An investigation into the self-propagating high temperature synthesis (SHS) of superconducting ceramics by thermal methods

Abstract

The SHS route is based on the well-known thermite reaction, in which a strongly exothermic reaction can sustain itself and propagate in the form of a combustion wave until the reactants have been completely consumed. The successful application of the method to the synthesis of superconducting ceramics of stoichiometry RBa₂Cu₃O_y (R=Y, Er, Yb) is reported. The 123 phase was obtained when pellets of R₂O₃, BaO₂ and Cu metal in the correct proportions were dropped into a heater held at 800°C in an oxygen atmosphere and left there for only 10 minutes. Thermal methods (DSC and DTA) are excellent techniques with which to investigate the dependence of the reaction on heating rate, atmosphere and starting composition.

Zusammenfassung

Der Weg der SHS basiert auf der wohlbekannten Thermitreaktion, in der sich eine stark exotherme Reaktion selbst aufrechterhalten und in Form einer Verbrennungswelle ausbreiten kann, bis alle Reaktanden vollständig verbraucht wurden. Es wird die erfolgreiche Anwendung dieser Methode bei der Herstellung von supraleitender Keramik der Zusammensetzung RBa₂Cu₃O_y (R=Y, Er, Yb) beschrieben. Die 123 Phase erhält man, wenn Pellets aus R₂O₃, BaO₂ und metallischem Cu im richtigen Verhältnis in einen auf 800°C thermostierten Erhitzer mit Sauerstoffatmosphäre geworfen und dort nur 10 Minuten lang belassen werden. Thermische Methoden (DSC und DTA) sind ausgezeichnete Methoden, um die Abhängigkeit der Reaktion von Aufheizgeschwindigkeit, Atmosphäre und Ausgangszusammensetzung zu untersuchen.