Mn, Al ve Zn katkılı MgB2 süperiletkenlerinin manyetik ve mekanik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of the magnetic and mechanical properties of Mn, Al and Zn doped MgB2 superconductors
Yazar: HASAN DURMUŞ
Danışman: PROF. DR. KEMAL KOCABAŞ
Dokuz Eylül Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2023
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Akı tutma = Flux pinning ; Üstün iletkenlik =

Özet:
Bu çalışmada nano boyutta alüminyum, çinko ve mangan katkı elementleri
magnezyum borür bileşiğine katkılanarak yapısal, süperiletkenlik ve mekanik
özellikleri üzerine etkileri incelendi. Katkı işlemi in-situ ve ex-situ yöntemleri
kullanılarak 850 °C de 2 saatlik ısıl işlem sonucunda yapıldı. Alüminyum katkısının
magnezyum borür bileşiğinin geçiş sıcaklığını baskıladığı ancak %1 oranındaki
katkının kritik akım yoğunluğu değerini yükselttiği bulundu. Aynı zamanda bu katkı
oranına ait örneklerin mekanik sertlik değerlerinde de iyileştirme görüldü. Çinko
katkısı, magnezyum borürün geçiş sıcaklığı üzerinde bir değişim yaratmadığı ancak
kritik akım yoğunluğunun artan çinko katkısıyla geliştirildiği bulundu. Aynı zamanda
çinko katkısının malzemenin mekanik sertliğini de sistematik olarak değiştirdiği
bulundu. Mangan katkısı ise diğer katkılara oranla yapısal bozulmalara neden olurken
manyetik doğası nedeniyle elektron çiftlerinin kırılmasına yol açarak hem geçiş
sıcaklığını hem de kritik akım yoğunluğu değerini önemli ölçüde baskıladığı bulundu.
Mangan elementinin yarattığı yapısal bozulma mekanik sertlik değerlerinin de
azalmasına yol açar. Sentezlenen tüm örneklerin mekanik özelliklerinin
incelenmesinde Hays-Kendall modelinin daha uyumlu olduğu bulundu. Katkısız
magnezyum borürün nokta tipi çivileme merkezi ile yönetildiği bulundu. Kritik akım
yoğunluğunda artış gösteren örneklerin hem nokta hem de üç boyutlu Δκ tipi çivileme
merkezinin etkisi altında olduğu bulundu.

Abstract:
In this work, nanoscale aluminum, zinc and manganese elements were added to
magnesium boride compound and their effects on structural, superconductivity and
mechanical properties were investigated. The additive process was carried out after 2
hours of heat treatment at 850 °C using in-situ and ex-situ methods. It was found that
the aluminum additive suppressed the transition temperature of the magnesium
diboride, but the 1% additive increased the critical current density. At the same time,
the mechanical hardness values of the samples belonging to this additive ratio were
also improved. It was found that the zinc additive did not cause a change on the
transition temperature of magnesium diboride, but the critical current density was
improved with increasing zinc doping. It was also found that the zinc additive
systematically changed the mechanical hardness of the material. It was found that
while manganese additive causes structural deterioration compared to other additives,
it significantly suppresses both the transition temperature and the critical current
density value by causing electron pair breaking effect due to its magnetic nature. The
structural deterioration caused by the manganese element also leads to a decrease in
mechanical hardness values. The Hays-Kendall model was found to be more suitable
model for the samples. It was found that pure magnesium diboride was managed with
a point-type pinning center. It was found that the samples showing increased critical
current density were under the influence of both point and three-dimensional Δκ-type
pinning centers.