Growth rate effects on thin Bi2Sr2CaCu2O8+ textured rods

La incorporación de Ag en los compuestos de Bi-2212 ha demostrado ser un método adecuado para mejorar tanto las propiedades mecánicas, térmicas como eléctricas de estos materiales. Las propiedades finales dependen fuertemente de la cantidad de Ag añadida al sistema pero también del tipo de procesado que sufre. En el presente trabajo se realiza un estudio del efecto de la adición de Ag en materiales masivos Bi-2212 texturados mediante fusión zonal inducida por láser, con el objetivo de comprender el efecto de la adición de Ag en sistemas Bi-2212 que pasan totalmente por un fundido. Para ello se preparon muestras con diferentes contenidos en Ag (hasta el 40% en peso). Debido a la inmiscibilidad en estado sólido de la Ag y del Bi-2212, se ha utilizado un método de síntesis de estos materiales por medio de técnicas sol-gel para asegurar una buena homogeneidad y un tamaño de partícula reducido en la cerámica de partida. A partir de estos polvos se prepararon los precursores que posteriormente fueron transformados en materiales texturados tras pasarlos por un fundido inducido mediante láser. Posteriormente se analizan los cambios de las muestras en función del porcentaje de Ag, tanto antes como después de un recocido. Estos cambios se correlacionan con las propiedades mecánicas y eléctricas de las muestras. Palabras clave: Bi-2212, Fusión Zonal, Plata, Propiedades mecánicas. Ag addition effect on laser textured Bi-2212 samples abstractThe addition of Ag into Bi-2212 compounds has demonstrated to be a suitable method to improve both, the thermal and mechanical properties as well as the electrical ones. The final properties have been found to be in strong dependence of Ag content and the processing technique. In the present work the influence of Ag addition on Bi-2212 bulk materials grown from the melt, using a laser floating zone melting technique, has been studied. Samples with different Ag contents (0 to 40 wt.%) were prepared for this work. The Bi-2212 + x wt.% Ag powders have been prepared by a sol-gel method via nitrates to assure total cation solution, small particle size and good homogeneity in the mixture. Cylindrical precursors, fabricated from these powders, were used as feed in a LFZ melting installation to obtain textured Bi-2212/Ag composites. The effect of the Ag addition on the microstructure is analysed as a function of Ag content. The changes on the microstructure are also correlated with the mechanical and superconducting properties.Keywords: Bi-2212, Melting zone, Silver, Mechanical properties. INTRODUCCIÓNEl desarrollo de aplicaciones comerciales basadas en superconductores de alta temperatura crítica precisa el uso de técnicas que doten de textura a estos materiales para que se puedan conseguir valores de corriente crítica (I c ) suficientes para aplicaciones tecnológicas de potencia 1 . Los superconductores de la familia del Bi y, en particular, la fase Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+δ (Bi-2212) ha demostrado ser útil para numerosas aplicaciones de potencia cuando ha sido procesada adecuadamente. Entre las ...

Section: Resultados Y Discusiónunclassified

Efecto de la adición de Ag en Bi-2212 texturado mediante laser

Mora¹,

Sotelo²,

Amaveda³

et al. 2005

“…Los materiales estudiados en esta investigación fueron fibras superconductoras BSCCO 2212 altamente texturadas de aproximadamente 2 mm de diámetro y 10 cm de longitud fabricadas mediante fusión zonal inducida por láser (9). Como materiales de partida se utilizaron polvos de Bi 2 O 2 , SrCO 3 , CaCO 3 y CuO mezclados en cantidades adecuadas para obtener una estequiometría ideal.…”

Section: Materialesunclassified

“…En este trabajo se ha evaluado la resistencia mecánica en las direcciones longitudinal y transversal de fibras superconductoras BSCCO 2212 altamente texturadas fabricadas por fusión zonal inducida por láser (9). La caracterización mecá-nica se completó con la medida del módulo elástico y la resistencia a flexión.…”

Section: Introductionunclassified

Superconductores de alta temperatura crítica Bi2Sr2CaCu2O8+Î´ altamente texturados: propiedades mecánicas

Pastor¹,

Poza²,

Llorca³

2000

En este trabajo se han estudiado las propiedades mecánicas de fibras superconductoras Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+δ fabricadas por solidificación direccional inducida por láser y crecidas a distintas velocidades. Se realizaron ensayos de tracción directa e indirecta (ensayo brasileño para evaluar la resistencia a tracción en las direcciones longitudinal y transversal respecto a la de crecimiento. El módulo elástico de las fibras en la dirección longitudinal se obtuvo midiendo la frecuencia fundamental de resonancia en flexión y se realizaron ensayos de flexión para comparar con los resultados disponibles en la literatura. El trabajo se completa con el estudio de las secciones longitudinales y transversales del material sin ensayar y el análisis fractográfico de las probetas rotas. Las fibras resultaron altamente anisótropas siendo su resistencia en la dirección transversal muy baja, debido a la fractura por clivaje de los planos perpendiculares al eje c. El grado de anisotropía y la resistencia a tracción en la dirección longitudinal aumentaron al disminuir la velocidad de crecimiento mientras que la resistencia mecá-nica en la dirección transversal disminuyó. Este comportamiento se debió a diferencias en la distribución de la porosidad y a la alineación de los granos. Palabras clave: superconductores de alta temperatura crítica, propiedades mecánicas, anisotropía Textured Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+δ high temperature superconductors: mechanical propertiesThe mechanical properties of Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+δ superconductor fibres processed by laser-induced directional solidification at different growth rates were studied. Tensile and diametral compression (Brazilian test) tests were performed to analyse the longitudinal and transversal strength. The elastic modulus was determined using the flexural vibration resonance method. Flexure tests were also carried out to compare with the literature data. In addition, polished sections of the as-received fibres and the fracture surfaces of the broken samples were analysed in the scanning electron microscope. The fibres were highly anisotropic and the transverse fibre strength was very low due to the early failure by cleavage of the grains perpendicularly to the c axis. The degree of anisotropy and the longitudinal strength increased as the fibre growth rate decreased while the transverse strength followed the opposite trend. This behaviour was due to changes in the porosity and the alignment of the crystals along the fibre axis.Keywords: high temperature superconductors, mechanical properties, anisotropypalatino -sin sangrar -8 pt. -interlinea 10 INTRODUCCIÓNLa utilización de superconductores cerámicos de alta temperatura crítica (SCAT) en aplicaciones tecnológicas como limitadores de corriente o sensores de nivel en líquidos criogénicos está limitada por sus reducidas propiedades mecáni-cas. La resistencia a flexión de materiales superconductores YBa 2 Cu 3 O 7-δ (YBCO) fabricados por sinterización está comprendida entre 20 y 90 MPa y la tenacidad de fractura es del orden de 1.0-2.0 ...

“…The superconducting materials textured using this method, have very well aligned crystals, with their a-b planes parallel to the growth direction. With this alignment, and particularly in the case of the Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+δ (Bi-2212) superconductors, current flow can achieve very high values without resistive losses (4). Furthermore, these textured bulk materials have very interesting properties that allow developing current leads or fault current limiters.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

“…On the other hand, small Ag additions have shown to be very useful in order to raise considerably the low mechanical properties of these totally melt-processed materials (10,11). (4). The textured bars were obtained using a continuous power Nd:YAG laser (λ = 1064 nm), under air, at a growth rate of 30 mm/h and a relative rotation of 18 rpm between the seed and feed.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Barras texturadas de (Bi1.6Pb0.4)Sr2CaCu2O8+Î´ dopadas con Ag

Madre¹,

Amaveda²,

Mora³

et al. 2008

In this work, superconducting samples of (Bi 1.6 Pb 0.4 )Sr 2 CaCu 2 O 8+δ with Ag additions have been studied. (Bi 1.6 Pb 0.4 )Sr 2 CaCu 2 O 8+δ + x wt.% Ag (with x = 0, 1 and 3) powders were synthesized using a sol-gel method. The obtained powders were used as precursors to fabricate long textured cylindrical bars through a floating zone melting method. A drastic change on the microstructure has been found when comparing with undoped Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+δ samples. The results showed that electrical resistivity at room temperature, critical current as well as flexural strength are improved when Ag is added to these Pb doped samples, while critical temperature does not change. On the other hand, it has been found that samples with composition (Bi 1.6 Pb 0.4 )Sr 2 CaCu 2 O 8+δ + Ag shown E-I curves with very high sharpness values on the zone of the superconducting to normal transition, reaching n-values (E∼I n ) as high as 45 at 65K. Keywords: Superconductors, electrical properties, mechanical properties, Bi-2212, melting zone Barras texturadas de (Bi 1.6 Pb 0.4 )Sr 2 CaCu 2 O 8+δ dopadas con AgSe han preparado polvos cerámicos de composición (Bi 1.6 Pb 0.4 )Sr 2 CaCu 2 O 8+δ + x % Ag en peso (con x = 0, 1 y 3) mediante un proceso sol-gel. Estos polvos se han utilizado para fabricar precursores que se texturaron por medio del método de fusión zonal flotante. Se ha encontrado un gran cambio en la microestructura cuando se compara con muestras de composición pura Bi 2 Sr 2 CaCu 2 O 8+δ . Tanto la resistividad eléctrica a temperatura ambiente, como la corriente crítica, así como la resistencia a flexión se mejoran cuando la Ag se adiciona a estas muestras dopadas con Pb, mientras que no se observa cambio en la temperatura crítica. Por otra parte, se ha encontrado que las muestras de composición (Bi 1.6 Pb 0.4 )Sr 2 CaCu 2 O 8+δ + Ag presentan una gran pendiente de la curva E-I en la zona de transición entre el estado superconductor y el estado normal. Con estas composiciones, se han encontrado valores de n (E∼I n ) de hasta 45 a 65K.