外文翻译 退火.doc

嘉兴学院南湖学院毕业设计（论文）外文翻译
原文题目：　Annealing effects on (Cu,C)-1223 superconductors by high
oxygen pressure treatment using an O2-HIP apparatus 　
译文题目：　通过使用O2-HIP设备对(Cu,C)-1223超导电体进行高
氧加压烧结所产生的退火效果 　　
专业：机械设计制造及其自动化班级：机械N081 姓名： 顾迪
通过使用O2-HIP设备对(Cu,C)-1223超导电体进行高氧加压烧结所产生的退火效果
摘要:对铜酸盐超导电体来说，氧气控制相比于温度控制是非常重要的因素。我们在(Cu,C)Ba2Ca2Cu3Ox超导电体进行高强度氧气压缩退火所产生的效果来当作一种对氧气控制的研究方法。当一个氧气局部压力为1MPa时，(Cu,C)-1223的熔解温度为450.它在1MPa的高氧压强下的氧气吸收速度是在温度低于400的两倍。
关键词: (Cu,C)Ba2Ca2Cu3Ox;高氧压缩退火；氧含量
1. 绪论
一个铜酸盐超导电体由二氧化铜面组成，里面有提供电子的充电蓄能层（CRL）和钙质层。在充电蓄能层替换不同的阳离子价位和氧气浓度引起二氧化铜面的电子浓度变化。超导性的出现和关键温度的改变是因为二氧化铜面电子浓度的变化。对于一个铜酸盐超导电体来说，控制氧气的含量是非常重要的。
(Cu,C)Ba2Ca2Cu3Ox超导电体是[(Cu,C)Ba2Can_1CunOx, n 3; 4; 5 . . .] [1–4]超导电体的其中一种结构。它的结构包括类似于CRL的(Cu,C)Ba2CuO4_y块和3个二氧化铜面。在CRL中的氧气含量是可变的。(Cu,C)-1223超导电体是在GPa的高强度下合成的。当温度在70K时，由于高氧化环境，一个已被处理过的样本很容易被严重氧化。当温度上升到120K，通过压缩环境下的退火，电子浓度将最优化。氧化退火是完成一个理想样本的过程，氧气被引进到(Cu,C)-1223，然后温度下降到86K。在标准大气压情况下，氧化过程和减少氧化过程将会重复很多次。
在这章中，我们研究对(Cu,C)-1223高氧加压退火作为一种控制氧气的方法。我们使用O2-HIP设备，改变局部氧气压力从1MPa到2MPa来研究退火的效果。在一个高氧压强情况下，它会增加氧气的吸收率。另一方面，它有可能形成一个稳定的相位结构，同时它的物理结构被破坏。如果我们使用高氧加压退火，我们就需要在加工是格外认真。

图1 减少（a）和氧化(b)退火过程中磁化和温度的曲线,分别在标准大气压下的氮气和氧气
2．实验
(Cu,C)-1223样本是在高压情况下合成的，通过使用六面顶压机。在压强为5GPa温度为1000度的情况下，比例C:Ba:Ca:Cu =0.5:2:2:3.5的BaCaCuOx, CaO,CuO，CaCO3 三种物质将相互反应，融合经过4个小时后。AgO也经常被当作氧化剂。一个经过Cu靶Ka辐射处理过后的样本会是(Cu,C)-1223一个简单结构。经由TG设备的检测，我们使用RIGAKU TG8120 TG/DTA装置完成在氮气下的压缩退火和氧气下的加压退火。温度上升的频率为5K/min，冷却为炉火冷却。我们使用O2-HIP设备，在80%氩气和20%氧气的混合气体下进行高氧加压退火。高氧加
压退火后样本的重量变化将由METTLERTOLEDO AG135电子秤测量标准。
磁力性能也将被测量，通过SQUID磁力仪（定量描述 MPMSXL),一个应用在10 Oe冷却领域的仪器。
3．结果和讨论
首先我们总结一下(Cu,C)-1223在1 atm (Fig. 1)情况下的退火步骤。在压缩退火氧化情况中，温度持续层高，含氧量减少(Fig. 1(a))。在氧化退火理想物件时，两个明显的转变出现在退火的初步阶段。随着含氧量的曾加，转变趋于简单，温度持续增加(Fig. 1(b))。(Cu,C)-1223的不均匀退火相对于压缩退火和氧化退火是十分特别的。这两种转变是关于晶粒中铜和碳比例变差的增加。在氧化的初步阶段，氧气优先被引进铜含量丰富的区域。随着氧化过程的进行，氧气逐渐被引进到碳含量丰富的区域。最后，氧气分散于铜碳比例一致，电子浓度相同的区域。

图2高氧压缩退火前后的XRD图谱
图2所示为高氧压缩退火前后的XRD图谱。我们观察到的主要现象是（Cu,C)-1223和少量未知相和Ag的反应。在温度为350到400的退火之后，主要现象仍是（Cu,C)-1223的反应。在退火温度为450时，（Cu,C)-1223开始分解。尽管在1个大气压下退火，（Cu,C)-1223的温度仍然保持在500.从这个事实看出，在高氧压缩退火过程中有很强的氧化性影响。

图3 退火样本的磁化强度和温度的关系曲线
图3所示为退火样本的磁化强度和温度的关系曲线（吨 高氧压曲线）。在高氧压退火，两步过渡也出现在退火的初始阶段。它表明同样的氧气吸收的退火存在两种，一种是在高氧压缩过程中，另一种是一个大气压下的氧气环境。在图3（a）中，显示的是M-T曲线的样本在一MPa氧压（PO2）和一个大气压下退火的变化，环境是氧气流，温度为350. M-T曲线的样本在1MPa下退火1小时的效果和一个在标准大气压氧气环境下退火2小时一样。图3（b）所示为M-T曲线的样本在温度400时，在1MPa氧压和标准大气压氧气环境下退火的情况。M-T曲线的样本在1MPa压力下退火2，4，5小时的效果分别和在标准大气压氧气环境下退火4，6，8小时。M-T曲线的样本在2MPa氧分压下退火2小时的效果和在标准大气压下氧气环境下退火5小时一样。很明显，氧气吸收率的增加提高了高氧压缩的退火效果。

图4重量变化
经退火的重量变化如图4.图4（a）所示为在1MPa氧分压下，温度为400时退火的重量变化。同时显示5K时的磁化。随着退火时间持续拉长，重量增加。5K磁化在低于4小时中大约减少0.065 emu/g，开始减少退火。5小时后，（Cu,C)-1223的分解造成重量迅速增加。图4（b）所示为在标准大气压下氧气环境，退火的重量变化。随着退火时间的增长，重量增加，5K的磁化强度基本不变，12小时内减少0.1 emu/g。高氧压和标准大气压下退火的差异原因如下：一个原因是使用的不平衡。另一个原因是（Cu,C)-1223在高氧压力下分解。因此很难比较在高氧压和标准大气压下退火的重量变化。
（Cu,C)-1223处于M-T曲线情况下的变化是不均匀的，在减少氧化和氧化之间。在氧化退火过程中氧含量的推导如下。在温度500时，在标准大气压氧气环境下退火1和4小时的重量增加变化，分别为0.51%和0.68%。在500温度下退火1和4小时的锝含量为96K，86K。通过一个已经处理过的样本在减少退火过程中，我们比较锝和氧含量的关系，我们增加氧含量从9.02到9.08，增加锝含量从96K到86K。这些值被转换成最佳样本的重量变化，分别增加0.42%和0.55%。虽然实际的重量变化不相同，单相互联系。在表1中，我们总结了在标准大气压下，温度400时，氧气使用量的关系。由于相同的锝含量，在这里，我们假设在在500度时退火1小时和在400度时退火12小时的氧含量相同，因此我们在表1中总结在高氧压缩退火的样本的氧含量变化。
表1 氧化过程中退火条件和氧含量之间的关系
退火条件
氧含量
理想化
8.83
400 _C O2 flow 1 h
8.89
400 _C O2 flow 2 h
8.90
400 _C O2 flow 3 h
8.92
400 C O2 flow 4 h, 400 _C 1 MPa 2 h
8.94
400 _C O2 flow 5 h
8.95
400 _C O2 flow 6 h, 400 _C 1 MPa 4 h
8.97
400 _C O2 flow 8 h, 400 _C 1 MPa 5 h
8.99
400 _C O2 flow 10 h
9.01
400 _C O2 flow 12 h
9.02
4.总结
我们对（Cu,C)-1223进行高氧压缩退火。在1MPa氧分压下。温度为400时，（Cu,C)-1223开始分解。温度低于400时，氧气的吸收量是在标准大气压氧气环境下的两倍。我们推导出在氧化退火中的氧含量。
参考文献
[1] H. Ihara, K. Tokiwa, H. Ozawa, M. Hirabayashi, A.Negishi, H. Matuhata, Y.S. Song, Jpn. J. Appl. Phys. 33(1994) L503.
[2] X.-J. Wu, S. Adachi, C.-Q. Jin, H. Yamauchi, S. Tanaka,Physica C 223 (1994) 243.
[3] M.A. Alario-Franco, C. Chaillout, J.J. Capponi, J.L.Tholence, B. Souleite, Physica C 222 (1994) 243.
[4] T. Kawashima, Y. Matsui, E. Takayama-Muromachi,Physica C 224 (1994) 69.
[5] C. Chaillout, S. Le Floch, E. Gautier, P. Bordet, C. Acha,Y. Feng, A. Sulpice, J.L. Tholence, M. Marezio, Physica C266 (1996) 215.
[6] Y. Kodama, A. Iyo, M. Hirai, H. Kito, Y. Tanaka, PhysicaC 392–396 (2003) 77.
[7] Y. Kodma, M. Hirai, A. Iyo, Y. Tanaka, S. Tanamura,accepted to Proceedings of IUMRS-ICAM 2003.