Twin-roller quenching of Bi2Sr2Ca2Cu3O10 melts

Abstract

Melts of the target composition Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀ were produced and quenched in a specially designed twin-roller device. Quenching rates were estimated to be between about 0.2 ∙ 10⁶ and 2 ∙ 10⁶ K ∙ s^-1. In all quenching experiments mainly three sample shapes resulted, thin slivers, fibers, and clusters of sticking droplets. Slivers and fibers proved to be glassy, whereas the bulk of the clusters was crystalline. The slivers showed surface features due to nonuniform solidification processes. Thus wavy regions could be found or the surfaces were layered because of a rupturing during quenching. It could further be shown that an AI₂O₃ content of the melts does have some influence on the glass formation.

Es wurden Schmelzen mit einer Zielzusammensetzung Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O₁₀ hergestellt und in einer speziell hierfür konstruierten Doppelrollenapparatur abgeschreckt. Die erzielten Abschreckgeschwindigkeiten lagen schätzungsweise bei ungefähr 0,2 • 10⁶ bis 2 • 10⁶ K • s^-1. Bei allen Abschreckexperimenten ergaben sich hauptsächlich drei Probenformen: dünne Späne, Fasern und Cluster zusammenhaftender Tropfen. Späne und Fasern waren glasig, während das Innere der Cluster kristallin war. Infolge ungleichmäßiger Erstarrungsprozesse zeigten die Späne Oberflächenmerkmale. So traten wellenartig verformte Bereiche auf, oder die Oberflächen zeigten Schichtungen infolge des Aufreißens während der Abschreckung. Weiter zeigte sich, daß der Al₂O₃-Gehalt in den Schmelzen Einfluß auf den Glasbildungsprozeß hat.