Mecanismos de crecimiento y desarrollo microestructural de cerámicas superconductoras texturadas

Este trabajo se ha enfocado hacia la obtención, optimización, estudio y caracterización microestructural de cerámicas superconductoras texturadas másicas de REBCO siendo RE; Y, Tm y Xenotima*, así como sus soldaduras. La técnica de crecimiento cristalino empleada ha sido la de solidificación direcci...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: Carrillo Fernández, Ana Esther
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2016
País:España
Institución:CBUC, CESCA
Repositorio:TDR. Tesis Doctorales en Red
OAI Identifier:oai:www.tdx.cat:10803/369045
Acceso en línea:http://hdl.handle.net/10803/369045
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:Superconductor
TSMTG
Microestructura
Microstructure
REBCO
Ciències Experimentals
548/549
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Puig i Molina, Teresa
Piniella Febrer, J. Francesc
Universitat Autònoma de Barcelona. Departament de Geografia
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description Este trabajo se ha enfocado hacia la obtención, optimización, estudio y caracterización microestructural de cerámicas superconductoras texturadas másicas de REBCO siendo RE; Y, Tm y Xenotima*, así como sus soldaduras. La técnica de crecimiento cristalino empleada ha sido la de solidificación direccional inducida por semilla, Top Seeding Melt Textured Growth (TSMTG). Con el objetivo de mejorar las propiedades microestructurales, físicas y mecánicas se han optimizado las diferentes variables en el crecimiento y la composición por medio del uso de aditivos secundarios (Y211, óxidos de Zr: BaZrO3 y YBa2ZrO5,5, RE, Ag, CeO2). Se han establecido diferentes modelos de crecimiento para muestras texturadas (TSMTG), ya que se ha producido una modificación en los mecanismos de crecimiento generada principalmente por los aditivos secundarios. Por un lado se han producido espectaculares procesos de arrastre/atrapamiento de partículas en los monodominios superconductores generados por la presencia de óxidos de Zr. Hecho que ha permitido obtener novedosas muestras de referencia (monodominios texturados maclados superconductores de YBCO libres de inclusiones de Y211 y de características comparables a un monocristal). Por medio de la adición de Ag a los materiales TSMTG con óxidos de Zr se han mejorado las propiedades mecánicas y superconductoras de estas muestras de referencia, al disminuir la densidad y propagación de grietas. De nuevo se ha obtenido una nueva muestra de referencia con inclusiones de partículas de Ag con una morfología elongada casi cilíndrica pero libre de inclusiones (Y211 y óxidos de Zr). Por otro lado se ha producido una espectacular redistribución iónica entre partículas atrapadas y la matriz superconductora en muestras REBCO texturado siendo RE: Tm y Xenotima. Generándose, de nuevo, novedosas muestras de referencia. Finalmente debido a la demanda de materiales texturados monodominio de grandes dimensiones y geometrías diversas que tengan una densidad de corriente crítica (Jc) elevada, buenas propiedades superconductoras y también mecánicas se han realizado innovadores procesos de uniones superconductoras complejas utilizando compuestos (TmBCO, compuestos de plata (YBCO/Ag (TSMTG) e YBCO/AG policristalino) como agentes soldantes puesto que su punto de fusión es inferior al del material REBCO. Ello ha permitido establecer un nuevo proceso de soldadura que permite obtener morfologías complejas. *Xenotima es una mezcla natural de tierras raras obtenida de Brasil. El contenido típico de esta mezcla natural es (% mol): 54% Y2O3, 14% Yb2O3, 11% Lu2O3, 10% Re2O3, 7% Dy2O3, 2% Tm2O3, 2% Ho2O3.
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Se han establecido diferentes modelos de crecimiento para muestras texturadas (TSMTG), ya que se ha producido una modificación en los mecanismos de crecimiento generada principalmente por los aditivos secundarios. Por un lado se han producido espectaculares procesos de arrastre/atrapamiento de partículas en los monodominios superconductores generados por la presencia de óxidos de Zr. Hecho que ha permitido obtener novedosas muestras de referencia (monodominios texturados maclados superconductores de YBCO libres de inclusiones de Y211 y de características comparables a un monocristal). Por medio de la adición de Ag a los materiales TSMTG con óxidos de Zr se han mejorado las propiedades mecánicas y superconductoras de estas muestras de referencia, al disminuir la densidad y propagación de grietas. De nuevo se ha obtenido una nueva muestra de referencia con inclusiones de partículas de Ag con una morfología elongada casi cilíndrica pero libre de inclusiones (Y211 y óxidos de Zr). Por otro lado se ha producido una espectacular redistribución iónica entre partículas atrapadas y la matriz superconductora en muestras REBCO texturado siendo RE: Tm y Xenotima. Generándose, de nuevo, novedosas muestras de referencia. Finalmente debido a la demanda de materiales texturados monodominio de grandes dimensiones y geometrías diversas que tengan una densidad de corriente crítica (Jc) elevada, buenas propiedades superconductoras y también mecánicas se han realizado innovadores procesos de uniones superconductoras complejas utilizando compuestos (TmBCO, compuestos de plata (YBCO/Ag (TSMTG) e YBCO/AG policristalino) como agentes soldantes puesto que su punto de fusión es inferior al del material REBCO. Ello ha permitido establecer un nuevo proceso de soldadura que permite obtener morfologías complejas. *Xenotima es una mezcla natural de tierras raras obtenida de Brasil. El contenido típico de esta mezcla natural es (% mol): 54% Y2O3, 14% Yb2O3, 11% Lu2O3, 10% Re2O3, 7% Dy2O3, 2% Tm2O3, 2% Ho2O3.This research work has been focused on obtaining Superconducting Melt Textured Composites REBCO being RE; Y, Tm and Xenotime*, growth process optimization and microstructural characterization has been analyzed and a new welding procedure has been developed leading to high quality joints. The crystal growth technique used has been Top Seeding Melt Textured Growth (TSMTG). In order to improve the microstructural, physical and mechanical properties has been optimized the different growth parameters and the initial composition of the precursor mixture by adding secondary additives (Y211, Zr-oxide: BaZrO3 and YBa2ZrO5,5, RE, Ag, CeO2). Different growth models for Melt Textured samples (TSMTG) have been established because it has been a change in growth mechanisms mainly generated by secondary additives. MTG YBCO composites free of Y211 precipitates homogeneously distributed within the matrix have been prepared by the addition of a Zr-oxide. This addition generates a spectacular drag effect/trapping of particles in the growth front. Has allowed obtain a novel reference samples (twinned superconductors MTG YBCO single domains free of Y211 inclusions and comparable to a single crystal characteristics). Through the addition of Ag to TSMTG Zr-oxides materials, mechanical and superconducting properties of these reference samples have been improved with decreasing density and crack propagation. Again a new reference sample with inclusions of Ag particles with an elongated cylindrical morphology but free of inclusions (Y211 and Zr-oxides) has been obtained. On the other hand there has been an important ionic redistribution, trapped particles in a superconducting matrix of MTG REBCO being RE: Tm and Xenotime. Generating, again, a novel reference sample. Finally due to the demand of large textured single domain materials with diverse geometries having high critical current density (Jc), good mechanical and superconducting properties have been made innovative processes of complex junctions using superconducting compounds (TmBCO, silver compounds (YBCO / Ag (TSMTG) and YBCO / polycrystalline Ag) as welding agents since its melting point smaller than the REBCO material. This has enabled a new welding process for obtaining complex morphology. * Xenotime is a natural mixture of rare earth from Brazilian origin. The typical content of this natural mixture is (mol %): 54% Y2O3, 14% Yb2O3, 11% Lu2O3, 10% Re2O3, 7% Dy2O3, 2% Tm2O3, 2% Ho2O3.Universitat Autònoma de BarcelonaObradors i Berenguer, XavierPuig i Molina, TeresaPiniella Febrer, J. FrancescUniversitat Autònoma de Barcelona. Departament de Geografia201620162016info:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/publishedVersion172 p.application/pdfapplication/pdfhttp://hdl.handle.net/10803/369045TDX (Tesis Doctorals en Xarxa)reponame:TDR. Tesis Doctorales en Redinstname:CBUC, CESCAEspañolL'accés als continguts d'aquesta tesi queda condicionat a l'acceptació de les condicions d'ús establertes per la següent llicència Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/es/info:eu-repo/semantics/openAccessoai:www.tdx.cat:10803/3690452026-06-14T12:46:07Z
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