Farklı eritme yöntemleriyle üretilen YBa2Cu3O7-x süperiletkenlerinin yapısal ve manyetik özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Kaliteli süperiletkenlerin eritme yöntemleriyle üretildiği gerçeğine dayalı olarak, bu çalışmada alevde eritme-hızlı soğutma-büyütme (FQMG), Y2BaCuO5 (Y211) potada FQMG ve eritme-toz-eritme-büyütme (MPMG) yöntemleri kullanılarak YBa2Cu3O7-x (Y123) süperiletkenleri üretildi. Tüm yöntemler eritme yöntemi olmakla birlikte; geleneksel yönteme ek olarak ikinci yöntemde eritme sürecinde Platin (Pt) pota ve üçüncü yöntemde sinterleme sürecinde Y211 pota kullanıldı. Geleneksel eritme yöntemlerinde yapılanma malzemesinde süperiletken oluşum kesrinin yaklaşık %30-40 civarında olduğu birçok çalışmacı tarafından ifade edilmiştir. Bu bağlamda, ikinci ve üçüncü üretim tekniklerinde yapılanma malzemesinden daha fazla oranda süperiletken üretimi sağlanması hedeflendi ve MPMG yönteminde %80 civarında süperiletkenlik kesrine ulaşıldı. Üretilen süperiletkenlerin x-ışını kırınım desenleri (XRD), optik mikro fotoğrafları, manyetik kaldırma kuvveti ölçümleri ile manyetizasyon ölçümleri gerçekleştirilerek yukarıda ifade edilenlerin yanı sıra bazı yapısal ve manyetik özellikleri bakımından da kıyaslama yapıldı.Numunelerde yapı içerisindeki tanelerin yönelimleri, büyüklükleri, sınır durumları, ikinci faz parçacıklarının (SPP) boyutları ile dağılımı; buna bağlı olarak kaldırma kuvveti, Bean Kritik Durum Modeli ile hesaplanan kritik akım yoğunluğu ve akı çivileme kuvveti yoğunluğu incelendiğinde MPMG yöntemi ile üretilen numunelerin bariz bir üstünlüğü olduğu sonucuna varıldı. Buna %1 oranında Pt katkısının çok büyük bir etkisi olduğu tespit edildi.Anahtar Kelimeler: Y123 Süperiletkeni, MPMG Yöntemi, FQMG Yöntemi, Süperiletken Oluşum Kesri, Manyetik Kaldırma Kuvveti, Kritik Akım Yoğunluğu, Çivileme Kuvveti Yoğunluğu.

Investigation of Structural and Magnetic Properties of YBa2Cu3O7-x Superconductors Fabricated with Different Melt ProcessesIn this study, YBa2Cu3O7-x (Y123) superconductors were fabricated using Flame-Quench-Melt-Growth (FQMG), FQMG in Y2BaCuO5 (Y211) crucible and Melt-Powder-Melt-Growth (MPMG) techniques as it is really that quality superconductors have been produced by melt processes. Although all techniques are melt processes, Platinum (Pt) and Y211 crucibles were used throughout the melt process in the second technique and the sintering process in third technique, respectively. It was reported by a lot of researchers that superconducting forming rate is approximately about 30-40% in compact materials fabricated with conventional melt techniques. In both the second and third techniques, it was aimed to obtain the superconductor forming rate more than the conventional melt technique, and the superconducting forming rate in MPMG technique has been attained approximately about 80%. The superconductors prepared with these methods have been also compared with respect to some structural and magnetic properties as well as mentioned above by means of x-ray diffraction (XRD), optical micrographs, magnetic levitation force and magnetization measurements.The levitation force, critical current density calculated from Bean Critical State Model and flux pinning force density were investigated by taking account of orientations, sizes and boundary states of grains with the sizes and dispersion of second phase particles (SPP) in the compact samples. As shown from results, the superconducting forming rate of the samples prepared with the MPMG technique is clearly higher than the others. The reason is why this technique is pretty effective there is a rate of 1% Pt doped in the compact samples during the melt process.Key Words: Y123 Superconductor, MPMG Process, FQMG Process, Superconductivity Forming Rate, Magnetic Levitation Force, Critical Current Density, Pinning Force Density.