Infiltration growth of textured YBCO ceramics with perforated structure: superconducting to microstructure relationship
Infiltration et croissance des céramiques YBa2Cu3O7-d texturées à structure perforée: relations microstructures et propriétés supraconductrices
Résumé
The superconducting oxide YBa2Cu3O7Δ (Y123), with its critical temperature of 92 K woke up with its discovery a great enthusiasm and continues to be the source of many works. Thanks to its good superconductive properties at the liquid nitrogen temperature (77 K) it seems to be very promising for the applications under magnetic field. In order to obtain higher critical current densities, it is necessary to increase their bulk density and to induce a preferential crystallographic orientation.
This work consisted of elaborating improved samples in term of superconducting properties. The conventional texture process induces cracks and porosities in the samples and requires addition of doping agents in order to improve materials properties. We have studied a new process named "infiltration and growth" as well as an original geometry "with thin walls". The characterizations carried out on this superconducting microstructures, concerning texture and properties are reported.
The optimization of the synthesis process consisted in understanding the mechanisms of infiltration and growth, then to seek the configuration and the composition giving of the most powerful samples. Critical currents densities close to 68 kA/cm2 under self field have been measured at 77 K.
The study of the perforated samples showed that, thanks to the artificial "holes", the microstructures are free of porosities and the samples cool more quickly. Concerning the oxygenation process of the samples this take place easier and its more homogeneous, compared to non-perforated pellets.
This work consisted of elaborating improved samples in term of superconducting properties. The conventional texture process induces cracks and porosities in the samples and requires addition of doping agents in order to improve materials properties. We have studied a new process named "infiltration and growth" as well as an original geometry "with thin walls". The characterizations carried out on this superconducting microstructures, concerning texture and properties are reported.
The optimization of the synthesis process consisted in understanding the mechanisms of infiltration and growth, then to seek the configuration and the composition giving of the most powerful samples. Critical currents densities close to 68 kA/cm2 under self field have been measured at 77 K.
The study of the perforated samples showed that, thanks to the artificial "holes", the microstructures are free of porosities and the samples cool more quickly. Concerning the oxygenation process of the samples this take place easier and its more homogeneous, compared to non-perforated pellets.
L'oxyde supraconducteur YBa2Cu3O7Δ (Y123) qui possède une température critique de 92 K a éveillé à sa découverte un grand enthousiasme et est la source de nombreux travaux. Grâce à ses bonnes propriétés supraconductrices à la température de l'azote liquide (77 K) il semble être le plus prometteur pour les applications sous champ magnétique. Pour obtenir des densités de courant critique élevées, il est nécessaire de les densifier et d'induire une orientation cristallographique préférentielle.
Ce travail a consisté à élaborer des échantillons plus performants en terme de propriétés supraconductrices. Le procédé conventionnel de texturation induit des fissures et de la porosité dans les échantillons et nécessite l'ajout de dopants pour améliorer ses propriétés. Nous avons étudié un nouveau procédé « infiltration et croissance » ainsi que la mise en forme d'une géométrie originale « à parois minces ». Les caractérisations effectuées sur la microstructure, la texture et les propriétés supraconductrices sont rapportées.
L'optimisation du procédé a consisté à comprendre les mécanismes d'infiltration et de croissance, puis à rechercher la configuration et la composition donnant des échantillons les plus performants. Des densités de courants critiques de l'ordre de 68 kA/cm2 en champ propre ont été mesurées à 77 K.
L'étude des échantillons perforés a montré que, grâces aux « trous » artificiels, les microstructures sont exempt de porosité, les échantillons se refroidissent plus rapidement et l'oxygénation est plus rapide et homogène comparé aux matériaux non perforés.
Ce travail a consisté à élaborer des échantillons plus performants en terme de propriétés supraconductrices. Le procédé conventionnel de texturation induit des fissures et de la porosité dans les échantillons et nécessite l'ajout de dopants pour améliorer ses propriétés. Nous avons étudié un nouveau procédé « infiltration et croissance » ainsi que la mise en forme d'une géométrie originale « à parois minces ». Les caractérisations effectuées sur la microstructure, la texture et les propriétés supraconductrices sont rapportées.
L'optimisation du procédé a consisté à comprendre les mécanismes d'infiltration et de croissance, puis à rechercher la configuration et la composition donnant des échantillons les plus performants. Des densités de courants critiques de l'ordre de 68 kA/cm2 en champ propre ont été mesurées à 77 K.
L'étude des échantillons perforés a montré que, grâces aux « trous » artificiels, les microstructures sont exempt de porosité, les échantillons se refroidissent plus rapidement et l'oxygénation est plus rapide et homogène comparé aux matériaux non perforés.
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