The diffusion of iron (Fe) in the superconducting MgB2 polycrystalline samples

Bu tezin asıl amacı MgB2 süperiletken külçe örneği içerisinde Fe difüzyonunun araştırılmasıdır. Demir difüzyonu farklı tavlama sıcaklıklarında farklı ısıl işlem süreleri için gerçekleştirildi. Fe difüzyonu için 50 micrometre kalınlığında Fe tabakası vakum altında metal buharlaştırmayla MgB2 üzerine kaplandı. Bu tezin kapsadığı deneysel çalışmalar iki kısma ayrılır. İlk bölümde, süperiletken MgB2 külçe örneklerde Fe difüzyon 650-900C sıcaklığı aralığında 1 saat ısıl işlem uygulanarak çalışılmıştır. Prenslenmiş ama hiçbir ısıl işlem yapılmamış (Set 1N) örnekler ile preslenmiş ve 800C'de 1 saat ısıl işlem yapılmış (Set 1S) olmak üzere iki set külçe MgB2 tabletler üzerine Fe kaplaması yapıldı. Fe difüzyonunun MgB2 kristal yapısı ve süperiletken özellikleri üzerine etkileri X-ışını difraksiyonu (XRD), taramalı elektron mikroskobu (SEM), kızılötesi spektroskopi (IR) ve özdirenç ölçümleri ile incelenmiştir. Her iki set malzemeler için demir difüzyon katsayısı c örgü parametresi ve oda sıcaklığı özdirenç değerleriyle hesaplandı. Bu sıcaklık aralığında demir difüzyonu katsayısının sıcaklığa bağlılığı Arrhenius denklemiyle tanımlandı. Beklendiği gibi tavlama sıcaklığının artmasıyla Fe difüzyon katsayısının arttığı bulunmuştur. Malzemeye demir difüzyonu sayesinde süperiletkenlik özellikler ve micro yapısında gözlenen iyileşmeler tartışılmıştır. İkinci kısımda, kaplama işlemi 800C'de 1 saatlık ilk sinterlemeli (Set 2S) ve ilk sinterlemesiz (Set 2N) külçe örneklere yapıldı. MgB2 süperiletken malzemeye demir difüzyonu 900C de 15 dakika, 30 dakika, 1 saat, 2 saat, 4 saat ve 8 zaman aralıklarında çalışıldı. Birinci kısıma benzer olarak, MgB2'nin kristal yapısı ve süperiletkenlik özelliklerine demir difüzyonu etkisi XRD, SEM ve özdirenç ölçümleriyle araştırılmıştır. Tavlama işlemi için Fe difüzyon katsayısı c örgü parametresi ve oda sıcaklığı özdirenç değerleriyle hesaplandı. Beklendiği gibi tavlama zamanının artmasıyla Fe difüzyon katsayısının azaldığı bulunmuştur. Sonuç olarak difüzyon katsayısının artan sıcaklıkla artması ve artan ısıl işlem süresi ile azalması süperiletken MgB2 malzemelerin ısıl işlem uygulamalarında dikkate alınmalıdır. Yüksek kaliteli süperiletken külçe, tel/şerit üretiminde düşük sıcaklık ve geniş zaman aralığında ısıl işlem yapılmalıdır.