Kobalt-difüzyonunun, konvansiyonel katı hal reaksiyonu tekniği ile üretilen Bi-2212 süperiletken seramiklerin mekanik, süperiletken ve yapısal özellikleri üzerine etkisi

Abstract

Bu tezin amacı, Bi-2212 süperiletken sistemine Co difuzyonu ile hazırlanan malzemenin mikroyapısal, elektriksel, mekanik ve süper iletkenlik özellikleri üzerindeki etkisini kütle yoğunluğu, X-ışını difraksiyonu (XRD), Dc dirençli (ρ-T), Vickers mikrosertliği ve taşınım kritik akım yoğunluğu (Jc) yardımıyla belirlemektir. Dahası, bunun için hazırlana numuneler, 24 saatlik bir tavlama süresi boyunca 850 °C sabit sıcaklıkta geleneksel katı hal reaksiyon tekniği ile hazırlanır. Ayrıca, tüm deneysel bulgular, mikroyapısal, mekanik, elektriksel ve süper iletken özelliklerin, Bi-2212 süper iletken matrisindeki Co seviyesinin Co-2 malzemeye kadar artmasıyla geliştiğini göstermektedir. Bununla birlikte, bu seviyeden başlayarak, önemli özellikler, sadece Bi-2212 tabakaları ve tane sınırları arasındaki deformasyon değil, aynı zamanda Co konsantrasyon seviyesinin artmasıyla kristal yapısındaki bozukluk ve lokalizasyon (doldurma) problemi nedeniyle hızla azalır. Bu ifade, Bi-2212 süper iletken sistemindeki fazla Co penetrasyonunun, malzemenin daha önce belirtildiği gibi temel özelliklerine zarar verdiği gerçeğini göstermektedir. Sonuç olarak, Co-2 süper iletken numune, en yüksek süper iletken performansa, en yüksek kritik akım yoğunluğuna, en büyük tanecik boyutuna, en iyi kristalliğe ve süper iletken taneler arasındaki bağlantıya sahip olması nedeniyle üretilen numuneler arasında en iyi numune olarak belirlenir.

The main aim of this thesis is to determine the effect of Co diffused Bi-2212 superconducting systems on the microstructural, electrical, mechanical and superconducting properties of prepared samples with bulk density, X-ray diffraction (XRD), Dc resistivity (ρ-T), Vickers microhardness and transport critical current density (Jc) experimental methods. Further, the samples for this work are prepared by the conventional solid state reaction technique at the constant temperature of 850 °C for the annealing duration of 24 h. Moreover, all the experimental findings display that the microstructural, mechanical, electrical and superconducting properties suppress with the increment of the Co level in the Bi-2212 superconducting matrix up to Co-2 material. Besides, starting from this level, the crucial characteristics diminish rapidly due to not only the deformation between the Bi-2212 layers and grain boundaries but also the disorder and localization (filling) problem in the crystal structure with the enhancement of Co concentration level. This statement simply illustrate the fact that excess Co penetration on the Bi-2212 superconducting system damages the basic characteristics of the material as mentioned before. Consequently, Co-2 superconducting sample is determined as the best sample between the samples produced due to having the greatest superconducting performance, highest critical current density, largest grain size, best crystallinity and connectivity between superconducting grains.