Serrano, Germán (2005) Optimización de las propiedades superconductoras en alambres y cintas de MgB_2 para la obtención de altos campos magnéticos / Optimization of superconductivity properties in MgB_2 Wires and tapes to generate high magnetic fields. Maestría en Ciencias Físicas, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
En este trabajo presentamos un estudio de los efectos del dopaje, los tratamientos térrmicos y mecanismos de deformación, sobre la microestructura y las propiedades superconductoras en alambres y cintas de MgB_2, preparados por el método PIT.Observamos que el dopaje con nano-SiC, incrementa la densidad de corriente crítica (J_c) y el campo crítico superior (H_c2).El uso combinado de este dopaje con un tratamiento térmico final con presión isostática (Hot Isostatic Pressing, HIPing), produce muestras con alta densidad, incrementando de esta manera la J_c. Estudiamos además la influencia del número y temperatura de los tratamientos térmicos intermedios (TTI), realizados durante la fabricación de alambres y cintas.En este caso observamos que los TTI hechos a bajas temperaturas (<650^oC), producen alambres y cintas con una mejor microestructura que los realizados a temperaturas altas. Además encontramos que al aumentar el número de tratamientos a altas temperaturas se degrada tanto la microestructura como los valores de J_c.En el caso de la vainas Ti, encontramos que las propiedades medidas por magnetización son mayores que las hechas por transporte (dos ordenes de magnitud), lo que nos indica problemas de fracturas macroscópicas. Por otro lado, pudimos fabricar cintas con excelentes Jc (del orden de 10^4A/cm^2 a 4K y 7T), similares a las muestras hechas con HIPing, donde observamos además una alineación de los granos, a causa del laminado.Se observó cierto grado de anisotropía en la J_c, tanto por transporte y como en magnetización, a distintas temperaturas entre 4 y 26K, al igual que en el H_c2. El factor de anisotropía en la J_c aumenta conforme lo hace el campo aplicado, en el caso del H_c2 observamos que la anisotropía se mantiene constante en temperatura en un valor de H_c2\\/H_c2⊥ #approx#1.2. Por último, observamos que el dopaje con nanotubos de carbón incrementa el H_c2 sobre todo a temperaturas por debajo de los 5K.Este comportamiento fué predicho por Gurevich [45], cuando se afectan los coeficientes de scattering de las bandas electrónicas del M_gB_2 debido al dopaje.A partir de estos estudios, se pueden determinar los parametros de fabricación óptimos, tales como los tratamientos térmicos y mecanismos de deformación, que producen muestras con mejores propiedades microestructurales y superconductoras. Esto hace posible desarrollar alambres y cintas largos (decenas de metros) que tengan valores adecuados de J_c, H_c2, y H_irr altos, para la posterior fabricación de bobinas superconductoras
Resumen en inglés
We present, in this work, a study of the effects of doping, heat treatments and mechanisms of deformation, over the microstructure and superconducting properties of powder in tube (PIT) M_gB_2 wires and tapes. We observed that nano-SiC doping improves the critical current density (J_c) and the upper critical field (H_c2). The combined use of doping and Hot Isostatic Pressing (HIPing), produces samples with high density and improves J_c’s. We studied the influence of number and temperature of intermediate heat treatments (TTI), during the fabrication of wires and tapes. We observed that TTI made at low temperature (<650^oC), results in wires and tapes with better microstructure than those made at high temperature. Moreover, the increment of the heat treatments numbers at high temperature, decreases the quality of microstructure and J_c. In the study of sheaths materials, we observed that the J_c values measured by magnetization in Ti sheath samples are two order of magnitude larger than the values measured by transport, which indicates macroscopic fracture problems. On other hand, we fabricated tapes with excellent J_c values (10^4A/cm^2 at 4K and 7T), which are similar to those of samples made with HIPing. This tape presents some degree of grains alignment, as a consequence of rolling. We observed J_c anisotropy in both transport and magnetization measurements in a range between 4 and 26K, and the same effect in H_c2. The anisotropy factor in Jc increase with applied field, while the anisotropy in Hc2 is constant with temperature (H_c2\\/H_c2⊥ #approx#1.2). Finally, we observed that carbon nanotubes doping improves H_c2 and this effects is most important at temperatures below 5K. This increase in H_c2 was predicted by Gurevich [45], as an effect of modification in scattering coefficient between electronics bands of M_gB_2 by doping
| Tipo de objeto: | Tesis (Maestría en Ciencias Físicas) |
|---|---|
| Palabras Clave: | Alambres superconductores; Cintas superconductoras; Campos magneticos; Alambres; Superconducting wires; Magnetic fields; MgB2; Altas corrientes críticas; Nanotubes; Nanotubos; |
| Materias: | Física |
| Divisiones: | Aplicaciones de la energía nuclear > Tecnología de materiales y dispositivos > Caracterización de materiales |
| Código ID: | 60 |
| Depositado Por: | Administrador RICABIB |
| Depositado En: | 27 Abr 2010 10:23 |
| Última Modificación: | 27 Abr 2010 10:23 |
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