MgB2 süperiletkeninin üretimi ve bazı fiziksel özelliklerinin incelenmesi

Abstract

Bu çalışmada, ticari olarak satılan MgB2 tozundan basınç serisi, sıcaklık serisi ve zaman serisi olmak üzere üç seri külçe örnek üretildi. Külçe üretimi için yapılan sinterleme işleminde sinterleme süresince uygulanan Ar gazı basıncının, sinterleme sıcaklığının ve sinterleme süresinin örneklerin yapısal, manyetik ve mekanik özellikleri üzerine etkisi araştırıldı.Elimizdeki imkânlar ölçüsünde en ideal sinterleme süreci belirlenerek örneklerin süper iletken özellikleri geliştirilmeye çalışıldı. Araştırmada, örneklerin yapısal analizi X-ışını kırınımı ölçümü ile, manyetik özellikleri PPMS sistemi kullanılarak M-T ve M-H ölçümleri ile incelendi. Örneklerin mekaniksel özelliklerini incelemek için Vickers Mikrosertlik Analizi,derinlik duyarlı mikrosertlik yöntemi ile yapıldı. Elde edilen yük-yerdeğiştirme eğrilerinden,örneklerin dinamik sertlik (Hd) değerleri ve elastite modülü (Er) değerleri Oliver-Parrmetoduyla hesaplandı. Örneklerin X-ışını kırınımı desenlerinden örneklerdeki ana faz vesafsızlık fazları belirlendi. M-T ölçümlerinden örneklerin kritik sıcaklık değerleri (Tc) ve M-Hölçümlerinden kritik akım yoğunluğu (Jc) değerleri belirlendi.MgB2 külçe örneklerinin yapısal özelliklerinin incelenmesi sonucunda sinterleme süresince uygulanan gaz basıncının, sinterleme sıcaklığının ve sinterleme süresinin faz oluşumunu ve faz içeriğini belirlediği sonucuna varıldı. Sinterleme sürecinde uygulanan gaz basıncının örnekler üzerinde etkili olduğu, artan sinterleme sıcaklığı ile magnezyumun yüksek uçuculuğundan dolayı MgB2 nin ayrışarak örnek içinde kirlilik fazlarının oluştuğu belirlendi.Yapılan ölçümler sonucunda en ideal sinterleme sıcaklığının 800-850ºC aralığında ve sinterleme süresinin 1-3 saat olduğu belirlendi. Mekaniksel özelliklerinin incelenmesi sonucunda örneklerin dinamik mikro sertlik değerlerinin artan sinterleme sıcaklığı ve süresi ile azaldığı bulundu. In this study, three different bulk samples of the purchased MgB2 powder is producedaccording to Ar gas pressure, temperature and time series. During the sinterization done forthe production of bulk samples; the pressure of the gas, the temperature of sinterization andthe duration of the process are searched to determine the structural, magnetic and mechanicaleffects on the bulk samples. According to our laboratory conditions the ideal duration ofsinterization is determined for the development of superconductivity properties of these bulksamples. In our research, to determine its structural analysis of the samples X-ray diffractionmethod is used. For the magnetic properties, PPMS method is used for the determination ofM-H and M-T conditions of bulk samples. For the mechanical properties of these bulksamples Vickers Micro hardness Analysis and Depth Sensitive Microhardness Method isused. From the Load-Displacement Graphics, the dynamic hardness values (Hd) of thesamples are calculated with using Oliver-Pharr Method. From the X-ray Diffraction Analysis,main phase and impurity phases of the samples are defined. The critical temperature values(Tc) and critical current density (Jc) are calculated from M-T and M-H diagrams respectively.During the structural properties investigation of the bulk MgB2 samples, it is observedthat gas pressure applied during sinterization, temperature and duration of sinterizationdefines the phase content and phase formation in the bulk samples. It is also observed that thegas pressure applied during sinterization effects the bulk samples, during the increasedsintering temperature MgB2 is decomposed so that it forms the impurity phases of the samplesbecause of the evaporation property of Mg during this process. From the results ofmeasurements, the most ideal sintering temperature is determined to be temperature ranges800-850ºC and sintering time is found to be 1-3 hours.