Üstten aşılama-eritme-büyütme yöntemiyle üretilen istiflenmiş silindirik halka YBCO külçe süperiletkeni

Abstract

Bu çalışmada, külçe süperiletkenlerin boyutlarının arttırılması ve teknolojide uygulanabilirliklerinin iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Bu amaçla, Y123: Y211: CeO2 toz karışımlarından Y2O3 tabakası kullanılarak Üstten Aşılama-Eritme-Büyütme (TSMG) yöntemli farklı bileşimlerde örnekler hazırlandı ve çekirdek olarak Nd123 kullanıldı. 1:0:0, 1:0,4:0, 1:0,4:0,1, 1:0,3:0,1, 1:0,2:0,1 bileşimlerinde her kompozisyondan ikişer tane olmak üzere toplamda on örnek üretildi. TSMG Y123 örneklerinin eklenmesi için % 17 molar Ag2O katkılı Eritme-Toz-Eritme-Büyütme (MPMG) yöntemli beş örnek üretildi. X-ışını kırınım desenlerinden ve kaldırma kuvveti ölçüm sonuçlarından eklenmesi uygun olan örnekler belirlendi. İstiflenen örneklerin üst yüzeylerine 2,4 kg'lık bir kütle yerleştirildikten sonra örnekler ısıl işlemle birbirlerine eklendi. Su jeti kullanılarak eklenen örnekler bobin haline getirildi. Örneklerin ve ek bölgesinin özelliklerinin incelenmesi için eklenen külçelerden kesilen küçük parçaların direnç ve manyetizasyon ölçümleri yapıldı. Kaldırma kuvveti ölçüm sonuçlarından % 30 Y211 + % 0,1 CeO2 katkılı örnekler en yüksek itme kuvvetine sahip iken % 40 Y211 + % 0,1 CeO2 katkılı örneklerin en düşük itme kuvvetine sahip oldukları gözlendi. Fakat % 40 Y211 + % 0,1 CeO2 katkılı örneklerin kritik akım yoğunluklarının düşük olması beklenirken diğer örneklerle aynı mertebelerde olduğu görüldü. Ekleme sırasında yapılan ikinci ısıl işlemin örneğin süperiletkenlik özelliklerini iyileştirdiği gözlendi. Diğer yandan, bu örneklerin manyetizasyon eğrisinin genişliğinin manyetik alanla azalması diğer örneklere göre daha fazladır. Farklı alanlarda yapılan direnç ölçümlerinde süperiletken geçiş aralıklarının az olduğu görüldü. 0 T'da Y1-ek örneğinin geçiş aralığı en düşük iken Y3-b örneğinin en yüksektir. Sonuç olarak, yapılan ağırlıkça % 40 Y211 katkısının fazla olduğu ve % 30 - 20 arasında yapılan Y211 katkısının uygun olduğu görüldü.

In this study, it is intended to increase the dimension of the superconductors and improve their technological use. For this purpose, samples having different compositions were prepared with Top seeding-melt-growth (TSMG) process by using Y2O3 layer from Y123: Y211: CeO2 powder mixtures and Nd123 was used as seed. Totally ten samples were fabricated in stoichiometric ratios of 1:0:0, 1:0.4:0, 1:0.4:0.1, 1:0.3:0.1, 1:0.2:0.1 as two samples was produced for each composition. Melt-powder-melt-growth (MPMG) processed five samples with 17 % wt. Ag2O added samples were fabricated for welding of TSMG Y123 samples. Appropriate samples for stacking were determined from X-ray diffraction patterns and levitation force results. The samples were welded by thermal process after placing a mass of 2.4 kg on the top surface of the stacked samples. The welded samples were brought into the coil by using water jet. Resistivity and magnetization measurements were done on small pieces cut from the samples to examine the properties of the samples and weld region. It was observed from the levitation force measurements 30 % Y211 + 0.1 % CeO2 added samples were had the highest repulsive force, while 40 % Y211 + 0.1 % CeO2 added samples were had the lowest. However, the critical current densities of the samples were had in the same order with the other samples whereas expect to lower. It is found that superconducting properties of the sample was cured with second thermal process. On the other hand, decreasing of the width of magnetization curves of these samples was higher than the other samples with the magnetic field. It was observed that superconducting transition gaps of the all samples were small in resistivity measurements at different fields. While the Y1-ek sample had the lowest transition gap, the Y3-b sample had the highest at 0 T magnetic field. It was determined that 40 % Y211 adding is high and an addition Y211 in the range 30-20 % is found to be suitable