Karbon katkılandırılmış nano bor ilaveli bi-2223 süperiletken yığın ve tellerin üretimi ve karakterizasyonu
Preparati̇on and characteri̇zati̇on of carbon doped nano-boron added bi̇-2223 superconductor bulk and wi̇res
Yazar: HAMİT ÖZTÜRK
Danışman: PROF. DR. ALİ GENÇER
Ankara Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2017
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering

Özet:
Bu tez çalışmasında ilk olarak Bi-2223 faz stokiyometrisine uygun şekilde katıhal reaksiyon yöntemi ile BSCCO toz üretimi yapılmıştır. Elde edilen toz, kalıba dökülerek hidrolik pres yardımıyla preslenerek 1 gramlık yığın numune haline getirilmiştir. Toz haldeki BSCCO 1'er gramlık 4 farklı gruba ayrıldı. 1 gramlık tozlardan bir tanesine referans olarak kullanmak amacıyla katkılama yapılmamış, diğer üç toz malzemeye ise ağırlıkları oranına göre % 0,1; % 0,2; ve % 0,5 oranlarında karbon kaplı nano-bor (%2 C - %98 B) malzemesi ile katkılama yapılmıştır. Yığın haline getirilen numuneler toplamda 80 saat (40 + 40) ısıl işleme tabi tutulmuştur. Birinci ısıl işlem sonucunda ara öğütme ve tekrar presleme yapılmıştır. Yapılan katkılamanın, yapı içerisinde safsızlık oluşturarak akı çivileme mekanizması gibi davranıp kritik akımı artıracağı öngörülmüştür. Katkılama malzemesinin Bi-2223 malzemesi üzerine etkisi alınan Ac alınganlık, Manyetizasyon (M-H), Elektriksel Direnç (R-T), X Işını Difraksiyonu (XRD), Enerji dağılımlı spektroskopisi ve taramalı elekton mikroskop görüntüsü (SEM/EDS) ve sertlik ölçümleri ile incelendi ve öngörüldüğü şekilde malzemenin akım taşıma kapasitesini arttırdığı gerçekleştirilen ölçümler ile belirlenmiştir. 
İkinci olarak ise, BSCCO tel numune üretimi için kılıf malzemesi olarak farklı oranlarda Ag ve Ag-Cu alaşımı tüp borular kullanılmıştır. Kullanılan farklı kılıf malzemelerinin, tellere ait kritik akım yoğunluğu üzerine etkisi incelenmiştir. Tüp borulara doldurulmak amacıyla Bi-2223 faz stokiyometrisine uygun olacak şekilde katıhal reaksiyon metodu ile BSCCO toz üretilmiştir. Bu tozlar 5 farklı kılıf malzemelerine (Ag; %1Cu-%99Ag; %2Cu-%98Ag; %3Cu-%97Ag; %4Cu-%96Ag) dolduruldu (PIT-Powder in tube) ve çekilip uzatılarak tel haline getirildi. Bu teller 120 saat ısıl işleme tabi tutulmuştur. Üretilen tellerin Taramalı Elekton Mikroskop (SEM), Ac alınganlık ölçümleri ve Elektriksel Direnç (R-T)  ölçümleri alındı. Alınan ölçümler sonucunda en iyi etkinin %1Cu-%99Ag kılıflı tele ait olduğu belirlenmiştir.

Abstract:
In thıs thesis firstly BSCCO powder was produced by using solid state reaction method suitably Bi-2223 phase stochiometry. Obtained powder was tured into 1 gram bulk form with mould by using hydrolic press. Powder BSCCO was separated into 4 groups. One of them was prepared without any additions to use being e reference the other powder samples were prepared with addition which was carbon encapsulated nano-boron (2 % C - 98 % B)  in proportion to appropriately its weight 0,1 %; 0,2 %; 0,5 %. Samples which was turned into bulk form were exposured to two step annealing procedure as 40 hours and 40 hours. End of the first annealing procedure, bulk samples were regrinded and re-pressed. İt i was predicted that, additional material causes unpurity in the structure by acting as a pinning center so critical current will be increase. The effects of addition to Bi-2223 material was investigated by Ac susceptibility, Magnetization (M-H), electrical resistivity(R-T), X-ray difraction(XRD), Energy Dispersive Scanning Electron Microscopy(SEM/EDS) and microhardness measurements. As predicted before, it was determined that critical current density of material was increased by executed measurements.
Secondly, different type of sheath tubes which were Ag and Ag-Cu alloy were utilized for production of wire samples. The effect on critical current density of wire was investigated by using different sheathed materials. BSCCO powder was produced by solid state reaction method suitably Bi-2223 phase stochiometry to fill the tube. These powder was filled to 5 different tube (Ag; 1 % Cu – 99 % Ag; 2 % Cu – 98 % Ag; 3 % Cu – 97 % Ag; 4 % Cu – 96 % Ag) (PIT-Powder in tube) and extended with drawing to obtain wire form. Wires were exposured to 120 hours annealing process which was determined being an opmized duration. Produced wire were investigated by Scanning Electron Microscopy (SEM), Ac susceptibility and electrical resistivity (R-T) measurements. As a consequence of executed measurements, the best result was observed about 1 % Cu - 99 % Ag sheated wire.