Farklı argon basıncında ve farklı ısıl işlem sürelerinde üretilen MgB2 süperiletkeninin mikroyapı, elektriksel ve mekanik özelliklerinin karakterizasyonu

Abstract

MgB2 süperiletkenleri, ex-situ reaksiyon yöntemiyle vakum ortamında, Ar atmosferinde 0 Bar, 10 Bar ve 20 Bar?lık basınç altında olmak üzere 0,5 ve 1 saatlik ısıl işlem sürelerinde üretildi. Bulk formunda üretilen numunelerin mikroyapısal, elektriksel ve mekanik özellikleri üzerine; basıncın ve ısıl işlem süresinin etkilerini incelemek içn XRD, SEM, EDS, Magnetoözdirenç, Vickers Mikrosertlik ölçümleri gerçekleştirildi. Vakum ortamında üretilen numunelerin hesaplanan a ve c örgü parametreleri ile tanecik boyutu değerleri en yüksek değerde olup uygulanan basıncın artmasıyla azalmıştır. Basıncın, atomlar arasındaki bağ mesafesini kısaltmasıyla tanecik boyutu azalmıştır. Daha küçük tanecik boyutu daha sıkı bir tanecik bağlantısına neden olarak; taşınabilecek kritik akım yoğunluğunun (Jc) artmasına yol açar. SEM görüntüleri, üretilen numunelerin MgB2?nin karakteristik morfolojisi olan tanecikli bir yapıya sahip olduğunu göstermiştir. Ayrıca uygulanan basıncın artmasıyla tanecik boyutunun küçüldüğü ve dolayısıyla tanecik bağlantısının güçlendiği SEM görüntüleriyle teyit edilmiştir. Magnetoözdirenç ölçümlerine göre, vakum ortamında üretilen numunelerin Tc değerleri en yüksek değerdedir ve basıncın artmasıyla azalmıştır. Bu çalışmada özellikle üretilen MgB2 numunelerinin mekanik özellikleri detaylı olarak incelenmiştir. Vickers mikrosertik değerleri hesaplanmış ve bu değerlerin yüke bağlı olduğu görülmüştür. Uygulanan basıncın artmasıyla numunelerin sertlik değerleri azalmıştır.0,5 saatte 20 Bar basınç altında üretilen numune ÇBE davranışı gösterirken, diğer tüm numuneler TÇBE davranışı göstermiştir. Tüm numuneler için Meyer kanunu, PSR Modeli, MPSR modeli, EPD modeli, HK modeli ve IIC modelleri analiz edilmiştir. ÇBE davranışı gösteren numune için en uygun model HK, TÇBE davranışı gösteren numuneler için ise IIC modeli olarak belirlenmiştir.

MgB2 superconductors were produced in a vacuum ambient, in Ar atmosphere, under 10 Bar and 20 Bar Ar pressure by ex-situ reaction method and annealed at 850 oC for 0,5 and 1 hour. XRD, SEM, EDS, Magnetoresistivity, Vickers microhardness measurements were performed in order to investigate the effects of pressure and different annealing times on microstructural, electrical and mechanical properties of bulk samples produced. a and c lattice parameters of the samples that annealed in vacuum ambient have the maximum values and both of them decreased with increasing applied pressure. The grain size of the samples decreased owing to decreasing bond distance between the atoms with pressure. Smaller grain size caused high Jc values in the samples by providing strong grain connectivity. SEM images show that the samples produced have the characteristic morphology of granular MgB2. It is also confirmed decreasing grain size and so that enhanced grain connectivity between grains by SEM images. T_c of the samples produced in vacuum ambient have the maximum values and they decreased with increasing pressure. In this study, particularly, the mechanical properties of MgB2 samples produced were examined in detail. Vickers Microhardness values of all the samples were calculated and it is seen that these values are load dependent. Microhardness values of the samples decreased with increasing pressure. The sample that produced under 20 Bar for 0,5 hour shows ISE behavior while rest of them show RISE behavior. All the samples were analyzed by using the some models such as the Meyer?s law, EPD Model, PSR Model, HK approach and IIC model. HK approach best explains the ISE behavior of sample produced under 20 Bar for 0,5 hour and IIC model best explains the RISE behavior of rest of them.