Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi

Safran, Serap; KAYA, NAKİ KAYA

doi:10.29109/gujsc.1079899

Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi

Naki KAYA, (T.C. İstanbul Arel Üniversitesi, Meslek Yüksekokulu, Optisyenlik Programı, İstanbul, Türkiye)

Serap SAFRAN (Ankara Üniversitesi, Fen Fakültesi, Fizik Bölümü, Ankara, Türkiye)

Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji

2 0

Yıl: 2022 Cilt: 10 Sayı: 2 Sayfa Aralığı: 273 - 285 Metin Dili: Türkçe DOI: 10.29109/gujsc.1079899 İndeks Tarihi: 29-07-2022

Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi

Öz:

Bu çalışmada hazır olarak satın alınan MgB2 tozları ile elementel Mg ve B tozlarının karışımı yolu ile elde edilen MgB2 numunelerinin ısıl işlem sayısının kristalografik ve mikrosertlik özellikleri üzerinde nasıl bir değişim meydana getirildiği karşılaştırmalı olarak incelenmiştir. Bu çalışma kapsamında hazır MgB2 tozları ve Mg-B tozları sitokiyometrik oranlarda karıştırılıp preslenerek 1’er gram halinde 4 adet tablete dönüştürülmüştür. Tabletler 1, 2, 3 ve 4 kez 670 OC’de 10 bar argon atmosferinde 60 dakika boyunca ayrı ayrı sinterlenip, kristalografik ve mikrosertlik analizine tabi tutulmuştur. Numune hazırlama aşamasında klasik katıhal reaksiyon yöntemi, kristalografik analizlerde, X-Işını Kırınım Yöntemi; Mikrosertlik analizlerinde, Vickers Yöntemi; Mikrosertlik modellemelerinde, Meyer’s Kanunu, Orantılı Numune Direnci Modeli (PSR), Hays-Kendall Yaklaşımı (HK) ve Elastik/Plastik Deformasyon Modeli (EPD) kullanılmıştır. Elde edilen analiz sonuçlarında tüm numunelerde MgB2’ye ait karakteristik piklerin baskın olduğu, genel olarak ısıl işlem sayısının artmasının numunelerde tanecik büyüklüğünü ve düzlemler arası mesafeyi azalttığı, örgü parametrelerinde ise genel bir artışa sebep olduğu görülmüştür. Aynı zamanda numunelerin mikrosertlik karakterini açıklamada en başarılı modelin Meyer’s Kanunu olduğu ve tüm numunelerin Çentik Boyut Etkisi (ISE) davranışı sergilediği gözlenmiştir.

Anahtar Kelime: MgB2 XRD Yöntemi

The Effect of Sintering Number on Crystallographic and Microhardness Properties of MgB2 Samples Obtained by Mixing Ready MgB2 Powders and Mg and B Powders

Öz:

In this study, it is investigated comparatively how the heat treatment number of MgB2 samples obtained by mixing the MgB2 powders purchased and elemental Mg and B powders changed on the crystallographic and microhardness properties. Within the scope of this study, ready-made MgB2 powders and Mg-B powders are mixed and pressed in cytoichiometric ratios and turned into 4 tablets of 1 gram each. Tablets are sintered 1, 2, 3 and 4 times at 670 OC in a 10 bar argon atmosphere for 60 minutes and subjected to crystallographic and microhardness analysis. Classical solid state reaction method in sample preparation, X-Ray Diffraction Method in crystallographic analysis; In microhardness analysis, Vickers Method; Meyer's Law, Proportional Sample Resistance Model (PSR), Hays-Kendall Approach (HK) and Elastic/Plastic Deformation Model (EPD) are used for microhardness modelling. The result shows that that the characteristic peaks of MgB2 are dominant in all samples, in general, increasing the number of heat treatments decreased the particle size and spacing between the planes in the samples, and caused a general increase in the lattice parameters. Meanwhile, it is observed that Meyer's Law is the most successful model in explaining the microhardness character of the samples and all samples exhibited Indentation Size Effect (ISE) behavior.

Anahtar Kelime:

Belge Türü: Makale Makale Türü: Araştırma Makalesi Erişim Türü: Erişime Açık

[1] Nagamatsu, J., Nakagawa, N., Muranaka, T., Zenitani, Y. and Akimitsu, J. (2001). Superconductivity at 39 K in magnesium diboride. Nature, 410, 6824, 63-64.
[2] Buzea, C., Yamashita, T. (2001). Review of superconducting properties of MgB2. Superconductor Science and Technology, 14, 115-146.
[3] Yamamoto, A., Ishihara, A., Tomita, M., Kishio, K. (2014). Permanent magnet with MgB2 bulk superconductor. Applied Physics Letters, 105(3):032601-032601-4.
[4] Rabbers, J.J., Oomen, M.P., Bassani, E., Ripamonti, G., Giunchi, G. (2010). Magnetic shielding capability of MgB2 cylinders. Superconductor Science and Technology, 23, 125003 (4pp).
[5] Patel, D., Matsumoto, A., Kumakura, H., Maeda, M., Kim, S-H., Liang, H., Yamauchi, Y., Choi, S., Kim, J.H., Hossain, Md., S. A. (2022). MgB2 Superconducting Joint Architecture with the Functionality to Screen External Magnetic Fields for MRI Magnet Applications. ACS Appl. Mater. Interfaces, 14, 2, 3418–3426.
[6] Wang, L., Chen, W., Li, C., Yan, G., Feng, Y., Zhang, P., Zhang, Y., Zhao, Y. (2022). Enhanced critical current density at high magnetic fields in MgB2 wire processed by in-situ spark plasma sintering. Journal of Alloys and Compounds, Volume 891, 162007.
[7] Jung, S.G., Pham, D., Han, Y., Lee, J.M., Kang, W.N., Kim, C., Yeo, S., Jun, B.H., Park, T. (2022). Improvement of bulk superconducting current capability of MgB2 films using surface degradation. Scripta Materialia, Volume 209, 114424.
[8] Wang, L., Chen, W., Li, C., Yan, G., Feng, Y., Zhang, P., Zhang, Y., Zhao, Y., (2022). Enhanced critical current density at high magnetic fields in MgB2 wire processed by in-situ spark plasma sintering. Journal of Alloys and Compounds, Volume 891, 162007.
[9] Xu, M., Kitazawa, H., Takano, Y., Ye, J., Nishida, K., Abe, H., Matsushita, A., Kido, G. (2001). Single crystal MgB2 with anisotropic superconducting properties. Applied Physics Letters, 79, 2779.
[10] Lee, S., Mori, H., Masui, T., Eltsev, Y., Yamamoto, A., Tajima, S. (2001). Growth structure analysis and anisotropic superconducting properties of MgB2 single crystals. Journal of the Physical Society of Japan, 70, 2255-2258.
[11] Yılmazlar, M., Terzioğlu, C., Doğruer, M., Karaboğa, F., Soylu, N., Zalaoğlu, Y., Yıldırım, G., Öztürk, Ö. (2014). Evaluation of Microstructural and Mechanical Properties of Ag Diffused Bulk MgB2 Superconductors. Journal of Superconductivity and Novel Magnetism, vol. 27, no. 1, pp. 77– 82, Jan.
[12] Öztürk, Ö., Aşıkuzun, E., Kaya, Ş. (2015). Significant change in micro mechanical structural and electrical properties of MgB2 superconducting ceramics depending on argon ambient pressure and annealing duration,” Journal of Materials Science: Materials in Electronics, vol. 26, no. 6, pp. 3840– 3852.
[13] Liang, K. M., Orange, G. and Fantozzi, G. (2004). Evaluation by Indentation of Fracture Toughness of Ceramic Materials. Journal of Materials Science, Vol. 25, pp. 207-214
[14] Kölemen, U. (2006). Analysis of ISE in microhardness measurements of bulk MgB2 superconductors using different models. Journal of Alloys and Compounds, 425, 429–435.
[15] Taylan Koparan, E., Savaskan, B., Ozturk, O., Kaya, S., Aksoy, C., Wang, J., Speller, S.C., Grovenor, C. R. M., Gencer, A., Yanmaz, E. (2016). Changes in mechanical and structural properties of Bi-2212 added MgB2 superconductors. J Mater Sci: Mater Electron, 27:6060–6070. DOI 10.1007/s10854-016-4531-4.
[16] Feng, Q. R., Chen, C., Xu, J., Kong, L., Chen, X., Wang, Y., Gao Z. (2004). Study on the formation of MgB2 phase. Physica C: Superconductivity, 411(1), 41-46.
[17] Suryanarayana, C., Norton, M. G. (1998). X-Ray diffraction a practical approach. (Birinci Basım). New York: Plenum Publishing Corporation, 212.
[18] Scherrer P, Bestimmung der inneren Struktur und der Gro¨ße von Kolloidteilchen mittels Ro¨ntgenstrahlen. Kolloidchemie Ein Lehrbuch, Springer, Berlin (1912), p 387–409.
[19] Altuntaş¸ G., Altuntaş¸ O., Bostan, B. (2021). Characterization of Al-7075/T651 Alloy by RRA Heat Treatment and Different Pre-deformation Effects. Trans Indian Inst Met. https://doi.org/10.1007/s12666-021-02369-5.
[20] Shein, I.R., Ivanovskiœ, A. L. (2002). Band Structure of ZrB2, VB2, NbB2, and TaB2 Hexagonal Diborides: Comparison with Superconducting MgB2. Physics of the Solid State, Vol. 44, No. 10, 2002, pp. 1833–1839.
[21] Shafi, P. M., Bose, A. C. (2015). Impact of crystalline defects and size on X-ray line broadening: A phenomenological approach for tetragonal SnO2 nanocrystals. AIP Advances 5, 057137.
[22] Quinn, J. B., Quinn, V. D. (1997). Indentation brittleness of ceramics: a fresh approach. Journal of Materials Science, 32, 4331-4346.
[23] Mott, B. W., 1956. Microindentation Hardness Testing, Butterworhs, London.
[24] Li, H., Bradt, R. C. (1996). The effect of ındentation-ınduced cracking on the apparent microhardness. Journal Material Science, 31, 1065.

APA	KAYA N, Safran S (2022). Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. , 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
Chicago	KAYA NAKİ KAYA,Safran Serap Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. (2022): 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
MLA	KAYA NAKİ KAYA,Safran Serap Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. , 2022, ss.273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
AMA	KAYA N,Safran S Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. . 2022; 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
Vancouver	KAYA N,Safran S Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. . 2022; 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
IEEE	KAYA N,Safran S "Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi." , ss.273 - 285, 2022. 10.29109/gujsc.1079899
ISNAD	KAYA, NAKİ KAYA - Safran, Serap. "Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi". (2022), 273-285. https://doi.org/10.29109/gujsc.1079899

APA	KAYA N, Safran S (2022). Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 10(2), 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
Chicago	KAYA NAKİ KAYA,Safran Serap Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 10, no.2 (2022): 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
MLA	KAYA NAKİ KAYA,Safran Serap Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, vol.10, no.2, 2022, ss.273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
AMA	KAYA N,Safran S Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2022; 10(2): 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
Vancouver	KAYA N,Safran S Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji. 2022; 10(2): 273 - 285. 10.29109/gujsc.1079899
IEEE	KAYA N,Safran S "Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi." Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 10, ss.273 - 285, 2022. 10.29109/gujsc.1079899
ISNAD	KAYA, NAKİ KAYA - Safran, Serap. "Hazır MgB2 Tozları ile Mg ve B Tozlarının Karışımı Yolu ile Elde Edilen MgB2 Numunelerinin Kristalografik ve Mikrosertlik Özellikleri Üzerinde Sinterleme Sayısının Etkisi". Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji 10/2 (2022), 273-285. https://doi.org/10.29109/gujsc.1079899