[发明专利]通过定向氧化构成的氧化物混合物

说明书

本发明涉及一种生产构造氧化物，特别是超导氧化物的方法。

超导体是指在临界温度Tc以下对电子的流动没有阻碍的材料。近来，所谓的高温超导体，即具有30°K以上的临界温度，在文献和大众出版物上已经受到人们的极大关注，特别是，各种钙钛矿型式的晶体已经用经验公式给出了：

ReBa₂Cu₃O₇

其中Re是稀土元素，例如钇、镱、铕等，该晶体具有高温超导特性，并且临界温度大于90°K。

超导氧化物的另一重要性质是它的载流能力，最有用的超导制品是那些具有高临界电流密度的制品。

因为氧化物与它们的金属先质相比是相对脆的，并且由此很难制成电气上有用的形状，所以新近研制出了一种方法，由此超导氧化物的金属先质同一种氧化更稳定的相对可延伸的金属（如贵金属）混合，以制成合金，该合金适合于制成所需形状制品，如片或条，然后在复合条件下：温度、压力、氧化剂、反应时间等，经受氧化，由此组成超导氧化物先质的金属组分优先氧化，并且在混合物中的贵金属实质上仍是非氧化的。由于采用该方法加工，就可能生产复合贵金属/超导氧化物复合物，它是可延伸的，并且是超导的。

通过增加温度和/或氧化剂的梯度，以及暴露氧化物或与另一金属结合的氧化物的金属先质，从而使在某一方向上优先取向的氧化物晶体生长，最终构成的结晶制品可以相信将具有优于相同混合物（其晶体是随机取向的）的制品的电气特性。

以一方面来说，本发明的特征是一种方法，用以制备具有定向氧化的超导氧化物相的制品。该方法包括，将所需超导氧化物相的金属组分混合以制成先质合金，将先质合金制成成形制品，然后定向氧化成形制品，使至少一些所需超导氧化物相的金属组分变成构造的结晶金属氧化物，而不熔化任何所需超导氧化物相的金属组分。

在一些优选的实施例中，在将先质合金制成成形制品以后，先质合金可以被部分地氧化，直接氧化步骤包括：在反应区域提供一定量的氧化剂，在一定温度和压力下，经过足够的时间使至少一些金属组分变成构造的结晶金属氧化物，将成形制品通过反应区，从反应区的下流中重新获得成形的复合制品，重新获得的制品包括至少由一个超导氧化物晶相组成，该相的晶体是被构造成的;该方法实质上是连续完成的，并且成形制品是以约0.1-40mm/分的速率通过反应区的;氧化剂是一种气体，它在反应区的分压实质上高于反应区的上流和下流的分压;反应区的内部和上流的温度或者反应区内部，上流和下流的温度要足够高以维持至少一些金属组分的氧化;但是反应区上流氧化气体的分压太低以至于不能使金属组分在很大的程度上被氧化;反应区内部和上流的分压要足够高以维持至少一部分金属被氧化，但是反应区上流或上流和下流的温度是不足以维持所说金属组分的大量氧化;反应区上流氧化气体的温度和分压也都不是足够高以维持固体成形制品金属组分的大量氧化;金属组分包括至少钡或锶，铜和至少一种稀土元素;稀土元素至少是Y，La、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Sm、Pm、Nd、Pr、Ce、Tm、Yb或Lu中的一种;金属组分包括至少铊或铋，至少一种碱土元素，和铜;碱土元素是钡、钙、或锶中的一个或多个;反应区温度大约为600至950℃;氧化气体是氧气，其分压约为0.01至1.0大气压;氧化剂是空气，并且氧化剂是富氧空气。

从另一方面来说，本发明的特征是一种制备超导复合物的方法，该复合物包括定向氧化的超导氧化物相和别的相，该方法包括将超导复合物的先质合金制成成形制品，并且定向氧化成形制品，使至少一些先质合金变成构造的结晶金属氧化物。

在一些优选的实施例中，这种氧化包括将成形制品通过反应区，该区包括作用于成形制品上的加热装置，使成形制品受到氧化剂的作用足以使至少一些先质合金变成结晶金属氧化物，由反应区的下流中重新获得成形制品。在这些实施例中，重获制品至少具有一种超导氧化物结晶相，它的晶体是构造的，其它相是贵金属;贵金属是银、金、铂或钯;再其它相是氧;并且加热装置包括：激光、电子束、电炉、或磁感应装置。

再一个方面，本发明的特征在于一种制备超导复合物的方法，该复合物具有定向氧化的超导氧化物相，并且至少具有一种其它氧化物相，这种方法包括：将所需超导氧化物的金属组分同所需其它氧化物相混合，以制成先质合金，将先质合金制成成形制品，定向氧化成形制品，并且使至少一些所需超导氧化物和所需其它氧化物相的金属组分变成构造的结晶金属氧化物，而不熔化任何包含在合金中的金属组分。