Properties of grain boundaries and Ag-ceramic interface in bismuth based superconductors
Bizmut tabanlı süperiletkenlerde tanecik sinirlari ve Ag-seramik arayüzün özellikleri
- Tez No: 251463
- Danışmanlar: DOÇ. DR. CABİR TERZİOĞLU, PROF. DR. İBRAHİM BELENLİ
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Fizik ve Fizik Mühendisliği, Physics and Physics Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2009
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Abant İzzet Baysal Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Fizik Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 119
Özet
Bu tezin ana konusu Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox/Ag stokiyometrisine sahip çok katlı (2, 4 ve 8 katlı) numunelerin üretimi ve Ag ile oluşturulan çok katın Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox stokiyometrisinin süperiletkenlik ve mikroyapı özelliklerine etkisini araştırmak idi. Bu amaçla, üç temel araştırma yaptık: 1) Süperiletkenlik özelliklerini iyileştirmek için en iyi tavlama sıcaklığını araştırdık, 2) Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox stokiyometrisinin mikroyapı ve süperiletkenlik özelliklerine Ag difüzyonunun etkisini gözlemledik ve 3) Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox stokiyometrisinin süperiletkenlik ve mikroyapı özelliklerine Ag katmanının etkisini araştırdık.İlk olarak, en iyi tavlama sıcaklığını incelemek için katı hal tepkime yöntemi kullanılarak 830, 835, 840, 845 ve 850 ? C de tavlanmış Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox seramik süperiletkenler hazırladık. İncelemeler XRD, SEM, dc özdirenç ve taşıyıcı kritik akım yoğunluğu ölçümlerini içermektedir. En yüksek Tc ve Jc değerleri 840 ? C de 48 saat (B840) tavlanmış numune için sırasıyla 106 K ve 124 A/cm2 olarak bulundu. B840 numunesi için büyük tanecik boyutu, daha yoğun yüzey ve yüksek hacim oranına sahip yüksek-Tc fazı elde edildi.Ardından, Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox stokiyometrisine gümüş difüzyonunun mikroyapısal ve süperiletkenlik özellikleri açısından etkisini araştırmak ve gümüş difüzyonu katsayısı ve aktivasyon enerjisini hesaplamak için gümüş difüzyonu ile katkılanmış Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox numunesi hazırladık. Katkılanmamış numune ile karşılaştırıldığında Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox stokiyometrisine gümüş difüzyonu katkılanması kritik akım yoğunluğunu 123 den 696 A/cm2'ye yükseltti ve kritik geçiş sıcaklığını yaklaşık 3 K artırdı. Ag-katkılanması yüksek-Tc faz miktarını artırdı ve yüzey morfolojisini iyileştirdi. Aynı zamanda gümüş katkılanması c örgü parametresinin %0.15 civarı artmasına neden oldu. Bu çalışmada, 600-800 ? C aralığında gümüş difüzyon katsayısının sıcaklığa bağımlılığı D = 2.9x10-4 exp(- 1.05 eV/kBT) olarak tanımlanmıştır.Son olarak, Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox/Ag çok katlı numuneleri (2, 4 ve 8 katlı) boru içerisinde toz (PIT) metodu ile üretildi. PIT tekniği tozun gümüş boru içerisine doldurulması, borunun uzatılması, uzatılan borunun haddelenmesi, haddelenmiş borunun preslenmesi ve tavlanması işlem basamaklarından oluşmaktadır. Haddeleme işlemi artması beklenen gümüş içerisindeki toz yoğunluğunun artırılması konusunda etkili değildi fakat gümüş kılıf içerisindeki seramik taneciklerinin yönelimini büyük ölçüde iyileştirdi. Katlı numunelerin mikroyapısal ve süperiletkenlik üzerine Ag katmanının etkisini araştırmak için XRD, SEM, sıcaklık ve manyetik alanın fonksiyonu olarak dc elektriksel özdirenç ve manyetik alanın fonksiyonu olarak 77 K de kritik akım yoğunluğu ölçümlerini gerçekleştirdik. Numune, Ag katmanına yakın bölgede yüksek ölçüde Bi-2223 fazına yönlenmiştir. Sekiz-katlı numune kabaca 126 A gibi yüksek Ic değeri sergilemektedir. Ag katman sayısının artması ile Tc ve Jc sırasıyla 107 K den 109 K'e ve 240 A/cm2 den 600 A/cm2'ye artırıldı. Jc özelliklerinin artma nedeni katmanların artırılması ile Ag bölgesi yakınında tanecik büyümesi ile ilişkilendirilmiştir. Sıkı yönelimli yapı formu oksit ve Ag katmanı arayüzeyine yakındır. Bu, Ag nin Jc yi artırmadaki önemli rolünü ortaya koyar. Jc nin artırılması, Ag ile Bi-oksit arayüzeyinin artması ile elde edilmiştir.
Özet (Çeviri)
The main objective of this thesis was the preparation of Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox/Ag multilayered samples (2, 4 and 8 layers) and to investigation of the effect of multilayering with Ag on the superconducting and the microstructural properties of Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox. Towards that end, we have done a three main investigations: 1) Studied the optimal annealing temperature for bettering superconducting properties, 2) Investigated the effect of diffusion doped Ag on the microstructure and superconducting properties of Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox and 3) Studied the effect of Ag layering on the superconducting and microstructural properties of Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox.First, we prepared Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox ceramic superconductors annealed at 830, 835, 840, 845, and 850 °C using the solid state reaction method to investigate the optimum annealing temperature. The investigations consist of XRD, SEM, dc resistivity and transport critical current density measurements. The highest Tc and Jc values were found to be 106 K and 124 A/cm2 for the sample annealed at 840 °C for 48 hours (B840), respectively. Large grain size, denser surface and high volume fraction of the high-Tc phase were obtained for the sample B840.Then, we prepared silver diffusion doped Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox to investigate the effect of the silver diffusion on the microstructural and superconducting properties and to calculate silver diffusion coefficient and activation energy in Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox. The diffusion doping of Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox by silver increased the critical current density from 123 to 696 A/cm2 and the transition critical temperature by about 3 K compared with the undoped sample. Ag-doping increased the amount of high-Tc phase and improved the surface morphology. It also causes an increase of the lattice parameter c by an amount of 0.15%. The temperature dependence of the silver diffusion coefficient in the range of 600-800°C is described by D = 2.9x10-4 exp(- 1.05 eV/kBT).Finally, Bi1.8Pb0.4Ca2.2Sr2Cu3Ox/Ag multilayered samples (2, 4 and 8 layers) were fabricated by powder in tube (PIT) method. PIT technique consists of filling the powder into the silver tube, drawing, rolling, pressing and annealing procedure. The rolling process was not effective in obtaining further substantially increases of the powder density, but greatly improved the orientation of ceramic grains inside the silver sheath. XRD, SEM, dc electrical resistivity as a function of temperature and magnetic field, critical current density at 77 K as a function of magnetic field measurements were performed to investigate the effect of Ag layering on microstructural and superconducting properties of multilayered samples. The sample is composed of a highly oriented Bi-2223 phase in the region near the Ag layer. The eight-layered sample exhibits a rather high Ic value of 126 A. Tc and Jc are enhanced from 107 K to 109 K and from 240 A/cm2 to 600 A/cm2 by increasing the number of Ag layers, respectively. The reason for improving Jc properties is that grain growth near the Ag region was progressed with extending layers. The formation of the dense oriented structure is near the interface between oxide and the Ag layer. This suggests that Ag plays an important role in the improvement of Jc. The enhancement of Jc is achieved by an increase in interface are between Ag and Bi-oxide.
Benzer Tezler
- Silika katkılı ışık geçirgenliğine sahip AlON seramiklerin reaktif spark plazma sinterleme yöntemi ile üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of reactive spark plasma sintered transparent AlON ceramics with silica additive
HASAN TAVİL
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. FİLİZ ŞAHİN
- Characterization investigations of W-xTi alloys and W-xTi/2 WT% LaB6 composites fabricated by mechanical alloying and sintered using pressureless sintering or spark plasma sintering techniques
Mekanik alaşımlama ve basınçsız sinterleme ile spark plazma sinterleme yöntemleriyle üretilen W-xTi alaşımların ve W-xTi/2 WT% LaB6 kompozitlerinkarakterizasyon çalışmaları
HADI JAHANGIRI
Doktora
İngilizce
2016
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. MUSTAFA LUTFİ ÖVEÇOĞLU
- ZnO-%6 Bi2O3 ikili sisteminde CoO ilavesinin mikroyapı ve tane büyüme kinetiğine etkileri
Başlık çevirisi yok
ÖZLEM ŞULAN
- Investigation of the cutting performances of the diamond tools used in the natural stone industry
Doğal taş sanayisinde kullanılan elmaslı kesicilerin kesim performansının incelenmesi
BERRAK BULUT
Doktora
İngilizce
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT BAYDOĞAN