Transition metal borides: Synthesis, characterization and superconducting properties
Geçiş metali borürleri: Sentez, karakterizasyon ve süperiletken özellikler
- Tez No: 962290
- Danışmanlar: PROF. DR. BARBARA ALBERT
- Tez Türü: Doktora
- Konular: Kimya, Chemistry
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2013
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Technische Universität Darmstadt
- Enstitü: Yurtdışı Enstitü
- Ana Bilim Dalı: Anorganik Kimya Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Anorganik Kimya Bilim Dalı
- Sayfa Sayısı: 127
Özet
Metal açısından zengin geçiş metali borürlerinin sentezi ve süperiletken özellikleri üzerine sistematik bir çalışma yapılmıştır. Niyobyum, tantal, molibden, tungsten ve renyum borür sistemlerini içeren beş farklı ikili sistem araştırılmıştır. M₂B, MB, M₃B₂, MB₂ ve M₂B₄ bileşimindeki farklı geçiş metali borür örneklerini sentezlemek için yüksek sıcaklıkta katı hal yöntemleri kullanılmıştır. Reaksiyonlar üç farklı fırında, farklı numune kaplarıyla gerçekleştirilmiştir: elektrik ark fırınında (bakır pota), yüksek frekanslı indüksiyon fırınında (bor nitrür, tantal veya camsı karbon potalar) ve klasik tüp fırında (vakum altında kapatılmış kuvars ampuller). Elde edilen ürünler X-ışını toz difraktometrisi, taramalı elektron mikroskobu ve enerji dağılımlı X-ışını spektroskopisi (EDX) ile karakterize edilmiştir. Faz analizleri ve kristal yapı arıtımları, literatürde bilinen yapı modellerine dayalı olarak Rietveld yöntemi kullanılarak gerçekleştirilmiştir. Tungsten gibi ağır ve bor gibi hafif bir elementin birlikte bulunması nedeniyle, X-ışını verilerinden bor atomlarının konum ve doluluklarının hassas biçimde belirlenmesi zor olduğundan, W₂B₄ için tam kristal yapı belirlemesi amacıyla nötron kırınımı ölçümü yapılmıştır. Bu çalışma sonucunda W₂B₄ için yeni bir yapı modeli önerilmiştir. Bazı ürünlerin düşük sıcaklıklarda süperiletken hale gelip gelmediğini incelemek amacıyla, 1.8 K'ye kadar sıcaklıklarda SQUID manyetometre ile manyetik ölçümler yapılmış ve sonuçlar literatür verileriyle karşılaştırılmıştır. Aşağıdaki bileşiklerde süperiletken özellikler gözlemlenmiştir: NbB₂ (TC = 3.5 K), β-MoB (TC = 2.4 K), β-WB (TC = 2.0 K), α-WB (TC = 4.3 K), W₂B₄ (TC = 5.4 K), Re₇B₃ (TC = 2.4 K). Metal diborürler için süperiletken özelliklerle bileşimsel ve yapısal özellikler arasındaki ilişki tartışılmıştır. Ayrıca, WB ve W₂B₄ bileşiklerinde parçacık boyutlarının süperiletkenlik üzerinde etkili olduğu da belirlenmiştir.
Özet (Çeviri)
A systematic study was done on the synthesis and superconducting properties of metal rich transition metal borides. Five different binary systems were investigated including the boride systems of niobium, tantalum, molybdenum, tungsten and rhenium. High temperature solid state methods were used in order to synthesize samples of different transition metal borides of the composition M2B, MB, M3B2, MB2, and M2B4. The reactions were carried out in three different furnaces with different sample containers: the electric arc (copper crucible), the high frequency induction furnace (boron nitride, tantalum or glassy carbon crucibles), and the conventional tube furnace (sealed evacuated quartz ampoules). The products obtained were characterized with X-ray powder diffractometry, scanning electron microscopy and energy-dispersive X-ray spectroscopy. Phase analyses and crystal structure refinements using the Rietveld method and based on structure models known from literature were performed. A neutron diffraction measurement was done for W2B4 to allow for a complete crystal structure determination, because of the presence of a heavy element like tungsten and a light element like boron that made it difficult to determine the accurate determination of the boron atom positions and occupancies from X-ray data. A new structure model for W2B4 was proposed. Magnetic measurements in a SQUID magnetometer down to temperatures as low as 1.8 K were performed to several of the products in order to see if the transition metal borides become superconducting at low temperatures, and the results were compared with data from literature. Superconducting properties were found for the following compounds: NbB2 (TC = 3.5 K), β-MoB (TC = 2.4 K), β-WB (TC = 2.0 K), α-WB (TC = 4.3 K), W2B4 (TC = 5.4 K), Re7B3 (TC = 2.4 K). A relationship between the superconducting properties and the compositional and structural features was discussed for metal diborides. Also it was found that there is an influence of particle sizes on the superconductivity of WB and W2B4.
Benzer Tezler
- Fabrication of vanadium and niobium borides via milling-assisted solid state synthesis methods and sintering techniques
Vanadyum ve niyobyum borürlerin öğütme destekli katı hal sentezleme yöntemleri ve sinterleme teknikleri ile üretimi
ÖZGE BALCI
Doktora
İngilizce
2015
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. İSMAİL DUMAN
- Synthesis and characterization of novel ternary transition metal borides and new synthesis methods for superhard ReB2 and clathrate of Type-I
Yeni üçlü geçiş metal borürlerinin sentez ve karakterizasyonu ve süper sert renyum diborür ve Tip-I klatratları için yeni sentez metotları
BURCU USLU
Yüksek Lisans
İngilizce
2010
Metalurji MühendisliğiKoç ÜniversitesiMalzeme Bilimi ve Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET SUAT SOMER
- Kendiliğinden ilerleyen yüksek sıcaklık sentezi ile W2FeB2 ve W2FeB2-Fe bazlı kompozitlerin üretimi ve malzeme karakterizasyonu
Synthesis of W2FeB2 and W2FeB2-Fe based composites by self-propagating high temperature synthesis and material characterization
ECE SOYLU
Yüksek Lisans
Türkçe
2021
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN
- AlFe2B2 MAB fazında krom (Cr) ve vanadyum (V) ikamelerinin malzeme özellikleri üzerindeki etkileri: Deneysel destekli modelleme çalışması
The effects of chromium (Cr) and vanadium (V) substitutions on the material properties of AlFe2B2 MAB phase: An experimentally supported modelling study
AHMET SEFA ATALAY
Doktora
Türkçe
2024
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. CEVAT BORA DERİN
- Elektrokimyasal yöntemle titanyum ve titanyum alaşımlarının borlanması ve karakterizasyonu
Electrochemical boronizing and characterization of titanium and titanium alloys
AYŞE AYPAR
Yüksek Lisans
Türkçe
2010
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA ÜRGEN
PROF. DR. İ. SERVET TİMUR