Full characterization of Sr site Nd substituted Bulk Bi-2223 superconducting samples with standard experimental methods and theoretical approaches

Abstract

Bu tezin amacı, neodim yabancı partiküllerin stronsiyum safsızlığı ile kısmen yer değiştirmesi ile Bi-2223 sistemindeki elektriksel, yapısal, mekanik, akı sabitleme mekanizması ve süperiletken gibi çok önemli özellikleri araştırmaktır. Standart katı hal yolu ile 840 ℃ tavlama sıcaklığında 48 saatte hazırlanan süperiletken malzemeler X-ışını kırınım analizi, taramalı elektron mikroskobu, elektron dağılımlı X-ışını, Vickers mikrosertlik, özdirenç ölçümleri ve mıknatıslanma gibi deneysel ölçüm yöntemleriyle gerçekleştirilir. Endüstriyel ve teknolojik uygulamalar için normal durum direnci, kritik geçiş sıcaklığı, kristallik, faz saflığı, kafes parametresi, doku, yüzey morfolojisi ve Vickers mikro sertliği parametreleri gibi önemli özellikler tüm numuneler için elde edilmiş ve birbirleriyle karşılaştırılmıştır. Saf numune, yüksek Tc Bi-2223 süper iletken fazını % 97.55 hacim fraksiyon seviyesini gösterir. Ayrıca, yüksek Tc Bi-2223 fazının hacim fraksiyon değeri, x = 0.01 numunesinde % 94.43'ten x = 0.1 seviyesi için % 26.65'e düşer. Örgü sabiti a artarken, örgü sabiti c Nd katkı maddelerinde artışla azalır. Saf numunenin maksimum ofset kritik sıcaklığı 108.4 K iken, x = 0.1 seviyesi için minimum 78.81 K elde edilir. Tüm teorik yaklaşımlar ve deneysel sonuçlar, karakteristik özelliklerin Nd safsızlığındaki artışla bozulma eğiliminde olduğunu göstermektedir.

The aim of this thesis is to examine the very significant properties including the electrical, structural, mechanical, flux pinning mechanism and superconducting in the Bi-2223 system with the partial replacement of neodymium foreign particles by strontium impurity. Superconducting materials prepared by standard solid-state route at the sintering temperature of 840 ℃ for 48 h are carried out by experimental measurement methods such as X-Ray diffraction analysis, scanning electron microscopy, electron dispersive X-Ray, Vickers microhardness, resistivity and magnetization measurements. For the industrial and technological applications, the significant properties such as the normal state resistivity, critical transition temperature, crystallinity, phase purity, lattice parameter, texturing, surface morphology and Vickers microhardness are obtained for all samples and compared with each other. The pure sample displays the high-Tc Bi-2223 superconducting phase the 97.55 % volume fraction level. Further, the volume fraction value of high-Tc Bi-2223 phase decrease from 94.43 % in level x=0.01 sample to 26.65 % for the level of x = 0.1. Lattice constant a increases while lattice constant c decrease with increasing in Nd additives. While the maximum offset critical temperature of the pure sample is 108.4 K, a minimum of 78.81 K is obtained for the level of x = 0.1. All the theoretical approaches and experimental results display the characteristic properties tend to deteriorate with the increase in the Nd impurity.