики,
определенная пикнометрическим методом, составля-
ла µ=5,12 г⋅см-3. В исходном состоянии материал ха-
рактеризовался значениями температуры сверхпро-
водящего перехода Тс = 91,3 К, ширины перехода ∆
Тс = 1,30 К и удельного электросопротивления ρ
n = 4,31⋅10-4 Ом⋅см, измеренного при Т = 95 К.
УЗВ на частоте f = 21,5 кГц продолжительностью
5 с ≤ τУЗВ ≤300 с осуществляли на установке, подроб-
но описанной в [23]. Концы образца механически
крепились в специальных цанговых захватах в виде
массивных цилиндрических наконечников из не-
ржавеющей стали с индиевыми прокладками, обес-
печивающими надежный акустический контакт. По-
лученная таким образом сборка монтировалась на
концентраторе магнитострикционного преобразова-
теля посредством резьбового соединения. Наличие
массивных наконечников позволяет получить одно-
родное распределение колебательных напряжений
по длине рабочей части образца в условиях резо-
нанса (режим стоячей волны) [24]. Для акустиче-
ского согласования всей колебательной системы и
соблюдения резонансных условий длина наконеч-
ника l2 определялась из выражения [24]:
( ) ( )
⋅
⋅= λππλ lctg
s
sarctgl 1
2
1
2 , (1)
где s1 и s2 - площади поперечного сечения образца и
наконечника соответственно; l1 – длина рабочей ча-
сти образца; λ – длина волны ультразвуковых коле-
баний. Для оценки амплитуды механического напря-
жения σУЗВ, возникающего в образце при ультразву-
ковом воздействии, использовали формулу, приме-
няемую во многих исследованиях [25]:
]cos2sinsin2[cos2 12
1
212
λ
π
λ
π
λ
π
λ
π
λ
ζπ
σ ll
s
sllE
УЗВ +≅ , (2)
где ξ − амплитуда смещения конца концентратора;
Е – модуль Юнга. Для продольных колебаний, реа-
лизуемых в эксперименте, Е=µС2 (µ – плотность ве-
щества, С =λf– скорость звука). Значение контроли-
руемой электродинамическим датчиком величины ξ
составляло 2 мкм. С использованием соотношений
(1), (2) и заданных значений s1, s2, l1, µ, ξ, f, а также
величины Е≈50 ГПа, полученной из данных, пред-
ставленных в [26], оценка σУЗВ составила ≈4 МПа.
УЗВ проводили при температуре 373 К. Выбор
температуры УЗВ обусловлен двумя причинами. Во-
первых, после УЗВ при данной температуре наблю-
далось повышение прочностных характеристик ит-
триевой керамики большей плотности ( µ
= 5,52 г/см3) [10]. Во-вторых, литературные данные
свидетельствуют о перемещении ионов кислорода в
решетке YBa2Cu3O7-x под воздействием силовых по-
лей при Т=383 К [21]. Таким образом, при выбран-
ном в настоящей работе температурном режиме УЗВ
возможно оптимальное сочетание механической и
термической активаций для направленного измене-
ния дефектной структуры иттриевой керамики.
Значения Тс и ∆Тс определяли из резистивных
кривых s−n-перехода с использованием откалибро-
ванного германиевого датчика температуры. Ве-
личина Тс соответствовала значению 0,5Rn, а ∆Тс
− интервалу температур, в котором электросопро-
тивление изменяется от значения 0,1Rn до 0,9Rn
(Rn – сопротивление в n-состоянии). Погрешность
измерения Тс не превышала ±0,1 К. Измерения кри-
тического тока Jс осуществляли в среде жидкого азо-
та в отсутствие магнитного поля. Величина Jс, опре-
деляемая с погрешностью ±0,5 А/cм-2, соответство-
вала падению напряжения 0,5 мкВ⋅см-1 при пропус-
кании через образец нарастающего транспортного
тока. Измерения электрофизических характеристик
проводились на одном образце при последователь-
ном увеличении τУЗВ. Механические свойства кера-
мики определяли в условиях одноосного сжатия при
комнатной температуре с погрешностью ± 5 МПа.
Образцы для измерений механических свойств от-
резались от более длинных образцов и после при-
шлифовки торцов имели размер 2,5×2,5×5,0 мм. Из-
мерения внутреннего трения и динамического моду-
ля сдвига проводились на установке типа обратного
крутильного маятника [27] на частотах ω = 0,18; 0,8
и 0,9 Гц в области амплитудонезависимого внутрен-
него трения в режиме нагрева от комнатной темпе-
ратуры до Тh=425…475 К. Ограничение величины Тh
снизу значением 425 К связано с резким ростом де-
кремента затухания при Т>425 K для некоторых
структурных состояний ВТСП. Основные экспери-
менты выполнялись на частоте ω = 0,8 Гц. Амплиту-
да деформации при измерении внутреннего трения
не превышала 2⋅10-5. Скорость повышения темпера-
туры составляла 0.5 … 0.6 К⋅мин-1. Точность измере-
ния декремента затухания и определения динамиче-
ского модуля составляли 10 и 0.1 % соответственно.
Статистика определяемых в данной работе пара-
метров набиралась по результатам измерений 4…
5 образцов для каждого значения продолжительно-
сти УЗВ. Для исследований отбирались образцы с
одинаковыми значениями Тс, ∆Тс и ρn.
2
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ
Результаты измерений температуры сверхпрово-
дящего перехода Тс, его ширины ∆Тс, плотности кри-
тического тока Jc, удельного электросопротивления
ρn и предела прочности σВ иттриевой керамики в ис-
ходном состоянии и после УЗВ различной продол-
жительности приведены в табл.1.
Из этой таблицы следует, что увеличение про-
должительности УЗВ в указанном интервале приво-
дит к монотонному росту электросопротивления, до-
стигающему 13 % при максимальной экспозиции (τ
УЗВ = 300 с). Температура сверхпроводящего перехо-
да после небольших экспозиций (τУЗВ = 5 … 10 с) вы-
росла на ∼ 0,4 … 0,6 К. После увеличения τУЗВ до
60 с величина прироста Тс снизилась и практически
осталась неизменной после дальнейшего увеличения
экспозиции УЗВ до 300 с. В пределах точности из-
мерений (± 0,5 А см-2) величина Jc практически не
изменяется после УЗВ различной продолжительно-
сти. Значения предела прочности, так же как и тем-
пература сверхпроводящего перехода, немонотонно
изменяются с увеличением τУЗВ. Обращает на себя
внимание существенный рост σВ (более чем на 30 %)
после τУЗВ = 10 с. Из таблицы следует, что с увеличе-
нием длительности УЗВ происходит рост значений
∆Тс и ρn.
Для выяснения влияния УЗВ на характер распре-
деления и миграции точечных дефектов в иттриевой
керамике проводились измерения температурных за-
висимостей декремента затухания низкочастотных
крутильных колебаний и модуля сдвига в области
температур от комнатной до 475 К. На рисунке при-
ведены температурные зависимости декремента за-
тухания δ(Т) и нормированного динамического мо-
дуля сдвига G(T)/G(293 K) для материала в исходном
состоянии (кривая1) и после УЗВ при Т = 373 К в
течение τУЗВ = 5 с (кривая 2), 60 с (кривая 3) и 300 с
(кривая 4). Видно, что для исходного состояния ха-
рактерно наличие двух широких пиков внутреннего
трения с максимумами при Т ≈ 340 и Т ≈ 405 К, а
выше 420 К наблюдается резкое повышение декре-
мента затухания (см. рисунок, а, кривая 1). В соот-
ветствии с данными работ [17-21] участок зависимо-
сти δ(Т) при Т > 420 К следует идентифицировать
как низкотемпературную ветвь пика внутреннего
трения с максимумом при Т ∼ 510 К.
Для модуля сдвига материала в исходном состоя-
нии (см. рисунок, б, кривая 1) на фоне отсутствия
температурной зависимости в интервалах 290…
330 К, 370…408 К и 420…440 К характерно наличие
трех дефектов модуля G∆ (
GGG TT 21
−=∆
) в тем-
пературных интервалах, соответствующих располо-
жению двух наблюдаемых пиков и низкотемпера-
турной ветви третьего пика внутреннего трения
(см. рисунок, а, кривая 1).
Температурные зависимости декремента затуха-
ния δ(Т) (а) и нормированного динамического моду-
ля сдвига G(T)/G(293 K) (б) иттриевой керамики в
исходном состоянии и после ультразвукового воз-
действия различной продолжительности при
T = 373 К. Частота крутильных колебаний ω
=0,8 Гц
Ультразвуковая обработка образцов в течение τ
УЗВ = 5 с приводит к снижению фона внутреннего
трения, подавлению пиков при Т ≈ 340 и Т ≈ 405 К,
а также к смещению в сторону более низких темпе-
ратур начала низкотемпературной ветви третьего
пика (см. рисунок, а, кривая 2). При этом модуль
Таблица 1
Электрофизические и механические свойства иттриевой керамики в исходном состоянии
и после УЗВ различной продолжительности
Состояние керамики Тс, К ∆Тс, К Jc, A⋅cм-2 ρn, 10-4Ом⋅см σВ, МПа
Исходное 91,3 1,30 104,5 4,31 326
τУЗВ = 5 с 91,7 1,35 104,5 4,59 395
τУЗВ = 10 с 91,9 1,37 104,5 4,66 435
τУЗВ = 60 с 91,4 1,40 104,0 4,76 410
τУЗВ = 300 с 91,5 2,15 104,0 4,87 380
сдвига, практически не зависящий от температуры в
интервалах 290…330 и 345…400 К, скачкообразно
уменьшается в интервалах 330…345 и 400…425 К
(см. рисунок, б, кривая 2).
3
Увеличение τУЗВ до 60 с качественно меняет ха-
рактер зависимости δ(Т): фон внутреннего трения
растет по сравнению с исходным состоянием. В ин-
тервале температур 330…410 К, как и для образца в
исходном состоянии (см. рисунок, а, кривая 1),
вновь появляются два широких пика внутреннего
трения с максимумами при Т ≅ 360 и 395 К (см. ри-
сунок, а, кривая 3). Участок δ(Т), соответствующий
низкотемпературной ветви третьего пика, практиче-
ски совпадает с аналогичным участком δ(Т) после
УЗВ продолжительностью 5 с. Для модуля сдвига
после τУЗВ = 60 с характерно наличие двух дефектов
модуля при температурах, соответствующих пикам
внутреннего трения. Важно отметить, что в отличие
от исходного состояния и от состояния после τ
УЗВ = 5 с обработка ультразвуком образцов в течение
60 с устраняет дефект модуля сдвига в области тре-
тьего пика (400…445 К) (см. рисунок, б, кривая 3).
Дальнейший рост экспозиции УЗВ до 300 с уси-
ливает особенности, появившиеся на зависимостях δ
(Т) и G(T) после τУЗВ = 60 с, а также вызывает новые
качественные изменения этих зависимостей. Для
кривой δ(Т) после УЗВ в течение 300 с характерно
отсутствие низкотемпературной ветви третьего пика
и соответствующего ему дефекта модуля сдвига в
области температур 415…475 К. Кроме того, можно
отметить повышение симметрии пиков с максиму-
мами при 370 и 395 К и появление небольшого пика
внутреннего трения и соответствующего ему дефек-
та модуля сдвига в области 290…330 К.
Вышеизложенное свидетельствует о том, что ха-
рактер изменения электрофизических (Тс, ρn) и меха-
нических свойств, параметров внутреннего трения и
модуля сдвига иттриевой керамики зависит от дли-
тельности ультразвуковой обработки. При этом це-
лесообразно ввести в рассмотрение новый параметр
− критическое время экспозиции УЗВ τкр, соответ-
ствующее интервалу 5…10 с ≤ τкр < 60 c для исполь-
зованного режима УЗВ. При τУЗВ < τкр наблюдаются
максимальное увеличение Тс, рост предела прочно-
сти на 33%, снижение фона и подавление пиков вну-
треннего трения при 340 и 405 К. Для τУЗВ > τкр при-
росты Тс и σВ заметно уменьшаются, а фон внутрен-
него трения, высота и симметрия пиков повышают-
ся. Совокупность перечисленных особенностей из-
менения комплекса физических характеристик поз-
воляет сделать заключение, что с ростом τУЗВ меня-
ются механизмы влияния УЗВ на структуру ВТСП
керамики.
ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ
Литературные данные свидетельствуют, что
физико-механические свойства сверхпроводящей ит-
триевой керамики существенно зависят от структур-
ного состояния, определяемого условиями синтеза,
содержанием кислорода, наличием примесей, уров-
нем внутренних напряжений и др. УЗВ как специфи-
ческий вид силового воздействия вызывает измене-
ние структурного состояния вследствие генерации и
перераспределения дефектов кристаллической ре-
шетки и изменения уровня внутренних напряжений.
Анализируя характер изменения параметров зависи-
мостей δ(Т), G(T), сверхпроводящих и механических
свойств, попытаемся выявить наиболее вероятные
процессы, обусловливающие механизмы влияния
УЗВ при τУЗВ<τкр и τУЗВ>τкр на особенности изменения
дефектной структуры и, как следствие, на указанные
свойства керамики.
Согласно литературным данным [19-21] для со-
единений YBa2Cu3O7-х при измерении внутреннего
трения на частотах 1,1 Гц в области 290…525 К
было обнаружено 3 пика − Рх, Р1 и Р2 с максимумами
при 350, 440 и 495 К. В работах [19,20,28] показано,
что эти пики имеют релаксационную природу и обу-
словлены миграцией остаточных примесей (пик Рх)
и перемещением кислородных вакансий (пики Р1 и
Р2) под действием внешних знакопеременных напря-
жений. Пик внутреннего трения Р1 обусловлен ми-
грацией кислородных вакансий в одном слое в плос-
костях Cu2O, а пик Р2 − перемещением кислородных
вакансий между слоями по цепочкам CuO.
Для однозначного суждения о природе получен-
ных в работе пиков было проведено дополнительное
измерение δ(Т) исходных образцов иттриевой кера-
мики на частотах 0,18 и 0,9 Гц. Результаты измере-
ний показали, что при повышении частоты измере-
ний пики внутреннего трения смещаются в сторону
высоких температур. Расчет энергии активации H
выполнялся по формуле
,ln
1
2
max
1
max
2
max
1
max
2
ω
ω⋅
−
⋅=
TT
TTkH B (3)
где kB – постоянная Больцмана; T i
max и ω i – темпе-
ратура максимума пика и измерительная частота, со-
ответственно. Полученные значения энергии актива-
ции процессов, контролирующих пики Рх и Р1, оказа-
лись равны 0,92 и 1,06 эВ, что совпадает с данными
работ [19,20]. На основании этих измерений возмож-
но считать, что природа таких же пиков, но зафикси-
рованных после УЗ обработки также является релак-
сационной. Используя приведенные выше результа-
ты, рассмотрим, как влияет продолжительность УЗВ
на особенности структурного состояния иттриевой
керамики.
При исследовании δ(Т) материала в исходном со-
стоянии на частоте 0,8 Гц положение пика, индици-
руемого как Рх, в настоящей работе наблюдается при
Т ≅ 340 К. В табл. 2 приведены температура макси-
мума T P x
max
, высота пика h и энергия активации про-
цесса Н, характеризующие данный пик, в зависимо-
сти от длительности УЗВ. Величина энергии актива-
ции определялась по известной формуле Верта −
Маркса [29]:
=
ω max
max
max ln
TkTkH iB
iB , (4)
где k B – постоянная Больцмана; – постоянная
Планка; ω max – частота крутильных колебаний об-
разца при TT max= . Отметим, что значение Н для
4
керамики в исходном состоянии, рассчитанные по
формулам (3) и (4), совпадают.
Таблица 2
Изменения параметров, характеризующих
пик Рх, в зависимости от длительности УЗВ
Состояния
керамики
T P x
max
, К h, 10-3 H, эВ
Исходное 340 3 0,92
τУЗВ = 5 с не проявляется – –
τУЗВ = 60 с 360 5 0,94
τУЗВ = 300 с 325 6 0,88
370 10 0,95
Из сопоставления значений Н, полученных в на-
стоящей работе, с результатами, приведенными в
[19,20], следует, что пик Рх обусловлен миграцией
атомов внедрения, в частности углерода, в поле зна-
копеременных напряжений. Отсутствие пика Рх по-
сле УЗВ в течение 5 с может свидетельствовать о
снижении концентрации атомов углерода в твердом
растворе керамики. Это возможно вследствие того,
что при УЗВ из-за колебаний дислокационных пе-
тель со ступеньками в поле осциллирующих напря-
жений в материале происходит накопление вакан-
сий, которые образуют комплексы вакансия-атом
примеси [6]. Благодаря уменьшению степени дила-
тации такие комплексы обладают большей диффу-
зионной подвижностью, чем одиночные вакансии. В
результате в процессе УЗВ комплексы вакансия-
атом примеси мигрируют к стокам (например, на
границы раздела, к дислокациям, на поверхность об-
разца и т.д.) и, как следствие, концентрация атомов
примесей в твёрдом растворе уменьшается по срав-
нению с исходным состоянием [1-6].
Описанные особенности УЗВ воздействия при τ
УЗВ<τкр проявились и в существенной релаксации вну-
тренних напряжений в керамике, о чем свидетель-
ствует заметное снижение фона внутреннего трения
после УЗВ с τУЗВ = 5 с по сравнению с исходным со-
стоянием (см. рисунок, а, кривые 2, 1) и увеличение
предела прочности образцов (см. табл.1).
Изменение формы пика Рх, смещение его в сто-
рону высоких температур, а также появление нового
пика (см. рисунок, а, табл.2) при более низкой тем-
пературе после увеличения длительности УЗВ и
перехода в режим τУЗВ>τкр может быть следствием
роста концентрации различных точечных дефектов и
их комплексов в процессе УЗВ.
Следует отметить еще одно важное обстоятель-
ство. После УЗВ с τУЗВ>τкр число циклов силового
воздействия на образец составляет ∼106, что соответ-
ствует режиму малоамплитудной усталости. В этих
условиях, кроме увеличения концентрации дефектов
кристаллической решетки, можно ожидать также из-
менения структуры межзеренных и межфазных гра-
ниц. Однако, поскольку прочность керамики после τ
УЗВ = 300 с превышает прочность в исходном состоя-
нии (на 17 %), можно утверждать, что УЗВ даже при
τУЗВ = 300 с не приводит к существенному измене-
нию структуры границ раздела. В пользу этого сви-
детельствует также отсутствие заметного изменения
плотности критического тока (см. табл.1). Как из-
вестно, в ВТСП керамике величина Jc лимитируется
локальными джозефсоновскими переходами на гра-
ницах раздела, что делает ее весьма чувствительной
к структурно-фазовому состоянию этих границ. Сни-
жение предела прочности при весьма слабом изме-
нении плотности критического тока после УЗВ с τ
УЗВ > τкр позволяет связывать наблюдаемое увеличе-
ние фона внутреннего трения с ростом уровня вну-
тренних напряжений и концентрации дефектов кри-
сталлической решетки в объеме кристаллитов.
Рассмотрим, как меняются характеристики пика
Р1 в зависимости от продолжительности ультразву-
ковой обработки керамики. Расчет энергии актива-
ции процесса выполнен аналогично расчету для пика
Рх. Сила релаксации процесса F определялась с ис-
пользованием соотношения F=2Q-1
p=∆G/G [19,20],
где Qp=π/δ (δ – декремент затухания свободных кру-
тильных колебаний образца). Численные значения F
для различных структурных состояний составляют
(2…7)·10-2 (табл. 3).
Из таблицы следует, что энергия активации и
сила релаксации процесса, вызывающего появление
пика Р1 в иттриевой керамике в исходном состоянии
и после УЗВ, хорошо совпадают с данными, полу-
ченными в работах [19,20], где энергия активации
для орторомбической фазы иттриевой керамики со-
ставляет 1,02…1,07 эВ.
Таблица 3
Изменения параметров, характеризующих
пик Р1, в зависимости от длительности УЗВ
Состояние
керамики
T P
max
1 , К Н, эВ F
Исходное 405 1,06 0,040
τУЗВ = 5 с не проявляется - -
τУЗВ = 60 с 395 1,04 0,054
τУЗВ = 300 с 395 1,04 0,067
Сопоставление данных значений со значениями
энергии активации (см. табл. 3) позволяет полагать,
что пик внутреннего трения Р1, наблюдаемый в на-
стоящей работе, обусловлен, как и в работах [19,20],
миграцией кислородных вакансий и степенью упоря-
дочения ионов кислорода и кислородных вакансий в
плоскостях Cu2O.
Отсутствие пика Р1 для иттриевой керамики по-
сле УЗВ с докритической экспозицией (τУЗВ =5 с)
(см. рисунок, а, кривая 2) обусловлено, вероятно,
максимально достигаемым упорядочением кисло-
родных вакансий в базисных плоскостях Cu2O, так
как с ростом степени упорядочения кислородных ва-
кансий характерно менее четкое проявление пиков
[19,20]. Смещение низкотемпературной ветви пика
Р2 в сторону более низких температур после УЗВ в
течение 5 с может означать, что энергия активации
миграции кислородных вакансий в цепочках CuO
снижается. Подобное уменьшение энергии актива-
5
ции можно представить как следствие увеличения
концентрации вакансий после УЗВ. Это соответству-
ет данным, представленным в работе [30], где пока-
зано, что в иттриевой керамике с ростом концентра-
ции кислородных вакансий происходит снижение
энергии миграции ионов кислорода. Довольно резко
растущая низкотемпературная ветвь пика Р2 может
свидетельствовать о невысокой степени упорядо-
чения вакансий и ионов кислорода в CuO цепочках .
С увеличением продолжительности УЗВ выше
критического значения сила релаксации процесса,
обусловливающего пик Р1, растёт, энергия актива-
ции этого процесса несколько снижается
(см. табл.3), что может быть связано с увеличением
степени разупорядочения кислородных вакансий в
базисных плоскостях Cu2O и ростом дефицита кис-
лорода в керамике. В то же время отсутствие низко-
температурной ветви пика Р2 и соответствующего
ему дефекта модуля сдвига в области 415…475 К
после τУЗВ=300 с можно рассматривать как результат
максимального упорядочения вакансий кислорода в
цепочках CuO. Об эффекте упорядочения ионов кис-
лорода в иттриевой керамике после УЗВ свидетель-
ствуют данные работы [11]. Десорбция кислорода из
объёма керамики в результате длительного воздей-
ствия ультразвука при 373 К возможна из-за усиле-
ния диффузионных процессов при УЗВ [2,6]. Де-
сорбцию кислорода из иттриевой керамики в про-
цессе изотермического отжига при 373 и 473 К на-
блюдали в работе [31].
Из литературы [20,32] известно, что повышение
степени упорядочения ионов кислорода в плоско-
стях Cu2O приводит к росту сверхпроводящих пара-
метров. Кроме того, уменьшение количества приме-
сей в твёрдом растворе, устранение пиковых и сни-
жение общего уровня внутренних напряжений также
должно приводить к повышению сверхпроводящих
и прочностных характеристик [30]. Поскольку на-
чальная стехиометрия по кислороду исходной кера-
мики высока (см. раздел “Образцы и методика”) и,
учитывая данные работы [30], небольшое увеличе-
ние дефицита кислорода не может привести к умень-
шению Тс, но должно вызвать одновременный рост
∆Тс и ρn и уменьшить прочность иттриевой керами-
ки. Все эти эффекты наблюдается после УЗВ с экс-
позицией, превышающей критическое значение (см.
табл. 1).
Таким образом, из результатов измерения вну-
треннего трения и модуля сдвига в области 290…
475 К и анализа литературных данных следует, что
УЗВ в зависимости от продолжительности (для за-
данной температуры и амплитуды) приводит к раз-
личному характеру изменения структурного состоя-
ния, связанного с точечными дефектами, и по-разно-
му влияет на сверхпроводящие и механические
свойства иттриевой керамики. При τУЗВ ≤ τкр преобла-
дающими являются процессы перераспределения то-
чечных дефектов и их комплексов в объёме керами-
ки с уменьшением их концентрации внутри гранул и
закреплением дислокаций, что приводит к релакса-
ции внутренних напряжений. Кроме того, в ре-
зультате УЗВ максимально реализуется упорядоче-
ние кислородных вакансий и ионов в плоскостях
Сu2О. Подобные изменения структуры вызывают по-
вышение Тс и σВ.
При увеличении длительности УЗВ выше крити-
ческого значения в структуре иттриевой керамики
преобладают процессы увеличения концентрации и
расширения спектра точечных дефектов и, как след-
ствие, усиление внутренних напряжений. Это сопро-
вождается некоторым разупорядочением вакансий в
плоскостях Сu2О при максимальном упорядочении
ионов кислорода в цепочках СuО. Наряду с этим не
исключена возможность небольшого роста дефицита
кислорода. Указанные изменения структуры после τ
УЗВ > τкр могут быть причиной снижения первона-
чального прироста сверхпроводящих (Тс) и механи-
ческих (σВ) характеристик иттриевой керамики.
ВЫВОДЫ
1. Выполнено комплексное исследование
сверхпроводящих, механических и структур-
ных характеристик иттриевой ВТСП керами-
ки в исходном состоянии и после ультразву-
кового воздействия различной продолжи-
тельности в интервале 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с.
2. Установлено, что температура сверхпроводя-
щего перехода, предел прочности, располо-
жение и высота пиков внутреннего трения,
модуль сдвига различным образом изменя-
ются в зависимости от продолжительности
УЗВ. При этом практически отсутствует из-
менение плотности критического тока.
3. Показано, что существует критическая экс-
позиция УЗВ τкр . После УЗВ с τУЗВ ≤ τкр
происходит снижение уровня фона внутрен-
него трения и подавление пиков внутреннего
трения, обусловленных миграцией атомов
примесей и степенью упорядочения кисло-
родных вакансий в Cu2O плоскостях. После τ
УЗВ > τкр фон внутреннего трения и высота
пиков, характеризующих количество приме-
сей и степень разупорядочения кислородных
вакансий в Cu2O-плоскостях, растут. После τ
УЗВ >> τкр (τУЗВ = 300 с) не регистрируется низ-
котемпературная ветвь пика, связанного с
перемещением кислородных вакансий между
плоскостями Cu2O, и отсутствует дефект мо-
дуля, соответствующий этому пику.
4. Высказано предположение, что в результате
УЗВ с докритической экспозицией происхо-
дит снижение концентрации примесей в
твердом растворе YВа2Сu3О7-х и увеличивает-
ся степень упорядочения ионов кислорода и
кислородных вакансий в плоскостях Cu2O,
что сопровождается релаксацией внутренних
напряжений и ростом Тс и σВ. При экспози-
ции УЗВ выше критического значения кон-
центрация точечных дефектов возрастает, ре-
ализуется некоторое разупорядочение кисло-
6
родных вакансий в плоскостях Cu2O и до-
стигнутые приросты Тс и σВ снижаются.
Авторы выражают благодарность О.И. Волчку за
полезную дискуссию.
ЛИТЕРАТУРА
1.И.А. Гиндин, О.И. Волчок, И.М. Неклюдов. Релак-
сация внутренних напряжений в кремнистом железе
под действием ультразвука // ФТТ. 1975, т. 17, в.3,
с.655-657.
2.И.А. Гиндин, Л.А. Чиркина, О.И. Волчок,
А.Л. Донде. Влияние ультразвукового воздействия
на рекристаллизацию сдвойникованного ванадия //
ФТТ. 1984, т. 26, с.1834-1837.
3.Л.А. Чиркина, О.И. Волчок, С.Д. Лавриненко,
В.С. Оковит, Б.А. Хинкис. Влияние ультразвукового
воздействия и отжига на температуру сверхпроводя-
щего перехода деформированного ниобия // ФТТ.
1986, т. 28, с.3512-3514.
4.О.И. Волчок, Г.Н. Малик, В.С. Оковит, Л.А. Чир-
кина. Исследование процессов ультразвуковой ре-
лаксации в сплаве Nb-Ti // Вопросы атомной науки
и техники. Серия «Ядерно-физические исследования
(Теория и эксперимент)» 1989, в.7(7), с.40-42.
5.О.И. Волчок, И.А. Гиндин, Л.А. Корниенко,
И.М. Неклюдов, А.А. Николаенко. Влияние ультра-
звукового воздействия на механические свойства и
структуру стали 15Х2МФА // Проблемы прочности.
1982, №4, с.122-125.
6.А.В. Кулемин. Ультразвук и диффузия в метал-
лах. М.: Металлургия, 1978.
7.Г.Н. Малик, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов,
М.А. Тихоновский, М.М. Олексиенко. Влияние
ультразвукового воздействия на механические свой-
ства и Тс композита на основе Nb3Sn // Вопросы
атомной науки и техники. Серия «Ядерно-физиче-
ские исследования (Теория и эксперимент)», 1992, в.
2(23), с.64-66.
8.V.I.Sokolenko, Ya.D.Starodubov, G.N.Malik,
M.A.Tikhonovskij, M.M.Oleksienko. Effects of ultra-
sonic irradiation on superconducting amd mechanical
properties of the Nb3Sn-based composite // Cryogenics.
1992, v.32, ICMC Suppl., p.637-340.
9.V.I. Sokolenko, Ya.D. Starodubov and G.N. Malik.
Mechanical stability increase of Y-based HTS as a result
of relaxation ultrasonic processing // Physica C. 1994, v.
235-240, p.3413-3414.
10.V.I. Sokolenko, Ya.D. Starodubov and G.N. Malik.
Influence of ultrasonic irradiation on superconducting
and mechanical properties of Y-based HTSC ceramics //
Fourth Euro-Cеramics. High Tc superconductors (Edito
da: A. Baront, D. Fiorani, A. Tampieri). 1995, part 1,
v.6, p.353-358.
11.В.Н. Лысенко, В.Б. Адонкин, В.В. Дякин,
А.А. Левченко и др. Стимулированные ультразвуком
эффекты упорядочения в системе Y-Ba-Cu-O //
СФХТ. 1992, т. 5, с.344-347.
12.B. Kusz, L. Murawski. The internal friction in super-
conducting YBa2Cu3O7-x and YBa2Cu3O6 semiconduct-
ing ceramics // Solid St. Commun. 1988, v.67, p.435-
437.
13.V.D. Natsik and P.P. Pal′-Val. Statistical analisis of
temperature-frequency internal friction spectra of high-
Tc ceramics YBa2Cu3Ox // ФНТ. 1990, т. 16, с.806-808.
14.П.П. Паль-Валь, В.Д. Нацик, Л.Н. Паль-Валь,
В.И. Доценко, Х.Й. Кауфман. Влияние ультразвука
высокой амплитуды на свойства сверхпроводящей
керамики YBa2Cu3O7-y. // Труды I Всесоюзного сове-
щания «Физико-химия и технология высоко-
температурных сверхпроводящих материалов», М.:
«Наука», 1989, с.429-430.
15.P.P. Pal-Val, L.N. Pal′-Val, V.V. Demirski,
V.D. Natsik, M.N. Sorin. Anisotropy of elastic and re-
laxation properties of the superconducting 123-YBaCuO
single crystal // J. de Physique IV. 1996, Colloq.C8,
p.C8489-C8492.
16.L.A. Chirkina, V.S. Okovit, Ya.D. Starodubov,
S.D. Lavrinenko. Microplasticity and elastic modulus of
yttrium ceramics in weak magnetic fields in range from
4,2 to 300 K // Cryogenics. 1992, v.32, ICMC Suppl.,
p.401-404.
17.В.М. Аржавитин, В.П. Головин, Г.Ф. Тихинский,
В.А. Финкель, Б.И. Шаповал. Температурно-зависи-
мое внутреннее трение и динамический модуль
упругости ВТСП состава YBa2Cu3O7-x Bi2Sr2Ca2O10±δ
// II Всесоюзная конференция по высокотемпера-
турной сверхпроводимости. Тезисы докладов. Киев,
1989, том III, с.175-176.
18.В.С. Оковит, Л.А. Чиркина, М.А. Тихоновский.
Низкочастотное внутреннее трение YBaCuO керами-
ки в диапазоне 4,2-1000 К // II Всесоюзная конфе-
ренция по высокотемпературной сверхпроводимо-
сти. Тезисы докладов. Киев, 1989, том III, с.197-198.
19.J.X. Zhang, G.M. Lin, G.C. Lin, K.F. Ziang,
B.C.W. Fung, G.G. Siu. An investigation of the migra-
tion of oxygen deficitncies in the superconductor
YBa2Cu3O7-δ. // J. Phys.: Condens. Matter. 1989, v.1, p.
6939-6950.
20.J.X. Zhang, G.M. Lin, W.M. Zeng, K.F. Ziang,
Z.C. Zin, G.G. Siu, M.Z. Stokes, P.C. Fung. Very low-
frequency inelastic study of YBa2Cu3O7-δ in thermal cy-
cling // Supercond. Sci. Tech. 1990, v.3, p.163-172.
21.J.R. Cost, J.T. Stanley. Internal friction due to oxy-
gen relaxation in superconducting YBa2Cu3O7-delta above
Tc // J. Materials Res. 1991, v.6, p.232-243.
22.А.А. Мацакова. Об анализе резистивных кривых
сверхпроводящего перехода ВТСП // Вопросы
атомной науки и техники. Серия «Ядерно-физиче-
ские исследования (Теория и эксперимент)». 1992, в.
2(23), с.5-10.
23.И.А. Гиндин, О.И. Волчок, Г.Н. Малик, И.М. Не-
клюдов. Прибор для ультразвукового воздействия на
материалы при низких температурах // Заводкая ла-
боратория. 1976, т. 42, с.702-703.
7
24.G. Kralik. Ultrashallverfestigung von Kuper bei
90 ºК // Zeitschrift für Metallkunde. 1968, Band 59,
H. 12, S.924-927.
25.B. Weiss. Ultraschal-Wechselverformung // Alumini-
um. 1972, Band. 48, S.741-748.
26.Т.Ф. Бутенко, Л.П. Волкова, Н.А. Дорошенко и
др. / Упругие свойства ВТСП-материалов, их зави-
симость от структуры керамики и дефицита кис-
лорода для RBa2Cu3Ox (R=Ho, Y, Gd, Sm). Препринт
ДонФТИ-90-3, Донецк, 1990, 42 с.
27.И.А. Гиндин, В.И. Коваленко, В.С. Оковит,
Я.Д. Стародубов, Л.А. Чиркина. Установка для изме-
рения низкочастотного внутреннего трения и моду-
лей упругости в интервале температур 10-1100 К
// Заводская лаборатория. 1970, т. 32, с.1397-1399.
28.Н.В. Моисеев, А.Н. Вараскин, Б.Н. Гощицкий.
Атомистическое моделирование процессов мигра-
ции ионов кислорода в YBa2Cu3Oy // III Всесоюзное
совещание по высокотемпературной сверхпроводи-
мости. Тезисы докладов. Харьков, 1991, т. 3, с.110.
29.В.С. Постников. Внутреннее трение в металлах.
М.: «Металлургия», 1974.
30.A.А. Мацакова, Иттриевая керамика YBa2Cu3Oy
(5,8≤y≤7,7): структура, сверхпроводимость, фазо-
вая диаграмма: Обзор. Харьков, 1996, 49 с.
31.В.М. Ажажа, Ю.П. Бобров, О.В. Дьяченко,
Т.А. Крамская, С.Д. Лавриненко, Л.И. Пироженко,
Н.С. Пугачев, Г.Ф. Тихинский, И.Н. Токарь. Иссле-
дование термодесорбции в вакууме из ВТСП и ис-
ходных компонентов для синтеза // Вопросы атом-
ной науки и техники, Серия «Ядерно-физические ис-
следования (Теория и эксперимент)». 1992, в.2(23),
с.56-63.
32. Д.Д. Балла, А.В. Бондаренко, Р.В. Вовк,
М.А. Оболенский, А.А. Продан. Влияние гидроста-
тического давления на электросопротивление и кри-
тическую температуру монокристаллов YBa2Cu3O7-δ
// ФНТ. 1997, т. 23, с.1035-1040.
ДИСИПАТИВНІ, МЕХАНІЧНІ І НАДПРОВІДНІ ВЛАСТИВОСТІ ІТРІЄВОЇ ВТНП
КЕРАМІКИ В РІЗНИХ СТРУКТУРНИХ СТАНАХ
В.С. Оковит, В.І. Соколенко, Я.Д. Стародубов, Л.О. Чіркіна, Г.М. Малік, М.А. Тихоновский
Досліджено вплив тривалості малоінтенсивної ультразвукової дії (УЗД) в інтервалі 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с при
температурі 373 К на дисипативні, механічні і надпровідні властивості ітрієвої ВТНП кераміки. Показано,
що існує критична експозиція УЗД (10 ≤ τкр ≤60 с). Після УЗД з τУЗВ ≤τкр спостерігається максимальне
підвищення температури надпровідного переходу Тс і межі міцності σВ, зниження фону і придушення піків
внутрішнього тертя при 340 и 405 К. Збільшення експозиції УЗВ вище τкр призводить до зменшення
приростів Тс і σВ и підвищення фона внутрішнього тертя і висоті піків. Немонотонна поведінка
характеристик внутрішнього тертя, Тс і σВ в залежності від експозиції УЗД обумовлена зміною структурного
стану ВТНП кераміки внаслідок міграції домішок і зміни ступеню упорядкування іонів кисню і кисневих
вакансій в плоскостях Сu2O и ланцюжках CuO.
DISSIPATIVE, MECHANICAL AND SUPERCONDUCTING PROPERTIES OF YTTRI-
UM HTSC CERAMICS IN DIFFERENT STRUCTURAL STATES
V.S. Okovit, V.I. Sokolenko, Ya.D. Starodubov, L.A. Chirkina, G.N. Malik, M.A. Tikhonovskii
The influence of ultrasonic effect (USE) of low intensity in an interval 5 ≤ τUSE ≤300 sec at temperature 373 K
on dissipative, mechanical and superconducting properties of HTSC yttrium ceramics is investigated. It is shown,
that there is critical USE exposition (10≤τc≤60sec). After USE with τУЗВ≤τс the maximal increase of critical tempera-
ture (Tc) and ultimate strength (σB), decrease of a background and suppression of peaks of internal friction at 340
and 405 K. The decrease of augmentations of Тс and σB and the increase of a background of internal friction and
peaks altitude occurs after growth of USE exposition above τс. The nonmonotonic behaviour of internal friction
characteristics, strength and critical temperature versus USE exposition is caused by the change of structural state of
HTSC ceramics owing to migration of impurities and change of ordering degree of oxygen ions and oxygen vacan-
cies in Сu2O planes and CuO chains.
8
Л.А. Чиркина, Г.Н. Малик, М.А. Тихоновский
ННЦ “Харьковский физико-технический институт”,
61108, Харьков, ул. Академическая, 1, Украина; Е-mail: vsokol@kipt.kharkov.ua
Введение
Образцы и методика
Результаты исследований
Выводы
Литература
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-81263 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 1562-6016 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-01T23:35:18Z |
| publishDate | 2004 |
| publisher | Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Оковит, В.С. Соколенко, В.И. Стародубов, Я.Д. Чиркина, Л.А. Малик, Г.Н. Тихоновский, М.А. 2015-05-13T19:18:20Z 2015-05-13T19:18:20Z 2004 Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях / В.С. Оковит, В.И. Соколенко, Я.Д. Стародубов, Л.А. Чиркина, Г.Н. Малик, М.А. Тихоновский // Вопросы атомной науки и техники. — 2004. — № 6. — С. 81-88. — Бібліогр.: 32 назв. — рос. 1562-6016 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81263 538.945 Исследовано влияние продолжительности малоинтенсивного ультразвукового воздействия (УЗВ) в интервале 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с при температуре 373 К на диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой ВТСП керамики. Показано, что существует критическая экспозиция УЗВ (10 с ≤ τкр ≤60 с). После УЗВ с τУЗВ ≤ τкр наблюдаются максимальное увеличение температуры сверхпроводящего перехода Тс и предела прочности σВ, снижение фона и подавление пиков внутреннего трения при 340 и 405 К. Увеличение экспозиции УЗВ выше τкр приводит к уменьшению приростов Тс и σВ и повышению фона внутреннего трения и высоты пиков. Немонотонное поведение характеристик внутреннего трения, Тс и σВ при увеличении экспозиции УЗВ обусловлено изменением структурного состояния ВТСП керамики вследствие миграции примесей и изменения степени упорядочения ионов кислорода и кислородных вакансий в плоскостях Сu2O и цепочках CuO. Досліджено вплив тривалості малоінтенсивної ультразвукової дії (УЗД) в інтервалі 5 с ≤ τУЗВ ≤300 с при температурі 373 К на дисипативні, механічні і надпровідні властивості ітрієвої ВТНП кераміки. Показано, що існує критична експозиція УЗД (10 ≤ τкр ≤60 с). Після УЗД з τУЗВ ≤τкр спостерігається максимальне підвищення температури надпровідного переходу Тс і межі міцності σВ, зниження фону і придушення піків внутрішнього тертя при 340 и 405 К. Збільшення експозиції УЗВ вище τкр призводить до зменшення приростів Тс і σВ и підвищення фона внутрішнього тертя і висоті піків. Немонотонна поведінка характеристик внутрішнього тертя, Тс і σВ в залежності від експозиції УЗД обумовлена зміною структурного стану ВТНП кераміки внаслідок міграції домішок і зміни ступеню упорядкування іонів кисню і кисневих вакансій в плоскостях Сu2O и ланцюжках CuO. The influence of ultrasonic effect (USE) of low intensity in an interval 5 ≤ τUSE ≤300 sec at temperature 373 K on dissipative, mechanical and superconducting properties of HTSC yttrium ceramics is investigated. It is shown, that there is critical USE exposition (10≤τc≤60sec). After USE with τУЗВ≤τс the maximal increase of critical temperature (Tc) and ultimate strength (σB), decrease of a background and suppression of peaks of internal friction at 340 and 405 K. The decrease of augmentations of Тс and σB and the increase of a background of internal friction and peaks altitude occurs after growth of USE exposition above τс. The nonmonotonic behaviour of internal friction characteristics, strength and critical temperature versus USE exposition is caused by the change of structural state of HTSC ceramics owing to migration of impurities and change of ordering degree of oxygen ions and oxygen vacancies in Сu2O planes and CuO chains. Авторы выражают благодарность О.И. Волчку за полезную дискуссию. ru Національний науковий центр «Харківський фізико-технічний інститут» НАН України Вопросы атомной науки и техники Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях Дисипативні, механічні і надпровідні властивості ітрієвої втнп кераміки в різних структурних станах Dissipative, mechanical and superconducting properties of yttrium htsc ceramics in different structural states Article published earlier |
| spellingShingle | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях Оковит, В.С. Соколенко, В.И. Стародубов, Я.Д. Чиркина, Л.А. Малик, Г.Н. Тихоновский, М.А. Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| title | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях |
| title_alt | Дисипативні, механічні і надпровідні властивості ітрієвої втнп кераміки в різних структурних станах Dissipative, mechanical and superconducting properties of yttrium htsc ceramics in different structural states |
| title_full | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях |
| title_fullStr | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях |
| title_full_unstemmed | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях |
| title_short | Диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях |
| title_sort | диссипативные, механические и сверхпроводящие свойства иттриевой втсп керамики в различных структурных состояниях |
| topic | Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| topic_facet | Сверхпроводимость и сверхпроводящие материалы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/81263 |
| work_keys_str_mv | AT okovitvs dissipativnyemehaničeskieisverhprovodâŝiesvoistvaittrievoivtspkeramikivrazličnyhstrukturnyhsostoâniâh AT sokolenkovi dissipativnyemehaničeskieisverhprovodâŝiesvoistvaittrievoivtspkeramikivrazličnyhstrukturnyhsostoâniâh AT starodubovâd dissipativnyemehaničeskieisverhprovodâŝiesvoistvaittrievoivtspkeramikivrazličnyhstrukturnyhsostoâniâh AT čirkinala dissipativnyemehaničeskieisverhprovodâŝiesvoistvaittrievoivtspkeramikivrazličnyhstrukturnyhsostoâniâh AT malikgn dissipativnyemehaničeskieisverhprovodâŝiesvoistvaittrievoivtspkeramikivrazličnyhstrukturnyhsostoâniâh AT tihonovskiima dissipativnyemehaničeskieisverhprovodâŝiesvoistvaittrievoivtspkeramikivrazličnyhstrukturnyhsostoâniâh AT okovitvs disipativnímehaníčníínadprovídnívlastivostíítríêvoívtnpkeramíkivríznihstrukturnihstanah AT sokolenkovi disipativnímehaníčníínadprovídnívlastivostíítríêvoívtnpkeramíkivríznihstrukturnihstanah AT starodubovâd disipativnímehaníčníínadprovídnívlastivostíítríêvoívtnpkeramíkivríznihstrukturnihstanah AT čirkinala disipativnímehaníčníínadprovídnívlastivostíítríêvoívtnpkeramíkivríznihstrukturnihstanah AT malikgn disipativnímehaníčníínadprovídnívlastivostíítríêvoívtnpkeramíkivríznihstrukturnihstanah AT tihonovskiima disipativnímehaníčníínadprovídnívlastivostíítríêvoívtnpkeramíkivríznihstrukturnihstanah AT okovitvs dissipativemechanicalandsuperconductingpropertiesofyttriumhtscceramicsindifferentstructuralstates AT sokolenkovi dissipativemechanicalandsuperconductingpropertiesofyttriumhtscceramicsindifferentstructuralstates AT starodubovâd dissipativemechanicalandsuperconductingpropertiesofyttriumhtscceramicsindifferentstructuralstates AT čirkinala dissipativemechanicalandsuperconductingpropertiesofyttriumhtscceramicsindifferentstructuralstates AT malikgn dissipativemechanicalandsuperconductingpropertiesofyttriumhtscceramicsindifferentstructuralstates AT tihonovskiima dissipativemechanicalandsuperconductingpropertiesofyttriumhtscceramicsindifferentstructuralstates |