CVD Yöntemi ile Karbon Katkılanmış Bor Kullanılarak Üretilen MgB2’nin Mikrosertlik Özelliklerinin İncelenmesi

Yıl 2020, Cilt: 8 Sayı: 1, 192 - 204, 23.03.2020

Naki Kaya , Şükrü Çavdar , Haluk Koralay

https://doi.org/10.29109/gujsc.661258

Öz

Bu çalışmada ülkemiz için stratejik bir öneme sahip olan bor elementi ile elde edilen ve teknolojik açıdan çok geniş ölçekli bir kullanım alanına sahip olan magnezyum diborür, kimyasal buhar biriktirme (CVD) yöntemi ile elde edilen karbon katkılanmış bor kullanılarak üretilmiştir. Öncelikle amorf nano bor tozları belirlenen optimum şartlarda, CVD yöntemi ile 90 dakika boyunca 700 oC’de etilen hidrokarbon kaynağı ve inert gaz akışı altında karbon katkılanmıştır. Karbon katkılanan amorf nano bor tozları belli stikiyometrik oranlarda tartılan magnezyum tozları ile karıştırıcıda karıştırılmıştır. Elde edilen karışım 2,5 gramlar halinde tartılıp manuel presleme yöntemi ile 4 adet tablete dönüştürülmüştür. Her bir tablet zirkonyum folyoya sarılarak, kapalı argon gazı altında 700-800-900 ve 1000 oC sıcaklıklarda sinterlenmiştir. Elde edilen numunelerin yapısal ve mekanik özellikleri incelenmiştir. Yapılan analiz sonuçlarına göre üretilen numunelerde MgB2’ye ait karakteristik piklerin baskın bir şekilde görüldüğü ve numunelerin mikro sertlik özelliklerini en iyi açıklayan modelin, Meyer yaklaşımı ve IIC (Çentik Kaynaklı Yarılma) yaklaşımı olduğu görülmüştür. Ayrıca tüm numunelerde RISE (Ters Çentik Boyut Etkisi) davranışının ortaya çıktığı saptanmıştır.

Anahtar Kelimeler

CVD, MgB2

Kaynakça

• [1] Yüksek Lisans Tezi, Tek Duvarlı Karbon Nanotüplerin Organik Güneş Pillerinde Elektrot Malzemesi Olarak Kullanılması, Osman Ürper, 2014.
• [2] Uzun G, Yagmur, S., Korkut, İ., Şeker U., “Hastelloy X Süper Alaşımının Tornalanmasında Kriyojenik İşlem Uygulanan PVD Ve CVD Kaplamalı Takımların Performansının İncelenmesi” (2017), Gazi Uni., J. Sci, Part C, 5(2): 231-239
• [3] Corrias, M., Caussat, B., Ayral, A., Durand, J., Kihnd, Y., Kalck, Ph. (2003). Carbon nanotubes produced by fluidized bed catalytic CVD: first approach of the process. Chemical Engineering Science, Vol 58, 4475-5582.
• [4] Kingston, C., T., Simard, B. (2003). Fabrication of Carbon Nanotubes. Analytıcal Letters,Vol. 36, No. 15, pp. 3119-3145.
• [5] Doktora Tezi, MgB2 Süperiletken Tellerde Alternatif Akım Kaybı Ve Akı Perçinleme Mekanizmaları, Serap Safran
• [6] Safran S., Karbon Kaplı Nano-Bor Kullanılarak Hazırlanan Süperiletken MgB2 Numunelerde Magnezyum Kaynağının Yapısal ve Elektriksel Özellikler Üzerindeki Rolü, (2018) Gazi Uni J. Sci, Part C, 6, 3, 715 - 720
• [7] Hernadi, K., Fonseca, A., Nagy, J., B., Bernaerts, D., Lucas, A., A., (1996). Fe-catalyzed carbon nanotube formation. Carbon 34, 1249.
• [8] Kong, J., Cassell, A., M., Dai, H., (1998). Chemical vapor deposition of methane for single-walled carbon nanotubes. Chem. Phys. Lett. 292, 567.
• [9] Fan, S., Chapline, M., Frankline, N., Tombler, T., Cassel, A., M., Dai, H., (1999). Self-oriented regular arrays of carbon nanotubes and their field emission properties. Science 283, 512
• [10] Li, W., Z., Xie, S., Qian, L., X., Chang, B., H., Zou, B., S., Zhou, W., Y., Zhao, R., A., Wang, G., (1996). Large-Scale Synthesis of Aligned Carbon Nanotubes. Science 274, 1701
• [11] Sen, R., Govindaraj, A., Rao, C., N., R., (1997). Carbon nanotubes by the metallocene route. Chem. Phys. Lett. 267, 276.
• [12] Chhowalla, M., Teo, K., B., K., Ducati, C., Rupesinghe, N., L., Amaratunga, G., A., J., Ferrari, A., C., Roy, D., Robertson, J., Milne, W., I., (2001). Gowth process conditions of vertically aligned carbon nanotubes using plasma enhanced chemical vapor deposition. Journal of applıed physıcs volume 90, number 10.
• [13] Kong, J., Alan, M., Cassell, H., D., (1998). Chemical vapor deposition of methane for single-walled carbon nanotubes. Chemical Physics Letters 292 1998 567–574.
• [14] Kumar, M., Ando, Y., (2010). Chemical Vapor Deposition of Carbon Nanotubes: A Review on Gowth Mechanism and Mass Production. Journal of Nanoscience and Nanotechnology Vol. 10, 3739–3758.
• [15] Franco, C., M., Ferreira, B., Santos, C., A., M., Ghiveldar, L., Filho, H., J., I., Machado, A., J.,S., (2004). Physica C 408, 130.
• [16] Kolesnikov, N., N., Kulakov, M., P., (2002). MgB2 Superconducting Wires: Basics And Applications. Physica C363, 166.
• [17] Rodrigues, D., Lucas, Jr., Silvaa, B., S., Vivian, C., V., Hellstromb, E., E., (2012). Superconducting properties of MgB2 with addition of other AlB2–type diborides and carbon sources, prepared using high energy ball milling and HIP. Physics Procedia 36 468 – 474.
• [18] Ansari, I., A., (2009). Study of dynamic behaviors for nano Fe-doped MgB2 superconductor via ac-susceptibility measurements. Ceramıcs International 451523-1527.
• [19] Tolendiuly, S., Fomenko, S., M., Dannangoda, G., C., Martirosyan, K., S., (2017). Self-Propagating High Temperature Synthesis of MgB2 Superconductor in High-Pressure of Argon Condition. Eurasian Chemico-Technological Journal 19 177-181.
• [20] Paranthaman, M., Thompson, J., R., Christen, D., K., (2001). Effect of carbon-dopıng ın bulk superconductıng MgB2 samples Physica C.
• [21] Tampieri, A., Celotti, G., Sprio, S., Caciuffo, R., Rinaldi, D., (2004). Study of the sintering behaviour of MgB2superconductor during hot-pressing Physica C: Superconductivity Volume 400, Issues 3–4, Pages 97-104.
• [22] Kim, C.,-J., Yi, J., H., Jun, B.,-H., You, B., Y., Park, S.,-D., Choo, K.,-N., (2014). Reaction-induced pore formation and superconductivity in in situ processed MgB2 superconductors. Physica C: Superconductivity Volume 502, Pages 4-9.
• [23] Yi, J., H., Kim, K., T., Jun, B.,-H., Sohn, J., M., Kim, B., G., Joo, J., Kim. C.,-J., (2009). Pore formation in in situ processed MgB2superconductors. Physica C: Superconductivity Volume 469, Issues 15–20, Pages 1192-1195.
• [24] Bekteş, M. (2004). Fe-Mn Alaşımlarının Mikrosertlik Ölçümleri, Yüksek Lisans Tezi, Süleyman Demirel Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Isparta.
• [25] 43. Awad, R., Abou-Aly, A., I., Kamal, M., Anas, M., (2011). Mechanical Properties of (Cu0.5Tl0.5)-1223 Substituted by Pr. J. Supercond. Nov. Magn., 24: 1947-1956.