Mg Difüzyonu Tekniği ile Türkiye’de Saflaştırılmış Bor Kullanılarak Üretilen MgB2 için B Saflığının Süperiletkenlik Özellikleri Üzerine Etkisi

Abstract

MgB2 süperiletken külçeleri, Türkiye’de saflaştırılmış olan üç farklı saflıkta B tozu kullanarak tümüyle aynı koşullarda Mg difüzyon yöntemiyle sentezlendi. Laboratuvar ölçekli çalışmalarda çoğunlukla yüksek saflıkta başlangıç tozları kullanılmaktadır. Büyük ölçekli üretim için yüksek saflıktaki başlangıç tozları üretim maliyeti açısından büyük bir yük getirmektedir. Bu çalışmamızda Mg difüzyon yöntemi için B düşük saflık derecesinin etkisi incelenmiştir. 850 °C’de 10 saatlik ısıl işlem sonucu üretilen MgB2 külçe numunelerinin, mikro yapısal özellikleri XRD analizleri ile incelenmiştir. XRD sonuçları Rietveld yöntemiyle arıtılarak örgü parametreleri a=b=3,08 Å, c=3,52 Å civarında elde edilmiştir. Kristal boyutları ve mikro gerinimleri Scherrer ve Williamson-Hall formülleri kullanılarak hesaplanmıştır. Ayrıca manyetik özellikleri incelendiğinde, %86,70 saflıkta B kaynağı kullanılan numune de Tc değeri 38,74 K ve 20 K’de Jc(B=0) değeri ise 3,14x105 A/cm2 olarak tespit edilmiştir. Manyetik ölçümlerden Fp hesaplanmış ve çivilenme mekanizmaları Dew-Hughes'un ölçeklendirme yaklaşımı ile irdelenmiştir. Numunelerimizin tümünde baskın çivilenme mekanizması tane sınırları ve süperiletken olmayan nokta çivilenme mekanizmaları olduğu tespit edilmiştir. İlgili teknolojiler için önemli olan yüksek Jc ve Tc değerlerine %86,70 saflıkta Türkiye’de saflaştırılmış olan B kaynağı ile ulaşılabileceği gösterilmiştir.

MgB2bulks were synthesized by the Mg diffusion method under exactly the same conditions, using B powder of three different purities purified in Turkey. In laboratory scale studies, high purity starting powders are used. For large-scale production, low purity powders are better in terms of production costs. In this study, the effect of low purity grade B on the Mg diffusion method was examined. The microstructural properties of MgB2 samples produced by heat treatment at 850 °C for 10 hours were examined by XRD analysis. Rietveld refinement was performed on these results, and lattice parameters were obtained around a=b=3.08 Å, c=3.52 Å. Crystal sizes and microstrains were calculated using the Scherrer and Williamson-Hall formulas. In addition, by magnetic measurements, the Tc was determined to be 38.74 K, and the Jc (B = 0) at 20 K was determined to be 3.14x105 A/cm2 for the sample using an 86.70% purity B source. Fp was calculated, and pinning mechanisms were examined using the Dew-Hughes scaling approach. The dominant pinning mechanism was determined to be grain boundaries and non-superconducting points. It has been shown that high Jc and Tc values, which are important for relevant technologies, can be achieved with the 86.70% purity of the B source purified in Turkey.