Praseodim safsızlığının yüksek sıcaklık süperiletkenlerinin mekanik tasarım performansı ve morfolojik özellikleri üzerindeki etkisi
Influence of praseodymium impurity on mechanical design performance and morphological features of hightemperature superconductors
Yazar: NAİL KÖRPE
Danışman: PROF. DR. GÜRCAN YILDIRIM
Bolu Abant İzzet Baysal Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering
Dizin: Sertlik ölçme = Hardness measurement ; Süper iletkenlik = Superconductivity ; Young modülü = Young modulus

Özet:
Bu tez çalışmasında, standart katı hal reaksiyon yöntemi ile üretilen praseodim katkılı Bi-2212 seramik malzemelerin mekanik performans parametrelerinin, dayanıklı tetragonal fazın, yüzey morfolojisi görünümünün ve temel mekanik karakteristik özelliklerinin değişimi Vickers mikrosertlik (Hv) ve taramalı elektron mikroskopu (SEM) ile detaylı olarak incelenmiştir. Ayrıca, üretilen numunelerin elementel dağılımlar enerji-ayırımlı X-ray spektrometresi (EDX) yöntemi ile incelenmiştir. EDX deneysel sonuçları, hazırlanan tüm seramik materyallerin başarılı bir şekilde üretildiğini göstermektedir. Ayrıca x=0,02 Pr oranında hazırlanan Bi-2212 malzemesinin kristal yapısında maksimum bakır iyonları tespit edilmiştir. Yine, elde edilen Vickers mikrosertlik sonuçlarına göre Bi-2212 kristal sistemi için optimum Pr katkı oranı x=0,02 olarak bulunmuştur. Bu bağlamda, optimum katkı oranı varlığı Bi-2212 materyalinde kayma sistemlerinde artışa, yüzey bası artık gerilme bölgelerinin artmasına, kristal yapıda yabancı ve konakçı atomlar arasında yeni kimyasal bağ oluşumuna neden olmuştur. SEM ölçümleri, bu malzemenin diğer materyaller arasında en homojen yüzeye sahip olduğunu gösterdi. Yine, bu malzemenin en iyi kristal kalitesine, katmanlar arasında en iyi bağlantılara, pürüzsüz yüzey morfolojiye, büyük parçacık dağılımı ve yönelimine sahip olduğunu gösterdi. Kristal kalitede artış, gözenekli yapıyı azalttı ve taneler arasındaki etkileşimi de arttırmıştır.  Bu sonuçlar, optimum Pr katkılı Bi-2212 seramik materyalin, stres kaynaklı faz geçişini engelleyip dayanıklı tetragonal fazın gelişmesine neden olduğunu ve buna bağlı olarak da Bi-2212 seramik sisteminin en yüksek temel mekanik performans özelliği sunduğunu göstermektedir.

Abstract:
In this thesis study, the changes of mechanical performance parameters, durable tetragonal phase, surface morphology appearance and basic mechanical characteristics of praseodymium doped Bi-2212 ceramic materials produced by standard solid state reaction method were examined in detail by Vickers microhardness (Hv) and scanning electron microscope (SEM). has been examined. Additionally, the elemental distributions of the produced samples were examined by the energy-dispersive X-ray spectrometry (EDX) method. EDX experimental results show that all prepared ceramic materials were successfully produced. In addition, maximum copper ions were detected in the crystal structure of Bi-2212 material prepared at x = 0.02 Pr ratio. Again, according to the Vickers microhardness results obtained, the optimum Pr contribution rate for the Bi-2212 crystal system was found to be x = 0.02. In this context, the presence of optimum doping ratio has caused an increase in slip systems in the Bi-2212 material, an increase in surface compression residual stress regions, and the formation of new chemical bonds between foreign and host atoms in the crystal structure. SEM measurements showed that this material has the most homogeneous surface among other materials. Again, it showed that this material has the best crystal quality, best connections between layers, smooth surface morphology, great particle dispersion and orientation. The increase in crystal quality reduced the porous structure and increased the interaction between grains. These results show that the optimum Pr-doped Bi-2212 ceramic material prevents the stress-induced phase transition and causes the development of durable tetragonal phasing, and accordingly, the Bi-2212 ceramic system offers the highest basic mechanical performance feature.