Ag katkılı Bi-2223 süperiletken seramiklerin mekanik özelliklerinin saptanması

Abstract

Bu çalışmada bizmut tabanlı yüksek sıcaklık süperiletken seramik sistemlerine bakır eksilterek yapılan gümüş katkısının mekanik ve süperiletkenlik özellikleri üzerine etkileri incelendi. Örnekler bakır yerine değişen katkı oranıyla gümüş eklenerek katıhal tepkime yöntemi ile hazırlandı. Örneklerin karakterizasyonu x-ışını kırınım desenleri (XRD), Ac manyetik alınganlık, taramalı elektron mikroskobu (SEM) ve mikrosertlik ölçümleri alınarak yapıldı. XRD sonuçları silver katkının artmasıyla örneklerin yüksek sıcaklık fazının hacim kesrinin azaldığını ve 0,03 katkıdan sonraki örneklerde düşük sıcaklık fazına kaydığı görülmektedir. Taramalı elektron mikroskobu (SEM) fotoğrafları gümüş katkının artmasıyla örneklerin tanecik boyutunun ve boşlukların arttığını gösterir. AC manyetik alınganlığın sıcaklığa bağlı grafiğinden örneklerin kritik sıcaklıkları belirlendi. Bu sonuçlara göre katkılı örneklerin kritik sıcaklıkları 108-69 K aralığında değişmektedir. Vickers sertlik testi beş farklı yük (0,294 2,942 N) aralığında yapıldı. Yüke bağlı sertlik değerleri Ag katkının artmasıyla artmıştır. Vickers mikrosertlik, yükten bağımsız sertlik, young modülü, kırılma tokluğu ve akma daynımı katkılı ve katkısız örnekler için hesaplandı. Sertlik ölçümlerinden elde edilen sonuçlar Meyer yasası, PRS modeli, MPRS modeli, Elastik-plastik deformasyonmodeli ve HaysKendall yaklaşımı kullanılarak analiz edildi. Sonuç olarak Hays- Kendall yaklaşımı bizim örneklerin mekanik özelliklerini tanımlamada en başarılı model olarak belirlendi In this study, the effect of silver substutition for copper on mechanical and superconducting properties of silver doped Bi-2223 have been investigated. The samples were prepared by substituting silver (0.00-0.12) for copper with changing ratios by solid state reaction method. The prepared samples were characterized using X-ray powder diffraction(XRD), Ac magnetic susceptiblity, scanning electron microscope (SEM), and microhardness measurements (Hv). X-ray diffraction (XRD) analysis suggests that the fraction of high-temperature phase decreases with silver substitution and after substituon of 0.03 the system shifted to the low-temperature phase. Scanning electron microscopy (SEM) examination reveals that both the number and size of the voids at the sample surface increase with Ag- doping rate. The critical temperatures were estimated from the temperature dependence of the ac susceptibility curves. We observed from the results that all the doped samples had a critical temperature in the range of 108-69 K. The Vickers hardness test applied to samples with five different load (0.294 2.942 N). The values of load dependent hardness increase with increasing Ag amount. Vickers microhardness, load independent hardness, Young's modulus, fracture toughness and yield strength values were calculated separately for doped and undoped samples. Experimental results of hardness measurements were analyzed using the Meyer's law, proportional sample resistance (PSR) model, modified proportional sample resistance (MPRS) model, Elastic-Plastic deformation model (EPD), and Hays-Kendall (HK) approach. Finally, the Hays-Kendall (HK) approach was determined as the most successful model describing the mechanical properties of our samples.