ESTADO DE LA TÉCNICA Las cerámicas superconductoras con una composición típica TrBa2Cu307- Tr2BaCuO5, donde Tr significa Tierra rara o Ytrio (TrBCO a partir de ahora), pueden ser preparadas mediante técnicas de solidificación direccional, tales como el crecimiento Bridgman o el crecimiento mediante inducción por semillas, con un alto grado de textura cristalográfica biaxial (ver por ejemplo : M. Morita et al, Advances in Superconductivity III, Springer Verlag, Tokyo, 1990, pp. 733-736, S. Piñol et al, Appl. Phys. Lett. 65,1448 (1994)). La textura biaxial de estas cerámicas evita la formación de fronteras de grano de ángulo elevado, las cuales tienen un efecto muy detrimental para las corrientes críticas, y en consecuencia las cerámicas superconductoras de TrBCO tienen corrientes críticas interesantes para usarse como elementos para dispositivos magnéticos, electromagnéticos y electromecánicos.

Las técnicas de solidificación direccional permiten fabricar piezas cerámicas monocristalinas de geometrías simples (barras, cilindros, paralepípedos) con dimensiones máximas de unos centímetros. No obstante el uso de las cerámicas TrBCO en dispositivos prácticos (motores, cojinetes magnéticos, elementos para limitadores de corriente de falta, sistemas de acumulación de energía inercial, etc. ) requiere la fabricación de piezas con formas más complejas y dimensiones mayores. El ensamblaje de piezas individuales puede permitir la fabricación de piezas con formas más complejas que se encuentran sin embargo eléctricamente desacopladas y por lo tanto las prestaciones eléctricas y magnéticas de los dispositivos correspondientes se ven fuertemente disminuidas.

Todas las limitaciones mencionadas en el uso de las cerámicas TrBCO han estimulado recientemente el interés en el desarrollo de nuevas metodologías que permitan unir las cerámicas TrBCO manteniendo elevadas corrientes críticas a la vez que se mantiene una fuerte consistencia mecánica.

Los procesos descritos hasta la fecha (ver patente US5786304) están basados en el uso de agentes fundentes con composición Tr (2) Ba2Cu307 (Tr (2) BCO), donde Tr significa Tierra Rara o Ytrio, que tienen una temperatura de fusión (o temperatura peritéctica) menor que las cerámicas Tr (l) BCO que se desean soldar. De esta forma cuando se lleva a cabo un proceso de enfriamiento lento desde la fase semisólida del agente fundente Tr (2) BCO se genera un crecimiento epitaxial de Tr (2) BCO inducido por las cerámicas Tr (l) BCO. Este proceso conduce a uniones Tr (2) BCO que poseen la misma orientación cristalográfica que las cerámicas Tr (l) BCO. La calidad de dichas uniones está determinada por varios factores : la porosidad residual, la concentración de impurezas (fases secundarias no superconductoras), las diferentes prestaciones superconductoras de Tr (2) BCO, la formación de microgrietas debido al comportamiento disimilat de Tr (1) BCO y Tr (2) BCO, etc.

El proceso basado en los agentes Tr (2) BCO con bajo punto de fusión normalmente se basa en el uso de cerámicas sinterizadas con elevada porosidad que no se elimina completamente durante la fabricación de la unión artificial. Además, existe una cierta interdifusión de los elementos Tr (1) y Tr (2) en la interfase lo cual, debido al diferente comportamiento termodinámico de las fases Tr (l) BCO y Tr (2) BCO, hace que la optimización de la microestructura en la interfase sea un problema de gran complejidad. Por todas dichas razones se observa normalmente una cierta degradación de las prestaciones superconductoras en las uniones artificiales de TrBCO.

Un trabajo reciente permitió conseguir una cierta mejora de dichos problemas (ver T. Puig et al, Physica C363,75 (2001) y T. Puig et al, Patente E200002102) al utilizar como agente fundente una cerámica composite YBCO/Ag. En este caso no se apreció porosidad residual y las propiedades superconductoras de la cerámica utilizada para soldar eran incluso mejores que las piezas cerámicas monocristalinas de YBCO que se querían soldar (ver E. Mendoza et al, Physica C334,7 (2000)). La mayor dificultad de dicho proceso residía en este caso en la necesidad de preparar en primer lugar piezas monocristalinas de YBCO/Ag lo cual es ciertamente problemático si se requieren dimensiones elevadas.

Otros autores han presentado asimismo técnicas de unión en las que no se usan agentes fundentes. Una de ellas se basa en la fusión superficial de los monocristales de TrBCO (ver L. Chen et al., Supercond. Sci. and Technol. 15,639 (2002)), mientras que en un segundo caso, la fusion interfacial se genera con el flujo atrapado en la cerámica de TrBCO (ver W. Lo et al, IEEE Trans. on Appl. Supercond. 9,2042 (1999)). Estas dos técnicas son dificilmente utilizables para fabricar cerámicas con formas complejas ya que requieren un control muy ajustado de la temperatura dentro del horno.

Por otro lado, algunos autores han investigado la posibilidad de usar múltiples semillas para fabricar cerámicas con formas complejas como por ejemplo anillos. La mayor dificultad en el uso de semillas múltiples es que normalmente se acumulan impurezas en la interfase de unión entre los dos monocristales y en consecuencia las corrientes críticas disminuyen.

Finalmente, es asimismo relevante mencionar que cuando las uniones artificiales se generan entre cristales de TrBCO con una cierta desorientación cristalográfica se produce irremediablemente una disminución de la corriente crítica. Sin embargo, un trabajo reciente ha mostrado que dicha disminución puede reducirse en cierta medida si se introduce de forma localizada en la interfase una cierta concentración de iones Ca que substituirán a los iones Tr en la estructura cristalográfica (G. Hammerl et al., Nature 407,162 (2000)). Dicha estrategia ha sido demostrada ser de utilidad en láminas delgadas pero no ha sido utilizada hasta la fecha en uniones artificiales de piezas cerámicas monocristalinas de TrBCO.

DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN DESCRIPCIÓN BREVE La invención se enfrenta con el problema de desarrollar nuevos materiales superconductores de tamaño variado y formas complejas sin que pierdan sus características durante el proceso de fabricación.

La solución proporcionada por esta invención se basa en que los inventores han observado que es posible obtener un nuevo material cerámico superconductor, de tamaño variado y de forma compleja, a partir un nuevo procedimiento de soldadura de piezas cerámicas superconductoras TrBCO que permite que dicho material superconductor presente la misma orientación cristalográfica que las piezas cerámicas

originales antes de unirse lo que permite que las corrientes críticas a través de las uniones permanezcan tan elevadas como las de las cerámicas que se desean unir.

Por lo tanto, un objeto de la presente invención lo constituye un material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO constituido por la unión artificial de piezas cerámicas monocristalinas, que responden a la fórmula TrBa2Cu307-Tr2BaCuOs (TrBCO-TrBCO), y una interfase de un composite TrBa2Cu307-Tr2BaCuO5-Ag (TrBCO-Ag) insertado entre ellas y que presenta la misma orientación cristalográfica que las piezas cerámicas originales antes de unirse.

Otro objeto de la presente invención lo constituye un procedimiento de obtención del material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la invención, en adelante procedimiento de obtención de material superconductor TrBCO/TrBCO- Ag/TrBCO de la presente invención, basado en el empleo sea de una lámina o de un recubrimiento de plata como agente fundente insertada entre las piezas cerámicas TrBCOs preparada con un grosor predeterminado, preferiblemente entre 1 y 80 m. La lámina de Ag puede prepararse mediante un proceso estándar de laminado y cortada según las dimensiones de las superficies de las piezas cerámicas TrBCOs que se deseen unir. El recubrimiento de Ag puede hacerse mediante cualquier técnica que conduzca a una lámina densa (evaporación, electrodeposición, sputtering, etc.). Finalmente el proceso de soldadura de las piezas cerámicas se realiza mediante un ciclo térmico que viene determinado por cuatro temperaturas diferentes : a) Tma"que corresponde a la temperatura máxima a la que se somete al conjunto, preferentemente entre 990-1008°C, y en la cual se permanece un tiempo tl comprendido entre 1 y 5 horas, para lograr la fusión homogénea de la interfase TrBCO-Ag-TrBCO; b) Tl y T2 que determinan una ventana de temperaturas, preferentemente entre 975-990°C y 935-945°C, respectivamente, en la cual el ensamblaje cerámico se enfría lentamente a una velocidad entre 0.4 y 3. 0 °C/h para inducir una cristalización de la interfase, y c) T"que corresponde a la temperatura a la que se oxigena el conjunto ensamblado, preferentemente entre 400-500°C, durante un tiempo aproximado de 120 horas para restaurar el comportamiento superconductor.

Otro objeto particular de la presente invención lo constituye un procedimiento de obtención de material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la presente

invención en el que las uniones interfaciales de las piezas cerámicas pueden corresponder a distintos acoplamientos de los planos cristalográficos del monocristal, entre otros, paralelo, perpendicular o radial.

Finalmente, otro objeto de la presente invención lo constituye el uso del material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la presente invención para la elaboración de dispositivos tanto magnéticos, electromagnéticos como electromecánicos entre los que se encuentran, a título ilustrativo y sin que limiten el alcance de la presente invención, cojinetes magnéticos para ultracentrifugadoras o maquinaria rotativa en general, volantes de inercia para acumuladores de energía, rotores en motores de reductancia (apantallantes de flujo magnético) para aumentar su potencia, así como para la obtención de imanes permanentes.

La nueva metodología propuesta es fácilmente implementable en un entorno industrial como un proceso de fabricación de piezas superconductoras con formas complejas que podrán integrarse en dispositivos prácticos.

DESCRIPCIÓN DETALLADA Un objeto de la presente invención lo constituye un material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO, en adelante material superconductor de la presente invención, constituido por la unión artificial de piezas cerámicas monocristalinas, que responden a la fórmula TrBa2Cu307-Tr2BaCuO5 (TrBCO-TrBCO), y una interfase de un composite TrBa2Cu307-Tr2BaCuO5-Ag (TrBCO-Ag) insertada entre ellas y que presenta la misma orientación cristalográfica que las piezas cerámicas originales antes de unirse.

Tal como se utiliza en la presente invención el término"Tr"se refiere a cualquier elemento de las denominadas Tierras raras o Ytrio.

El proceso de fabricación de uniones artificiales entre cerámicas tipo TrBCO de la presente invención se basa en el conocimiento del diagrama de fases a alta temperatura del sistema TrBCO-m % Ag. Se ha probado que cuando m se encuentra entre 5 y 20 % en peso en estos materiales compuestos la temperatura peritéctica del material compuesto TrBCO/Ag decrece unos 30°C cuando operamos a la presión atmosférica (U. Wiessner et al., Physica C294,17 (1998)). En consecuencia será muy conveniente inducir la fusión interfacial de dos cerámicas monocristalinas tipo TrBCO mediante la introducción de Ag cerca de la superficie. La temperatura a la cual ocurre la

fusión interfacial será considerablemente menor y por lo tanto los requisitos de homogeneidad en temperatura al llevar a cabo un proceso industrial serán mucho menores.

El ciclo térmico requerido en el proceso de soldadura para obtener uniones superconductoras de elevada calidad se indica esquemáticamente en la Figura 1. En dicho ciclo térmico se puede distinguir tres temperaturas distintas que son críticas para obtener una unión de elevada calidad : rax, Tl y T2. Tax es la temperatura máxima a la que somete el conjunto durante el ciclo térmico. A dicha temperatura se permanece durante un tiempo tl con el fin de conseguir que la interfase de TrBCO tenga una fusión homogénea y un cierto grosor. Tl y T2 determinan una ventana de temperatura en la cuál el ensamblaje cerámico se enfría lentamente a una velocidad R para inducir una cristalización inducida de la interfase fundida. Finalmente, el conjunto ensamblado será oxigenado a una temperatura menor T°x durante un cierto tiempo para restaurar el comportamiento superconductor. Los rangos entre los que deben encontrarse dichas temperaturas, tiempos y velocidades de enfriamiento son los siguientes : T"'ax 990- 1008 °C, tl z 1-5 h, Tl 975-990 °C, Tz 935-945 °C, R 0.4-3. 0 °C/h y T°x 400- 500°C durante toX 120 h.

Las superficies de las piezas cerámicas TrBCO que se deseen unir serán pulidas con el fin de mejorar el contacto mecánico durante el proceso de soldadura. Por otro lado, la lámina metálica de plata será preparada con un grosor predetenninado mediante un proceso estándar de laminado y será cortada con las dimensiones de las superficies de TrBCO que se desean unir. El grosor de la lámina que nos permitirá obtener uniones de la máxima calidad dependerá en cierta medida de la microestructura inicial de las piezas cerámicas monocristalinas tipo TrBCO, pero normalmente se encontrará en el rango de 10-80 Ilm. Asimismo puede utilizarse un recubrimiento de Ag depositado en la superficie de las piezas cerámicas TrBCO que se deseen unir mediante cualquier técnica que conduzca a una lámina densa (evaporación, electrodeposición, sputtering, etc.).

Dichos recubrimientos pueden conducir a grosores en el rango 1-10 pm. La estructura completa TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO será sujetada mecánicamente para mejorar el contacto durante el proceso de alta temperatura pero sin que sea necesario aplicar una presión, sólo la mínima necesario para mantener el sistema completo ensamblado.

Así, otro objeto de la presente invención lo constituye un procedimiento de obtención del material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la invención, en

adelante procedimiento de obtención de material superconductor TrBCO/TrBCO- Ag/TrBCO de la presente invención, basado en el empleo de una lámina o un recubrimiento de plata como agente fundente insertada entre las piezas cerámicas TrBCO preparada con un grosor predeterminado, preferiblemente entre 1 y 80 um. La lámina de Ag puede prepararse mediante un proceso estándar de laminado y cortada según las dimensiones de las superficies de las piezas cerámicas TrBCOs que se deseen unir. El recubrimiento de Ag puede hacerse mediante cualquier técnica que conduzca a una lámina densa (evaporación, electrodeposición, sputtering, etc. ). Finalmente el proceso de soldadura de las piezas cerámicas se realiza mediante un ciclo térmico que viene determinado por cuatro temperaturas diferentes : d) T max que corresponde a la temperatura máxima a la que se somete al conjunto, preferentemente entre 990-1008°C, y en la cual se permanece un tiempo tl comprendido entre 1 y 5 horas, para lograr la fusión homogénea de la interfase TrBCO-Ag-TrBCO; e) Ti y T2 que determinan una ventana de temperaturas, preferentemente entre 975-990°C y 935-945°C, respectivamente, en la cual el ensamblaje cerámico se enfría lentamente a una velocidad entre 0.4 y 3. 0 °C/h para inducir una cristalización de la interfase, y f) T'x que corresponde a la temperatura a la que se oxigena el conjunto ensamblado, preferentemente entre 400-500°C, durante un tiempo aproximado de 120 horas para restaurar el comportamiento superconductor.

En la Figura 2 se presentan, a título ilustrativo y sin que limiten el alcance de la presente invención, diversos esquemas representativos de los ensamblajes que pueden realizarse al soldar piezas monocristalinas de TrBCO. En ella se indican las piezas cerámicas de TrBCO y el agente fundente. Como puede apreciarse en la Figura las cerámicas que se desean unir deben cortarse para que tengan la forma final deseada, es decir anillos, barras, paralepípedos, etc, y entonces las láminas o los recubrimientos de Ag deben insertarse entre las dos superficies de TrBCO que se desean unir. Como puede observarse en la Figura 2 la interfase que debe unirse puede corresponder en realidad a diferentes planos cristalográficos del monocristal de TrBCO. En la Figura 2 (a) la superficie unida es paralela al eje c de la estructura de TrBCO mientras que en la Figura 2 (b) la superficie unida es perpendicular al eje c. Finalmente, en la figura 2 (c) los distintos bloques TrBCO pueden tener sea el eje c paralelo, sea con una estructura

radial, es decir con los ejes c dirigidos en todos los casos hacia el centro de la estructura en forma de anillo. La determinación de las ventajas e inconvenientes de cada una de dichas configuraciones requerirá un estudio detallado de cada caso, pero en general éstas vendrán determinadas principalmente por las prestaciones deseadas del conjunto ensamblado una vez integrado en el dispositivo correspondiente.

Así, un objeto particular de la presente invención lo constituye un procedimiento de obtención de material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la presente invención en el que las uniones interfaciales de las piezas cerámicas pueden corresponder a distintos acoplamientos de los planos cristalográficos del monocristal, entre otros, paralelo, perpendicular o radial.

Una realización particular de la presente invención lo constituye el procedimiento de obtención de material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la invención en el que la interfase de las piezas cerámicas es paralela al eje c (ver Figura 2 (a) y Ejemplo I) y donde el ciclo térmico del proceso de soldadura está constituido por : Tmaa preferentemente a 1007°C, Tl preferentemente a 990°C, T2 preferentemente a 945°C, T°x preferentemente a 450°C y una tl preferentemente de 3 horas.

En el caso de que las piezas superconductoras de TrBCO que se deseen unir formen un cierto ángulo entre ellas (caso de la Figura 2 (c) por ejemplo), puede llevarse a cabo además una modificación de la lámina o el recubrimiento de plata usados como agente fundente con el fin de aumentar la corriente crítica. Dos procesos distintos pueden usarse para llevar a cabo dicho dopaje selectivo : 1/La lámina de plata será previamente recubierta con un óxido tipo MeO, donde Me corresponde a un elemento alcalino, alcalino-térreo o metal de transición, como por ejemplo Me = Ca, Sr, Na, K, Sc, In, Li, etc.; 2/La lámina de plata será previamente aleada al fundir con uno de los elementos Me arriba mencionados.

En el primer caso a la lámina de Ag se le habrá depositado previamente un recubrimiento de óxido Me0 con un espesor determinado. Dicho recubrimiento podrá llevarse a cabo mediante cualquier técnica que permita generar un recubrimiento de grosor homogéneo y controlable. Mencionemos en particular las técnicas de deposición de tipo químico (sol-gel, pirólisis de un spray, serigrafía, deposición vapor en fase <BR> <BR> química, etc. ) o las técnicas de deposición en vacío (pulverización catódica, ablación láser, evaporación reactiva, etc.). El grosor de las láminas de Me0 podrá encontrarse en el siguiente rango : 0.1 pLm-10 pm. El objeto de la deposición de Me en la lámina es

conseguir un dopaje localizado con dicho catión en la interfase lo cual producirá un aumento de la corriente crítica. El dopaje preferido actualmente es Me = Ca aunque el mismo procedimiento de dopaje localizado podría seguirse con éxito con otros cationes que podrían conducir a mejoras sustanciales de la corriente crítica (Sr, Na, K, Sc, In, Li, etc.).

En el segundo procedimiento propuesto, deberá prepararse en primer lugar una aleación con la composición Ag-Me seleccionada y a continuación llevar a cabo el proceso de laminación hasta conseguir el grosor deseado. En este caso deberá tenerse en cuenta que el ciclo térmico óptimo podría verse modificado por los cambios de la temperatura de fusión de la aleación Ag-Me.

Otra realización particular de la presente invención lo constituye el procedimiento de obtención de material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la invención donde la interfase entre las piezas cerámicas es radial y en donde la lámina o el recubrimiento de plata insertada entre ellas será dopada selectivamente mediante : a) recubrimiento con óxido MeO, donde Me puede ser Ca, Sr, Na, K, Sc, In, Li, entre otros, ó b) aleación previa mediante fusión de la lámina de plata con cualquiera de los elementos Me anteriormente mencionados.

Las prestaciones superconductoras de las piezas finales ensambladas después del proceso de soldadura, es decir, del material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la presente invención, se verán enormemente mejoradas por el proceso descrito en esta patente ya que las corrientes críticas a través de las uniones permanecen tan elevadas como las de las cerámicas originales.

En cuanto a las aplicaciones del material superconductor TrBCO/TrBCO- Ag/TrBCO de la presente invención, abarcan un amplio espectro ya que pueden emplearse como elementos para dispositivos tanto magnéticos, electromagnéticos como electromecánicos. Cabe destacar, entre otros sectores, su utilización como cojinetes magnéticos para ultracentrifugadoras o maquinaria rotativa en general, volantes de inercia para acumuladores de energía, en rotores de motores de reductancia (apantallantes de flujo magnético) para aumentar su potencia, así como para la obtención de imanes permanentes.

En las aplicaciones magnéticas no se detectarán cambios en la inducción magnética a través de la unión artificial. Por ejemplo, en las aplicaciones basadas en la levitación magnética (cojinetes, volantes de inercia para acumuladores de energía, etc.) el flujo magnético generado por un anillo de imanes permanentes no podrá penetrar a través de las uniones de los elementos de TrBCO y por lo tanto la fuerza de levitación y la constante de recuperación serán mucho mayores. En las aplicaciones de las piezas unidas como imanes permanentes de flujo atrapado el campo magnético total atrapado se verá aumentado porque éste es proporcional al tamaño de la pieza monocristalina y a la corriente crítica. En conclusión, las prestaciones magnéticas, electromagnéticas y electromecánicas de los dispositivos basados en las piezas soldadas descritas en la presente invención serán mucho mayores.

Finalmente, otro objeto de la presente invención lo constituye el uso del material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO de la presente invención para la elaboración de dispositivos tanto magnéticos, electromagnéticos como electromecánicos entre los que se encuentran, a título ilustrativo y sin que limiten el alcance de la presente invención, cojinetes magnéticos para ultracentrifugadoras o maquinaria rotativa en general, volantes de inercia para acumuladores de energía, en motores de reductancia (apantallantes de flujo magnético) para aumentar su potencia, así como para la obtención de imanes permanentes.

DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS Figura 1-Esquema general del ciclado térmico seguido para fabricar una unión superconductora. Las temperaturas Tax, tel y T2 pueden variar en un cierto rango dependiendo de la microestructura.

Figura 2-Esquema de la localización de las láminas de Ag y la orientación de las piezas cerámicas monocristalinas de TrBCO. (a) Dos piezas de TrBCO que poseen la misma orientación cristalográfica, 1 y 2, se unen a través de la lámina de Ag 3. La interfase que une a ambas piezas es paralela al eje c. (b) Tres piezas monocristalinas de TrBCO que tienen la misma orientación cristalográfica, 1,2 y 3, se unen a través de láminas de Ag, indicadas con un 4, de tal forma que la interfase entre ellas es perpendicular al eje c. (c) Configuración en forma de anillo en el que las piezas individuales de TrBCO (1) pueden tener orientaciones cristalográficas diferentes. En un caso el eje c está dirigido hacia la parte central del anillo y en la segunda configuración

todos los ejes c de las piezas cerámicas son paralelos y dirigidos perpendicularmente al anillo. Las láminas de Ag también están indicadas (2).

Figura 3-Microfotografías de dos uniones artificiales obtenidas mediante SEM.

(a) Unión de baja calidad en la cual una cierta cantidad de Ag metálica permanece en la unión debido a que la difusión de Ag hacia las piezas cerámicas de TrBCO ha sido insuficiente. (b) Unión de alta calidad en la cuál no se aprecian precipitados de Ag y en además las dos piezas cerámicas de TrBCO tienen la misma orientación cristalográfica sin ninguna porosidad residual en la unión.

Figura 4-Imágenes de la magnetización local M (x) =B (x) -H obtenidas mediante microsondas Hall barridas en la superficie de un paralepípedo con una unión artificial, (a) Unión de baja calidad en la cual se aprecia una reducción del flujo magnético atrapado en la unión después de un proceso de enfriamiento con campo magnético. (b) Unión de elevada calidad en la cual no se aprecia ninguna reducción del flujo magnético en la unión artificial de la parte central.

EJEMPLOS DE REALIZACIÓN Los siguientes ejemplos sirven para ilustrar la invención y no deben ser considerados como limitativos del alcance de la misma. <BR> <BR> <P>EJEMPLO 1. -Obtención del material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO a partir de la unión de piezas cerámicas con interfase en disposición paralela al eje c.

Las piezas cerámicas superconductoras de partida fueron fabricadas mediante una técnica de solidificación como es el crecimiento mediante inducción por semillas (M. Morita et al, Advances in Superconductivity III, Springer Verlag, Tokyo, 1990, pp. 733-736, S. Piñol et al, Appl. Phys. Lett. 65, 1448 (1994)). La composición inicial del compuesto YBCO después del crecimiento era YBa2Cu307-30% peso Y2BaCu05 donde la fase Y2BaCuO5 estaba distribuida homogéneamente como inclusiones de tamaños comprendidos entre 0.5 y 3.0 um.

Dos piezas de YBCO fueron cortadas con la geometría indicada en la Figura 2 (a), y las dos caras que se querían unir fueron pulidas con pastas cerámicas hasta una rugosidad de aproximadamente 1 um. Ambas piezas cerámicas de YBCO y la lámina de Ag con un grosor de 50 llm insertada entre ambas se dispusieron paralelas al eje c (ver figura 2 (a)), se sujetaron mecánicamente para mejorar el contacto durante el proceso de alta temperatura sin aplicar presión, y todo el conjunto fue sometido a un proceso de

ensamblaje con un ciclado térmico como el que se indica en la Figura 1 con Tax= 1. 007 °C, tl = 3 h, Tl= 990°C y T2= 945°C. Finalmente, el proceso de oxigenación fue llevado a cabo durante 120 h a T°X= 450°C.

La calidad de las uniones superconductoras puede determinarse después del ciclado térmico mediante la observación de su microestructura con un microscopio óptico o un microscopio electrónico de barrido (SEM) y mediante la caracterización de las propiedades superconductoras de la unión a través de un sistema de microscopía magnética basado en el barrido de sensores de efecto Hall. Estos sensores de campo magnético Hall deben barrer la superficie del conjunto TrBCO mientras éste se mantiene a la temperatura del Nitrógeno líquido ( 78 K). El barrido puede llevarse a cabo después de haber aplicado un campo magnético externo durante un proceso de enfriamiento bajo campo magnético y finalmente volver el campo magnético externo a cero (estado remanente), o también puede llevarse a cabo durante la aplicación de un campo magnético extemo. En ambos casos se generan imágenes de la magnetización <BR> <BR> local M (x, y) =B (x, y) -H. Una unión de buena calidad puede distinguirse de una de baja calidad durante la investigación microestructural porque no debería observarse en las buenas uniones ni Ag metálica, ni porosidad residual o fases secundarias acumuladas en la interfase.

La caracterización magnética de las propiedades superconductoras de las uniones puede llevarse a cabo con el sistema de barrido de sondas Hall descrito anteriormente con el fin de detectar de una forma no destructiva las uniones que tienen buenas prestaciones. Cuando la calidad de la unión es elevada las corrientes críticas a través de las uniones sin desorientación cristalográfica deberían ser tan elevadas como las de las piezas monocristalinas ReBCO individuales (típicamente Je lu4-105 A/cm2) y en consecuencia la magnetización local M (x, y) no debería presentar una reducción anómala al barrer la interfase unidad.

En el ejemplo concreto que aquí se describe la microestructura final de la unión obtenida en el material superconductor TrBCO/TrBCO-Ag/TrBCO se muestra en la figura 3 (b) a la que identificamos como unión de buena calidad por las características descritas anteriormente en cuanto a que no se observa porosidad residual, fases secundarias acumuladas en la interfase o Ag metálica y que puede compararse con la obtenida en la figura 3 (a) correspondiente a un caso típico de unión de baja calidad. Las propiedades superconductoras determinadas con el sistema de barrido de sonda may a

77 K se muestran en la figura 4 (b) y fueron características de las uniones en las cuales la corriente crítica de la unión y la de los monocristales de TrBCO son indistinguibles.

Asimismo, para comparación se muestra en la figura 4 (a) los resultados obtenidos en una unión de baja calidad. Por lo tanto, a partir de la microestructura observada y de las propiedades superconductoras podemos clasificar a la unión como de buena calidad.