Yüksek performanslı mgb₂ süperiletken tel üretimi ve uygulamadaki yeri
Production of high-performance mgb₂ superconducting wires and their application
- Tez No: 1008936
- Danışmanlar: PROF. DR. SERAP SAFRAN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: COMSOL multifizik, COMSOL multiphysics
- Yıl: 2026
- Dil: Türkçe
- Üniversite: Ankara Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Genel Fizik Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: Belirtilmemiş.
Özet
Bu tez çalışmasında, İçten Magnezyum Difüzyonu (İMD) yöntemiyle üretilen MgB2 süperiletken tellerde nanometre ölçeğindeki bakır (Cu) kaplama kalınlığının (200, 400, 600 ve 800 nm) faz oluşum kinetiği, mikroyapısal homojenlik ve süperiletken özellikler üzerindeki etkisi sistematik olarak incelenmiştir. Numuneler 575-650 °C sıcaklık aralığında ve 5-10 saat sürelerle ısıl işleme tabi tutulmuştur. Diferansiyel Termal Analiz (DTA), Cu kaplamanın Mg-Cu ötektik sıvı faz oluşumu yoluyla reaksiyon başlangıç sıcaklığını düşürdüğünü ve düşük sıcaklıklarda dahi Mg difüzyonunu aktive ederek MgB2 faz oluşumunu kolaylaştırdığını göstermiştir. Taramalı Elektron Mikroskopu (SEM) ve Enerji Dağılımlı X-Işını Spektroskopisi (EDS) incelemeleri, kaplama kalınlığının artmasıyla faz homojenliğinin belirgin şekilde iyileştiğini ortaya koymuştur. 0-9 T manyetik alan altında gerçekleştirilen Direnç-Sıcaklık (R-T) ölçümleri, tüm numunelerde II. tip süperiletken davranışın gözlendiğini ve Cu kalınlığının geçiş genişliği (ΔT), üst kritik alan (Hc2) ve tersinmezlik alanı (Hirr) üzerinde belirleyici olduğunu göstermiştir. Kalın Cu kaplamalar daha keskin geçişler ve kararlı Hc2-Hirr eğrileri sergilerken, kritik akım yoğunluğu (Jc) sonuçları Cu'nun ikili etkisini ortaya koymuştur. Artan Cu miktarı tane içi homojenliği iyileştirmesine rağmen, tane sınırlarında oluşan Mg-Cu esaslı fazlar intergranüler akım taşınımını sınırlandırmıştır. En yüksek Jc değeri (3,90 × 104 A/cm2), 200 nm Cu kaplamalı ve 625 °C'de 5 saat sinterlenen numunede elde edilmiştir. Bu numune kullanılarak gerçekleştirilen COMSOL Multiphysics simülasyonunda 0,3 T manyetik alan üretimi gösterilmiş ve üretilen tellerin uygulama potansiyeli ortaya konmuştur. Elde edilen sonuçlar, İMD-MgB2 tellerde Cu kaplama kalınlığının optimize edilmesinin yüksek performanslı ve maliyet etkin süperiletken üretimi açısından kritik olduğunu göstermektedir.
Özet (Çeviri)
In this thesis study, the effect of nanoscale copper (Cu) coating thickness (200, 400, 600, and 800 nm) on phase formation kinetics, microstructural homogeneity, and superconducting properties of MgB2 superconducting wires produced by the Internal Magnesium Diffusion (IMD) method was systematically investigated. The samples were heat treated at temperatures between 575-650 °C for durations of 5-10 hours. Differential Thermal Analysis (DTA) showed that the Cu coating lowers the reaction onset temperature through the formation of a Mg-Cu eutectic liquid phase and facilitates MgB2 phase formation by activating Mg diffusion even at low temperatures. Scanning Electron Microscope (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) analyses revealed that phase homogeneity improved clearly with increasing coating thickness. Resistance-Temperature (R-T) measurements performed under magnetic fields between 0-9 T showed typical type-II superconducting behavior for all samples and indicated that Cu thickness plays an important role in transition width (ΔT), upper critical field (Hc2), and irreversibility field (Hirr). Thicker Cu coatings showed sharper transitions and more stable Hc2-Hirr curves, while critical current density (Jc) results revealed the dual role of Cu. Although increasing Cu content improved intra-grain homogeneity, Mg-Cu based phases formed at grain boundaries limited intergranular current transport. The highest Jc value (3.90 × 104 A/cm2) was obtained for the 200 nm Cu-coated sample sintered at 625 °C for 5 hours. A 0.3 T magnetic field was obtained in COMSOL Multiphysics using this sample, and the potential application of the produced wires was demonstrated. The results show that optimizing Cu coating thickness is critical for high performance and cost-effective production of IMD-MgB2 superconducting wires.
Benzer Tezler
- Design and production of prototype solenoidal superconductor coil made with MgB₂ wire towards possible usage in wastewater treatment
Atıksu arıtımında olası kullanıma yönelik olarak prototip solenoidal süperiletken bobin tasarımı ve MgB2 tel kullanılarak üretimi
MAHRAN A. A. SHAHADEH
Doktora
İngilizce
2025
Bilim ve TeknolojiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM BELENLİ
- Yüksek performanslı MgB2 üretimi için karbon katkılanmış bor sentezi
Production of carbon doped boron to synthesize high performance MgB2 superconductor
EMİR PİLTEN
Yüksek Lisans
İngilizce
2019
Fizik ve Fizik MühendisliğiBolu Abant İzzet Baysal ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. İBRAHİM BELENLİ
- Demir difüze edilmiş mgb2 süperiletken malzemesinin değişen manyetik alan altında süperiletken özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the superconductive properties of iron-diffused mgb2 superconductor material under magnetic fields
EMİR ÜSTÜN
Yüksek Lisans
Türkçe
2026
Elektrik ve Elektronik MühendisliğiŞırnak ÜniversitesiEnerji Bilimi ve Teknolojileri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. ASAF TOLGA ÜLGEN
- Glutensiz ürünlerin b grup vitamin kompozisyonunun belirlenmesi ve sağlıklı beslenme açısından değerlendirilmesi
Determination of group b vitamin composition of gluten-free products and evaluation in terms of healthy nutrition
SERRA ORAK
Yüksek Lisans
Türkçe
2022
Beslenme ve Diyetetikİstanbul Sabahattin Zaim ÜniversitesiBeslenme ve Diyetetik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. MUSTAFA YAMAN
- Tunceli yöresinde yetişen kuşburnu (Rosa canina) ve alıç (Crataegus orientalis) yabani meyvelerinin toplam fenolik madde miktarı, fenolik kompozisyonu, antioksidan kapasitesi ile bazı fizikokimyasal özelliklerinin belirlenmesi
Determination of total phenolic content, phenolic composition, antioxidant capacities and some physicochemical features of rosehip (Rosa canina) and hawthorn (Crataegus orientalis) wild fruits growing in the region of tunceli
ŞENAY KASUN
Yüksek Lisans
Türkçe
2017
Gıda MühendisliğiMunzur ÜniversitesiGıda Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FULYA BENZER