Üstten tohumlamalı eriyik büyütme yöntemi ile üretilmiş YBaCuO tek kristal süperiletkeninin mekaniksel ve manyetik özelliklerinin incelenmesi
The investigation of mechanical and magnetic properties of YBaCuO single crystal superconductor fabricated by top seeded melt growth process
Yazar: CAFER MERT YEŞİLKANAT
Danışman: DOÇ. DR. UĞUR KÖLEMEN
Gaziosmanpaşa Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Fizik Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2010
Konu: Fizik ve Fizik Mühendisliği = Physics and Physics Engineering
Dizin: Kritik hal modelleri = Critical state models ; Manyetik duygunluk = Magnetic susceptibility ; Mekanik özellikler = Mechanical properties ; Süper iletkenlik = Superconductivity ; YBCO = YBCO

Özet:
Hacimsel YBCO süperiletkeni üstten tohumlamalı eritme büyütme yöntemi ile hazırlandı. YBCO süperiletkeninin kaldırma kuvveti ölçümleri sıvı azot sıcaklığında (77K) alansız soğutma (ZFC) ve alanlı soğutma (FC) yöntemleriyle alındı. Eksponansiyel kritik hal modeli kullanılarak, deneysel verilere uyan teorik hesaplamalar yapıldı. Deneysel veriler ile teorik veriler arasında iyi bir uyum gözlendi. Levitasyon işleminde meydana gelen kayıplar analiz edildi. Levitasyon kuvvetlerindeki değişimler malzemeye ilk giren manyetik alanındaki azalma ile ilişkilendirildi. Diğer yandan, malzeme ac alınganlık ölçümleriyle karakterize edildi. Ölçülen alınganlığının ac alan genliğine bağlı olduğu gözlendi. Ölçümlerden alınan temel harmonik değerleri Bean modeli kullanılarak karşılaştırıldı. Girme alanı için deneysel bir fonksiyon elde edildi. Teorik çözümlerle karşılaştırma yapmak için ac kayıpları sabit bir sıcaklıkta hesaplandı. Teori ile deneysel sonuçlar arasında iyi bir uyum gözlendi. Malzemenin mekaniksel özellikleri Nanoçentme tekniği ve yüksek sıcaklık mikroçentme aleti ile analiz ediledi. Berkovich nanoçentme testleri YBCO süperiletken numunesi üzerine, 10 ? 400 mN yük aralığında yapıldı. Sertlik (H) ve indirgenmiş elastiklik modülü (Er) Oliver ? Pharr metodu kullanarak elde edildi. Yük ? yerdeğiştirme eğrilerinden elde edilen hf/hmaks değerleri, izin kenarlarında çökmenin olduğunu ortaya koydu. hf/hmaks 'ın ortalama deneysel değerleri, literatürde rapor edilen kritik değerden (0,7) daha düşük bulundu. Bu sonuç AFM analizi ile doğrulandı. Numunenin termal aktivasyon enerjisi 0,0796eV olarak bulundu. Bu değerin literatürdeki çalışmalarla uyumlu olduğu belirlendi.

Abstract:
The superconducting bulk YBCO was prepared by the top-seeded melt growth. Levitation measurements have been carried out for both the zero-field-cooled (ZFC) and field cooled (FC) regimes at liquid nitrogen temperature (77 K). We also introduced the theoretical calculations exploiting critical state model to fit the experimental data. Experimental values were in good agreement with theoretical values. Losses in the levitation process in this system were analyzed. Changes in levitation force were attributed to decreases in the first penetration field. On the other hand, the produced sample was then characterized by AC susceptibility measurement. The measured susceptibilities showed a dependence on the ac field amplitudes. The measured fundamental susceptibility is compared by using Bean model. We obtained an empirical function for the penetration field. ac losses were calculated at the same fixed temperatures to compare theoretical solutions which showed a qualitative agreement between the experimental results. In addition, Mechanical properties of sample were investigated by nanoindentation technique and high temperature microindentation device. Berkovich nanoindentation test were carried out on bulk YBCO superconductor with the loads ranging from 10 to 400 mN. Hardness and reduced elastic modulus values calculated by using Oliver-Pharr model. hf/hm values obtained from load ?displacement curves also proved the sink-in at the edges of imprints. The average of experimental hf/hm values were lower than the reported critical value (0,7) in the literature, a result confirmed by AFM analysis. Thermal activation energy of sample was found to be 0.0796 eV. This value was in good agreement with works in the literature.