Malik asit (C4H6O5) katkılı MgB2 süperiletkeninin mekaniksel özellikleri
The mechanical properties of MgB2  superconductor with malic acid (C4H6O5) addition
Yazar: SADIK ERYILMAZ
Danışman: PROF. DR. UĞUR KÖLEMEN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu çalışmada ağırlıkça farklı miktarlarda (0, %2 ve % 4) Malik asit içeren MgB2 süperiletkeni katıhal tepkime metodu kullanılarak üretildi. Numunelerin mekaniksel özellikleri Berkovich uçlu ultra dinamik nano çentik testi kullanılarak karakterize edildi. 100, 200, 300, 400 ve 500 mN yükler uygulanarak çentme testlerinden yük-girme derinliği eğrileri elde edildi ve daha sonra mekaniksel özelliklerin (sertlik ve elastisite modülü) belirlenmesi için Oliver-Pharr yaklaşımı kullanıldı. Çentik deneylerinden elde edilen sertlik ve elastisite modülü değerlerinin yükün artması ile birlikte azaldığı şeklinde yüke bağlı bir davranış gösterdiği tespit edildi. Malzemelerin gerçek sertlik değerleri Geliştirilmiş Orantılı Numune Direnci (GOND) modeli ile hesaplandı. Malzemelerin gerçek sertlik değerleri sırasıyla, katkısız MgB2, %2 katkılı MgB2 ve %4 katkılı MgB2 için, 1.15 GPa, 1.98 GPa ve 1.66 GPa bulundu. Malik asit (C4H6O5)  katkısı ile birlikte sertlik ve indirgenmiş elastisite modülü değerlerinde bir artış gözlendi. İndirgenmiş elastisite modülü değerleri sırasıyla, katkısız MgB2, %2 katkılı MgB2 ve %4 katkılı MgB2 için, 35.4-24.27 GPa, 62.37-52.22 GPa ve 52.37-34.13 GPa aralıklarında elde edildi. Elde edilen sonuçların literatürde diğer yöntemlerle üretilen malzemelerin sertliklerine göre daha düşük olduğu ve böylece bu çalışmada üretilen malzemelerin esnek olmalarını gerektiren tel, şerit ve ince film gibi malzemelerin üretiminde kullanılmasının uygun olduğu önerilebilir. Ayrıca, yük girme derinliği eğrilerinden yapılan hesaplamalar sonucunda MgB2 numunesinin iç sürtünme miktarlarının Malik asit miktarının artması ile birlikte arttığı gözlendi. İlk ve 14'üncü döngüler arasında elde edilen iç sürtünme değerleri katkısız MgB2 için 0.0256' dan 0.0067' e, %2 katkılı MgB2 için 0.0432' den 0.0143' e ve %4 katkılı MgB2 için 0.0444' den 0.0161' e kadar değişmiştir.

Abstract:
In this research, MgB2 superconductors including different amount of malic acid (0, 2 and 4 wt.%) were prepared by using solid state method. Mechanical properties of the samples were characterized by using a dynamic ultra nano indentation test with Berkovich tip. The load-penetration depths with the loads of ranging 100, 200, 300, 400 and 500 mN were obtained from the indentation tests, and then analyzed using Oliver-Pharr approach in order to determine the mechanical properties, namely hardness and reduced elastic modulus. The indentation experiments revealed that the hardness and reduced elastic modulus exhibited peak-load dependence, in other words, decreased with increasing load. The true hardnes values were calculated by Modified Proportional Specimen Resistance (MPSR) Model. The true hardness values were found to be 1.15GPa, 1.98GPa and 1.66 GPa for undoped MgB2,  doped MgB2 with 2% and 4%  malic acid, respectively. It was also observed that the change of indentation hardness and reduced elastic modulus values showed an increasing trend with Malic Acid (C4H6O5) addition. Elasticity modulus values were obtained between 35.4-24.27 GPa, 62.37-52.22 GPa and 52.37-34.13 GPa for undoped MgB2, doped MgB2 with 2% and 4% malic acid, respectively. The obtained results of hardness values were lower than those obtained using other models in the literature to produce materials, thus, the produced materials in this study could be suggested that they are useful in producing materials such as wire, tape, and thin film required being flexible. Moreover, we found that internal friction of the MgB2 samples, which was calculated form load-penetration depth, increased with increasing amount of malic acid. Internal friction values obtained through the first to 14th cycle ranged from 0.0256 to 0.0067 for undoped MgB2, 0.0432 to 0.0143 for doped MgB2 with 2% and 0.0444 to 0.0161 for   4% malic acid.