Кислородная нестехиометрия и структурная нестабильность в керамике YBa2 Cu3 O7- δ тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

^ > * 37

ВОРОНЕЖСКИЙ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

На правах рукописи

ДЫБОВЙ Ольга Викторовна

КИСЛОРОДНАЯ НЕСТЕХИОЙЕТРИЯ И СТРУКТУРНАЯ НЕСТАБИЛЬНОСТЬ В КЕРАМИКЕ УВагСи?Ог.^

01.04.0? - физика твердого 'ела

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Вороне« 1992

Работа вшолнена на кафедре физики твердого тела Воронежского политехнического института

Научный консультант: Официальные оппоненты:

Ведущая организация;

кандидат фивико-кшематических наук, старший научный сотрудник Кудряш а И. доктор физико-математических наук, профессор Нацкк В. Д. доктор физико-математических наук , профессор Сидоркин А. С. Днепропетровский ордена Трудового Красного Знамени гоеударственный университет.

Защита состоится "16" декабря 1092г. в "14"часов на заседании специализированного совета Д 063.81.01 при Воро-нежжом политехническом институте по адресу : 394026, г. Воронеж, 1' Чуковский проспект .14.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотека Воронежского политехнического института.

Автореферат оаэоелан "{к." .

Ученый секретарь специализированного У П

совет л Д 083.81.01 .доктор технических X

наук ¡Ма Г0PЛ0BM•И,

,.>:/- ( '.и,■'■■К |

БЙШшШ'бКА з

ОБЩАЯ ИГУСТЕРИСТИКА РАБОТЫ

РОСС? ГОСУДЛе

Актуальность темы. Физика высокотемпературных сверхпроводников, как самостоятельный раздел финики твердого тела, появилась сравнительно недавно - с момента открытия в'1986г. швейцарскими у- ¡пшп К. Мюллером и И. Беднорцем соединения на основе оксидов меди, лантана и бария о температурой сверхпроводящего перехода, достигавшей 28 К В последующих га этим открытием многочисленных исследованиях метапло-оксидных медьсодержащих соединений в качестве основной задачи ставилась проблема получений материала с более высокой критической температурой, превыиавдей температуру кипения жидкого азота К настоящему времени известно несколько семейств высокотемпературных сверхпроводников удовлетворяюадех этому требованию: . - семейство соединений с общей формулой ЯВа^и^О^ (где Й-ион У или ион редкоземельного элемента ) с температурами сверхпроводящего перехода Тск во К ;

- семейство соединений, состав которых может быть представлен гомологическим рядом (п-» а+У)

■ с максимальной Тс*117 К у соединения Вс^г^ Са^Си^О^;

- семейство сверхпроводящих фаз

изос груктурных соответствующим фазам ъ системе ЕИ-Зг-Са-Си-О. В этом семействе наивысшая температура сверхпроводящего перехода

. * \?"Ь К достигается в случае соединения

Все указанные выше соединения являются нестеохнометричными по кислороду и для описания кислородной нестехиометрии вводят так называемый кислородный индекс 5 . Кислородный индекс является ва*сным параметром металлооксидкых соединений, определяющим их многие физические свойства. Гак, наиболее яркий, хотя, возможно и не самый важный пример - зависимость Тс соединения ЧЬа^Си-^О^, от киодородной нестс-хиомет-рии.

Высокой подвижностью атомов кислорода в крис&ллической' структуре обусловлена, очевидно, и нестабильность свойств высокотемпературных сверхпроводников.

Приведенные примеры показывают, что проблема кислородной неотехно-метрии представляет большой интерес в физике внсокотида/ратурчой сьерхпровддимости.

К настоящему времени наиболее подробно изучены свойства соединения Формирование определенного состояния кислородной подрешетин, благоприятного для критических характеристик сверхпроводника ч(Ьа1Си90?.5 ,может быть достигнуто варьированием физико-химических факторов, приводящим к изменению кислородной нестехиометрии, поскольку кислородный индекс может меняться в достаточно широких пределах в зависимости от условий получе'"*я и последующих обработок образцов и часто бывает одним из лимитирующих факторов в технологии. Существенно, что на фоне изменения кислородной нестехиометрии могут развиваться различного рода структурные нестабильности, связанные как с изменением содержания кислорода, так и с изменением степени его упорядочения. Несмотря на большое количество экспериментальных работ,посвященных изучению вопросов структурного положения и подвижности атомов кислорода в кристаллической структуре, структурные особенности нестехиомеарии ^ в настоящее время подробно не выяснены, и с этой точки зрения проблема кислородной нестехиометрии далека от окончательного решения. Так, не установлены закономерности прохождения структурных фазовых переходов при различных направлениях изменения кислородной нестехиометрии; практически отсутствуют детальньные экспериментальные исследования случаев изотермической реализации структурных фазовых переходов, контролируемых диффузией кислорода, а такле результаты изучения концентрационной по кислороду эволюции упругих двойников в окрестности структурных фазовых переходов; нет окончательной ясности в вопросе о возможных изменениях кислородно- вакансионной подсистемы вблизи температуры сверхпроводящего перехода и о роли кислородной под-решетки в возникновении метастабильной сверхпроводимости.

В связи о этим исследование кислородной нестехиометрии и связанных ней структурных нестабильностей сверхпроводящего соединения ЧЬо^Сц^О^ является актуальной физической задачей.

Настоящая работа выполнялась го !£оор, лнационному 'плану АН России в области естественных наук на 1936-1990 гг. по направлению 1.3. "«изика твердого тела " (раздел 1.3.9. й- Физические свойства кристаллов, роль доменной и реальной структуры,механизмы структурных превращений) и плану госбюджетной "ЧР N8/92 кафедры МИЭРА Воронежского политехнического инотитута.

Цель и задачи исследован-ч. Целью настоящей работы являлось экспериментальное исследование различного рода структурных нестабильности керамики ЧЬа^Си-^О^..^ , обусловленных изменением кислородной нестехиометрии.

В соответствии с поставленной целью решались следующее основные задачи:

1. установление закономерностей прохождения структурных фазовых переходов при различных направлениях изменения кислородной нестехиометрии;

2. исследование концентрационных ■ последовательностей структурных фазовых переходов, изотермическая реализация потерт во времени обусловлена изменением содержания кислорода в образце в процессе диффузии кислорода из окружающей воздушной атмосферы;

.3. изучение процессов взаимодействия двойниковых границ и дислокаций с точечными дефектами кристаллической решетки вблизи температуры сверхпроводящего перехода и при раярушении сверхпроводящего состояния образца электрическим током;

4. выявление особенностей поведения низкочастотных упругих и неуп-

. ругих свойств на образце с эффектом метаетабильной сверхпроводимости.

Для р^пени!| поставленных задач использоьались комплексные исследования образцов. Основные эксперименты были проведены на установке ддя исследования инфранивкочастотных механических свойств твердых тел, по-ввояяке»й кзькрять внутреннее трение и модуль сдвига на частоте ~10 Гц при одновременном приложении к образцу сдвигового механического напряжения. Для изучения процессов изменения кислородной нестехиометрии был выбран метод термогравиметрического анализа Кроме того, в экспериментах использовались методы рентгеноструктурного и спектрального анализа, а также проводились измерения удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом и магнитной проницаемости индуктивным методом.

Научная новизна. Основные результаты тнепериментального исследования керамики Ч&а^Си^О^ получены автором впервые и заключаются в следующем:

- разделены вклады в низкочастотное внутреннее трение от релаксационного процесса и от сегнетоэластического фазового перехода при температуре~520 К;

- установлено, что причиной релаксационного процесса является перескок йот кислорода в базисной плоскости кристаллической решетки под действием механического напряжения; сделана щенка энергии активации релаксационного процесса; построена ьсевдодиаграмма Коул-Ноула;

- изучена временная эволюция петель ' механического гистерезиса в процессе реализации концентрационных структурных фазовых переходов при изотермической выдержке предварительно закаленных образцов. Показано, что в этом случае могут наблюдаться следующие последовательности фазовых переходов: тетра орто!-* ортоК при 7~770 К) тетра •->- ортоу (при Т~870 К) и тетра -«• орто»-*гетра {при Т-900 К).

- установлено. что фазовый переход тетра»ортоЕ контролируется диффузией клслорода, а фазовый переход орто?~»сртоХ реализуется бее-дцфрузионнкм способом при достижении в образце определенной концентрации кислород а-,

- изучены двойниковая и дислокационная амплитудные зависимости внутреннего трения в смешанном состоянии образца; установлено, что в этом случае основной вклад в механические потери дает взаимодействие двойниковой и вихревой структур;

- показано, что возникновение метастабильной сверхпроводимости при температуре К сопровождается аномальными изменениями низкочастотных упругих и неупругих свойств

Научные положения, защищаемые автором диссертации ;

1. В 'хемяерртурном интервале 400*650 К экспериментально разделены вклады з низкочастотные упругие и кеуиругие свойства то релаксационного процесса и от структурного фазового перехода.

?,. На основе изучения концентрационной зависимости спонтанной дефор-ыации показано, что фазовый переход гетра»орто £ является диффузионным фаговим переходом и контролируется диффузий кислорода, а фгэовый переход орт о 5 -*• орто! - бевдиффузионным разовым переходом, протег^щим но мартекемтной реакции.

3. Установлено, что увеличение подвитое... двойниковых границ в окрестности «^ерхпроводянего перехода связан» с уменьшением энергии

гзаимодэйствия двойниковых границ с закрепляющими точечными дефектами, обусловленным уменьшением спонтанной орторомбической дефор- ' мации в этой области температур.

4. Обнаружено, что к появлению мегастабильной высокотемпературной сверхпроводимости мохмт приводить не только термоцчклирование образца, но также и механическое цитирование оьразца по петле сег-нетоэластического гистерезиса; перевод в метестзбильнсе сверхпроводящее состояние сопровождается аномальными изменениями низкочасто гных упругих и неупругих свойств.

Практическая значимость. Установленные в работе физические закономерности и зависимости могут найти применение при отработке оптимальной технологий получения высокотемпературных сверхпроводников и увеличения степени их стабильности. Результаты работы могут быть использованы в лабораториях и научных центрх, занимающихся исследованиями реальной структуры и свойств высокотемпературных сверхпроводников, сегнетоэлас-тиков, сегнетозластиков - сегнетоэлектриков ( ЙК АН России, ИИ АН России, МП АН России, Iff У, ДГУ и др.).

Отдельные результаты исследований использовались при отработке режимов высокотемпературной обработки толстых пленок ЧЪа^Сч^О^ s в НПО " Заря "(г. Воронеж ).

t

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на 12 Международных. i Всесоюзных и других конференциях, в том числе на Международных конференциях по электронной керамике (Латвия, Рига, 1S90 и 1991 гг.), на 1-м Советско-Польском симпозиуме по физике сегнетоэлектриков .и родственных материалов (Украина, Львов, 1990г.), на 26-м Всесоюзном совещании по физике низких температур (Украина, Донецк, 1990г.), на Всесоюзной конференции " Реальная структура и свойства ацент^ичных кристаллов " (Александров, 1990 г.) на 7-ой Европейской конференции по физике сегнетоэлектриков ( Франция,- Дижн, 1.391 г.), на 5-ой всесоюзной конференции по физике сегнетоэлектриков <Украиьа,Ужгород, 1951 г.), на 11-ой Всесоюзной акустической конференции (Москва, 1991г.), на международном симпозиуме по сегегозлектричеству СНГ-США (С. .1етербург, 1992г.), на 29-ой Конференции' по физике низких температур ( Казань, 1992г.), а также на 30-31-ой научных конференциях профессорско-преподавательского состава, научных работников и аспирантов Воронежкого

.^технического института ( Бороне*., 1980 и 1991гг.).

Публикации. Из общего числа публикаций автора в диссертации исполь-"ваны 12 научных работ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, шести лав и выводов. Обидай объем работы составляет 157 страниц, включая 66 •ииуцков, 2 таблицы и списка литературы иа 133 наименований.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТУ.

Во введении обоснована актуальность темы, сформулирована цель и . а-лачи диссертационной работы, приведены основные положения, выносимые на защиту. Показана научная новизна и практическая значимость полученных результатов, даны сведения о структуре и обгеме диссертации, публика--циях и апробации диссертации.

В первой главе представлен краткий обзор литературы по теме диссертации.

Рассмотрены структурные особенности соединения , обус-

ловленные кислородной несгехиометрией. Приведены сведения о кристаллических структурах оргоромбической-1 , орторомбичеекой-1 и тетрагональной модификаций, реализующихся в системе при различных значениях кислородного индекса в концентрационном интервале О <БЧ 1.

Представлены имеющиеся в литературе основные данные о фазовых переходах мевду ортеромбическимк и тетрагональной модификациями, происходящими в высокогемяераг,урной области1. Показано, что эти фаговые переходы яыы-отея не только структурными, -но концентрационными по кисло-¡ ..,чу, поскольку срт&роыбическая и тетрагональная фазы различаются концентрацией кислородл, и для реализации фаговых переходов I .'обходимо обэспечить еовмолность изменения содержания .ислорода в объеме образца.

Кратко рассмо! ,,ены ьопросы образования упругих двойников в резуль-

тате сегнетоз.ластического фазового перехода из -тетрагональной i пр. п,. симметрии Р4/мга>) ь орторомбичеокуи (Ргата) фазу. Ликюаио. ч-w «W.«-рование двойниковой структуры является следствием каруиенил кие.г.ирогчч-, сгеююмбтрии соединении . Прсаиалиаири! нно чочг'д^н«"'

двойниковой структуры в окрестности согнетоэластйческого {йьомго перехода,

В конце главы сделан вывод о перспективах и актуальности исуч^нил структурных нестабильноетей. обусловленных кислородной не::тех<;омгтрие'Л V^tUj.Oj,^ и сформулированы основные задачи исследования.

Вторая глага нвлязтся м здичес;шм разделом ¡заботу. В ней раесмо.'-рени вопросы приготовления образцов, и меюдики и текники якслемн'^нта.

Дано краткое описание двухетздкйной керамической техкодс-гач п^луч'. -нил образцов ХБа^Си ^С^ . Приведена oioci-vdUHJ'. выбора методов исследояанил.

В качестве основной экеперим«; нтншгай установки была выбрана разработанная в лаборатории сегнетомекгрпкоа Ворона шсого политехнически -го института установка для комплексных исследований икфранизоччстот-ньс: механк aix свойств твердых тел, в основу которой положен «V!'-ный крутильный маятник.

В диапазоне температур о? sc К до 1000 К ( с точностью поддир; ahm температуры не хуже 0,1 К .), амплитуд относительной деформации обрЕ.^-• h& от 10"^до 10'2н статических механических напряжениях от- 0 до 10? Па установка поаводаот.

1. Яамер.чть внутреннее трение Q"1' погрешность» 67.) и копулъ сдвига Q fс погрешностью ЗХ) в диапазоне инфразвуковых частот ¡0 Гц)

2 Производить запись петель MwxaiiH'itjKorc ( сегиетоэластического ) гистерезиса "нанряменне-деформация" при синусоидальном загоне изменения напряжения с частотой от 10~^Д"> 1 Гц .

Рассмотрена блок-схема установки, приведены методики , ."чата (шу1 репного трения , модуля сдвига и деформации образца, а также оиеиги погрешностей измерения.

Приведены седаю-я о методе термограаи. „три^ского анализа, исполь эованио:. дли изучения процессов изменения ю'слород/id мотэхш,*\'{г>п1.

Ъ гр*тьей главе исследованы структурные laacißiie переходы и рмгысл

цкокиыА процесс, реаччзаиия которых обусловлена кислородной нееТехио-и которыл наб.мщавтея в ЧЬагСи^О^ при нагревании в атмосфере r>cF'.v,yxf..

изучении особенностей поведения низкочастотных упругих и неуп-ругн:: овой'.-ть образцов при различных направлениях изменения кислородной нелтехиометрии биле установлено, что образец исходной орторомби-ческой структуры о 5 - 0. 1 и Т.-90 К при нагревании от комнатной тем-лчратуры испытывает структурный (фаговый переход орто-тетра при температуре * Р20 К, а несверхнроводящий образец исходной тетрагональной структуры с & - 0,7 при нагревании переходи: вначале в орторомбическую isii'.y при температур? 530 К и затем опять в тетрагональную фазу при температуре 920 К. &тй фазовые переходы сопровождаются появлением'пиков на температурной зависимости внутреннего трения и мини:*.7мов на температурной вэвисимости модуля сдвига, /¡энные термогравиметрического ананиа свидетельствуют о том, что фазовый переход тетра+орто происходит при увеличении содержания кислорода в образце ( уменьшается), а срто'те а - при ого потере. ("5 возрастает).

Для образца исходной орторомбичэской структуры дри температуре 57ÛK обнаружен гик Q и состветствуквдая ему аномалия G на зависимости G('f) , ( ¡«мерительная частота УЪ Гц ). Показано, что эти особенности упругих и неунругих свойств не связлни со структурны).! фазовым переходом, а обусловлены релаксационным процессом, о'чем «свидетельствует смещение указанных аномалий упругих и неупругих свойств в область низших температур при уменьшении измерительной частоты. Определенное для частот 2Ь; 0,5 it 0,05 Гц время релаксации подчиняется уравнению Аррениуса, используя которое была получена оценка энергии активацил релаксационного процесса, равная " 1 зВ и хорошо согласующаяся с энергией актива-, ции диффузии кислорода в ^ба^Си^О^ . Для температурной области реализации релаксационного процесса построена псевдодиаграмма.Коул-Коула G"v) (3"л"и G"1'-MHHMan и действительная части комплексной упругой податливости), свидетельствующая о том, что релаксационный процесс является не монорелаксэциошшм, а характеризуется распределением времен релаксации с коэффициентом распределения оС, равным 0,3. Показ а-( но, что причиной обнаруженной релаксации является перескок иона кислорода с оси//на ось.Ь'в базисной плоскости кристаллической решетки по~

u

действие« механического напряжения.

Установлено, что в общем случае для образное (;G ,, v¡t.

нием^Г. находящимся в интервале 0,1 <"5 < 0,7 пик 0м при - í,70 !í являться суперпозицией двух пиков, один из которых свяьа.ч с ремаксчци-онным процессом, а другой. - с изменением концентрации кислорода, f.pii-вод;.1цим к структурному Фазовому переходу.

В Четвертой главе исследованы случаи и&отермической реализации концентрационных фазоюх переходов на образцах керамики 4C>U}.Cu?0^ с исходным пониженным содержанием кислорода (5 -О,'), греяварительно закаленных на воздух о? томд. ¿туры i 070 К, сооть-етсгвуадея тетрагональной фазе.

На основе изучения временной эволюции петель (/.ех'лн'.'ческого "истерт -зиса " деформация образца Х - механическое лац^я.уеииеa tíik.vc результатов рентгеноструктурного вналиуа и данных измерении нагнитноЛ ороницаеьюсти, показано, что в зависимости от температуры изотермической выдержки могут реализоваться три рэаличных песледчвате.лыадс'л' структурных фазовых переходов: татра-* ортрд -»oprcl (при теыерьтуро H8uTepMH4ev i выдержки ,770 К), гетра >cpro'i С при ¿70 К» и тетра-»срто5» тетра (при 900 К).

Причиной фазовых переходов является увеличение содержания хис.'-лчзо-'а в образце в процессе его диффузии ю скрутите й Еоздушной атмосфнtJ, так как равновесное ацачешю кислородного индекса "t> при температурах изотермической водгржи »зньш исходного ( а именно; 5^-0,3; О,о и 0,6 при Т-770, 370 и РХ) К, соотьетстве- то). При уменьшении до 0,35 происходит фааовыЯ переход в орто ромбическую! >$иэу, которая являете! е:-г~ нетоэластической к вследствие появления ¿пен: анкой деформации раабик:-ется на систему упругих двойников. Наличие двойниковой структуры гри-водит к появлению нелинейности зависимости X (3) сегнетоэллстич^ского типа, увеличению внутреннего трения и упругой податлиь^ст: iva связано а движением двойниковых границ под действием механического нащ чх^нмк.

Б случае, «•ели íf уменьшается до 0,45, происходит фе овый переход ортол -»орто*1 При T-77Q К)- Сув(естзоват, ¡woj» "сштельности тетра-opto£-t»*pa 4o*i>nrc переходов объясняется экстрема« №й mwbííwíw времени наотермичммой.выдер*ки ври WMRfpatype ¿РОЯ, прччап со-

тсроО к настоящее йреия ну установлена.

Шстроеиа кикцентрздиокная зависимость спонтанной деформации, сви-деге.-ьс'^уяаря о том, 'что фазовый переход тегра-» ортоЁ. является диф-Ф;/зчончь!м фазовым переходом и контролируется диффузией кислорода, а фагок-й переход орт о'» -орто! - бездиффузгошшм фазовым переходом и протесьс? по мартеиоиткой реакции. Определены температурная и концентрационная фаговые границы мекду фазами орто-5 и орто-! , равние Т™830 К г V -0,45-, соответственно.

ПЬтгш глава содержит результаты исследования амплитудных зависимостей низкочастотного внутреннего трения на образцах керамики Чйх^Сы^О^ ь окрестности температуры сверхпроводящего перехода 1^,-90 К и при раз-руиг?н1'и сверхпроводящего состояния образца электрическим током.

лчилитудныг ьг-шиоимости О"1 измеряли в области амплитуд деформации !"|' -¡0 7 к а образце с максимальным и минимальным числом деойниковык границ. Количество двойников регулировали цитированием образца по пег-ле с?гнегоэластического гистерезиса В этом эксперименте были разделены дьойь ;овь':"1 и дислокационный вклады в и использозаны соответствующее механизмы амплитудных эависимсстей внутреннего трения.

В двойниковом механизме амплитудной зависимости *рассматриваются лке стадии двияеккя двойниковых границ в перемени -с механических полях различной амплитуды. Считается/ что граница закреплена в равновесном положении различным точечными дефектами. Пр1. малых амплитудах деформации Утнаблюдаются в основном упругие колебания двойниковых границ с отрывом отдельных участков границ от относительно слабых закрепляющих центров. При значениях X >10*воаникает лавинообразный отрыв целой двой-

1Л

пиковой граьицы от веек закрепляющих точек.

-А

Дня объяснения дислокационной амплитудной зависимости 0 использован . механизм, рассматривающий дислокацию в твердом теле, состоящую из отдельных прямолинейных отрезков, ра&деленных точечными дефектами, к которым они притягиваются так, что даже в отсутствие внешних напряжений на относительно слабые прикалывашие точки действую; силы натяжения со стороны дислокаций. Под действием внешних 6 начинаются отрывы дислокаций от прикалывающих точек в участках, где достигаются наибольшие углы и?томов. Увеличение X*, приводит к увеличению числа конфигураций, для которых складываются благоприятные условия отрыва.-Установлено, что двойниковая ампгигудмчч ¡зависимость внутреннего

трения существенно изменяется при перекоде иа нормальной в '.чл-рхпрпьо-дящую фазу. На основе использованного мехаи.и.^ма дрийникоюй ¿лнлнчудм-ой зависимости 0 построены температурные зависимости энергии ги-чими-действия границы двойника с точечными дефектами криетшиичес/ой ки и площади поверхности границ:., свободной от дефектов в окрестности Тс , лроходяшие через минимумы яри температуре ~ 91' К. Полученные' зу льга ты свидетельствуют о возможной структурной нестабильности Ч&о^Си , предшествующей возникновении высокотемпературной сверхпроводимости, и иоглаеуотся с эсеможкым изменением состояния двойниковой етрук'п-т.ы вблизи Тс , обусловленным изменением спонтанной орторомбич^ской дефер мации. Также обнаружено, ч. дислокационная амплитудная 'зависимость при переходе образца через Тссущественных изменений не претерпевает, что говорит об отсутствии изменений.в1 дислокационной структуре в скрестно сти температуры сверхпроводящего перехода.

(.' помощью ,«учения амплитудных зависимостей внутреннего чрэния на образце, переводимым электрическим -током из сверхпроводящего состояния в нормальное через образование сметанной фаны, исследовано взаимодействие двойниковых границ с вихревой структурой в переменных клинических полях. казало, что в этом случае можно рассматривать движение двойниковых границ в вязкой среде, которая образована нормальными вихрями в сверхпроводящей матрице, причем коэффициент вязкости этой проходит через максимум прч увеличении концентрации вихрей.

Шеста:* глава посвяшена изучению метастабидьной сверхпроводимости с керамике 4boj.Cn .

Установлено, что длительное цитирование обоя&ца по петле С'.гкето-эластического гистерезиса при температуре - 420 К моают при охлаждении приводить к переходу образца в сверхпроводящее состояние при температуре "265 К. При нагрэвании этот переход происходит ую при температуре ~240 К и при-повторном ох-галденки не наблюдается.

Показано, что переход в метастабильное сверхпроводящее состояние сопровождается появлением пика внутреннего трения п. а температуре ~300 К о соот зтетвугаим ему изломом на гчмператгрной зависимости но дуля сдвига. Эти аномалии упругих и неупругих свой>л. могут свидетель С1 зовать о структурной нестабильности . предместаушкй

появлению Ы'таегобильного сверхпроводящего перехода. .

Располагается, что появление метастабильиой сверхпроводимости мо-бить смачно со спинодальным распадом орторомбической фазы на об-лагп орторомбической и тетрагональной фаз, имеющих в предельном случае спетчь ЧЬ^О^О^ и ч<Ьа1Си>0^ , соответственно, сопровождакшшй-си снонгонной перестройкой двойниковой структуры.

ВЫВОДЫ

1. В интервале температур 400 4 650 К эксперт 'нтально разделены вклады в аномальные низкочастотные упругие и неупругие свойства от релаксационного процесса и от структурного фазового перехода. Гелаксационный процесс связан с перескоком иона кислорода в базисной плоскости кристаллической решетки с одной кристаллографической оси на другую под действием механического напряжения. По температурному смещению пика внутреннего трения, измеренного на различных частотах, сделана оценка энергии ж. зацич релаксации, равнал~1 зВ. Для температурной облася реализации релаксационного процесса построена псеьдодиаграмма Коул-Коула, свидетельствующая о распределении времен релаксации с коэффициентом распре деления «£>0,3.

Структурный фазовый переход наблюдается для образцов исходной тетрагональной модификации и обусловлен увеличением содерж'яия кислорода в обьеме образна, приводящим к орторомбическому искажению кристаллической решетки при температуре 630 К.

2. О помощью изучения временной эволюции петель механического гистерезиса, рентгеност^уктурного и термогравиметрического анализа и измерения магнитной проницаемости на предварительно закаленных образцах исследованы случаи изотермической реализации структурных фазовых переходов, обуслоо-ленныхувеличением содержания кислород-', в обьеме образца в процессе его диффузии из окружающей воздушной атмосферы. На основе анализа концентрационной зависимости спонтанной деформации показано, чтп фаговый переход тет{>а ♦ орто* является диффузионным фазовым переходом, а орто I -*■ орто 1 - беадиффузионним фазовым переходом мартенситного типа. При изотермической выдержке образца при температуре 900 К обнаружена экстремальная временная зависимость кислородного индекса, приводящая к последовательности Фздовых переходов: из исходной тетрагональной фазы в фа^у

ортоИ (уменьшается), а затем опять к фазу гетра (■§" ьозрьеуь-лО.

3. Установлено, что двойниковая амнлисудная зависимость янучр^кн-'ч» трения изп«няется при переходе из нормальной ь свтрхлриюцншуи tU'.,y, дислокационная т амплитудная зиьасимость при атом существенных ин^э-нений не претерпевает. На основе исподьвоьытогэ механизма дадйникоюй амплитудной зависимости внутреннего трения построены, «емтдот/риы» зависимости энергии взаимодейстнин двойниковой границы с де^ктаки и пло ИМИ поверхности границы, свободной от дефектов в окрестности 7t , upo ..одяшие через минимумы при температуре»65 К Полученные результату согласуется с возможным изменением состояния дьпйниновой структуру táni, Тс , обусловленным изменен м спонтанной 0{чсроыСическо¡i пе^рмащш.

4. Установлено, что механическое цитирование образца по не г ля cví'hí тоэлаетического гистерезиса молет'приводить к появлению подхода в ме ■ тастабилыюэ высокотемпературное сверхпроводящее состояние при темпера туре~Рбб К. Показано, что такой переход сопровождается ансмьльныии i:¿< мененияии низкочастотного внутреннего трети и модули сдвиги. Причиной метаетабилыюй сверхпроводимости моют Сыть аынодалъинй распад исходи-й эрторсмбической фазы на области орторомбиуеской фым с s~0 и ^рвгональ-яо.1 фазы с 1.0, который' сопровождается спонтанной перестройкой с-.гянт". эластической двсйнжоь.й структур«.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах :

1. Гриднев С. А., Иванов О. Н. . Дыбога» О. Я Амплитупкые зависимости инфранизкоч&стотного внутреннего трения в сверхпроводящей т рамике ЧЬа СЦО^ // ОФХТ - 19S0. -Т 3. N10. - с. 2412-241?.

2. Гридкев С. А.. Иванов 0. К. , Днбова О. В. Оегиотоэлаетическш сн:>й отва YBa,.CujO^ м KW^C^e^^// Кристаллография,- 1Я31. Т. 36. С. 037- Э41.

3. Gridnev S. А., Ivanov 0. N., Dybova O. V. 'ftfi alow-frequanoy aco 'S tic invest i eat 1опз of the ferrcwlastio phasa trar. t ion. in ЧВогСЬ^О?^ -ft Phys. Slat. Sol(b).- 199 <. -V. 164. -P. K'Müí!

4. Иванов О, H., Льбсяа 0. В., Титвреько А. 0 Иаотер. меская реализация зегнетоздкстичеокого ф».»ибого гэрехода в керчмнке ЧбйЕ^»0^ -'/аист. -т?.. -т.б.мб.-о: 2*4:.- гт.

3. GrHlnev S. А., ívaiiov 0. К. , Dybova О. V. (иПчеп.е of Г» п о*? í i-t i • ' ytv.s оЛ superccndU'Jtitirr properties of счт.^из

//Abstract.* 7 European Keeling on r'erroeleotrtcity.-Dijon. France, 1991.-!'. 079.

P. Иванов 0. H. , Дн&сва о. 3 . Инфракиакочасготные акустические иссле-догания ВТ СП //Тез. докл. il-я Всесоюзная акустическая конференция.-Москва. - 1991. -С. 23- 23.

7. Иванов 0. Н. , Дыбова 0. В. По с ле до в ат е ль но с т ь тетра-орто-тетра фазовых переходов в при изменении содержания кислорода //Tea докл. 5-я Всесоюзная тот-семинар по фиг. сегнеточтас-тл*пт..- Уягород. 19Э1.-С. 102.

Gridnev S. Л. , Iyanov 0. N. , Dybova 0. V, rerculiarities of elastic and anelasUc proferties of superconductive "fBc^Qj^Q.^ ceramics of hicli tempcraheres //Abstracts Inter. Comer. Transparent ferroelectric ceramics: production, properties and applications. Riga 1991,- P. 77-78.

9. Кланов 0. H., Дыбова О. В. Двойникое&я структура и сверхпроводящие свойства герамики ЧЬа^^О^.^ //Тез. докл. Конференция по физике нипк температур. -Казань, 1992.- С. 48.

10. Иванов 0. Н., Дыбова 0. В. Невоспроизводимая сверхпроводимость в керамике // Конференция по физике низких температур. 1 ев. докл. - Казань, 1992.-С. 92.

11. Иванов 0. Я , Дыбова 0. R Последовательность тетра-орто-тетра фа-BOMix переходов в Yba^^O^^ при изменегчи содержания кислорода.//Изв. PAIL Сер. физ. - 1992. - Т. 66. 10. - С. 116-119.

12. Иванов 0. Н. , Дыбова О. Е , Кудряш В. И. Инфранизкочастотные акустические исследования релаксационного процесса в керамике YBajCw^O^ .//СФХГ. - 1992. - Т.5. «И. - С.НЪ-Ш?.

Подписано к печати 26.10.92. Усл. печ. л. 1,0.

Тирах 100 экз. Заказ ^17 . Бесплатно.

394020, Воронеж, Московский пр., 14.

Ротапринт ВПК.