Propriedades mecânicas de junçoes supercondutoras de YBCO

Abstract

Resumo: Neste trabalho foram estudadas as propriedades mecânicas de junções supercondutoras de YBa2Cu3O7??x (YBCO). As junções foram produzidas usando um fino pedaço de YBCO com 15% de prata na sua estrutura (YBCO/Ag) entre duas peças de YBCO texturizado, composto de YBa2Cu3O7??x (Y123) e partículas da fase Y2Ba1Cu1O5??x (Y211). O YBCO/Ag tem seu ponto de fusão reduzido em cerca de 40_C em relação ao YBCO. O conjunto, no qual o agente soldante (YBCO/Ag) está disposto entre as peças de YBCO a serem soldadas, é aquecido até uma temperatura pouco maior que a de fusão do agente soldante e então _e lentamente resfriado quando então ocorre o processo de fusão das peças. As propriedades mecânicas foram estudadas por nanoindentação com penetradores Berkovich e canto de cubo, este último utilizado para gerar as trincas na superfície do material. Os valores das propriedades mecânicas são similares ao longo das regiões da amostra e não sofrem uma alteração significativa em relação aos valores obtidos antes de sofrerem o processo de soldagem. O valor médio do módulo de elasticidade da junção é 210±13 GPa. A dureza da junção, medida na carga de 400 mN, possui valor de 10±1 GPa. Na região da borda na peça soldado foi observada uma concentração maior do Y211, na qual os valores das propriedades mecânicas são menores que do Y123. O módulo de elasticidade e a dureza de uma região com maior concentração de Y211 são 150±9 e 5,5±1 GPa respectivamente. A analise fractográfica das penetrações geradas por nanoindentação utilizando um penetrador canto de cubo foi realizada pelas imagens obtidas pela técnica de microscopia eletrônica de varredura(MEV). A análise fractográfica mostrou comportamento similar em todas as amostras, sendo visível a presença de trincas laterais e radiais ao redor da impressão residual deixada pelo penetrador. A tenacidade à fratura foi determinada à partir do comprimento das trincas radiais, sendo que o valor médio obtido ao longo da amostra é 1,2±0,2 MPam1=2.

Abstract: The mechanical behavior of YBCO junction was studied in the present dissertation. The welded sample was processed using YBCO with 15 wt% Ag (YBCO/AG) a welding agent. YBCO/Ag has a melting point approximately 40C lower than YBCO. A small piece of textured YBCO/Ag was sandwiched between two pieces of textured YBCO. In the sequence the system was heated above melting point of the welding agent. The sample was cooled slowly to produce the joint. The mechanical properties were measured by the nanoindentation technique using Berkovich and cube-corner tips. The cube-corner tip was used to nucleate radial cracks since the threshold load is lower than of a Berkovich tip. The mechanical properties values determined in YBCO junctions are similar along the sample. Lower values were measured in regions where particles of the Y211 phase were present. The elastic modulus and hardness values of the Y123 are 210±10 GPa and 10±1 GPa respectively. The elastic modulus and the hardness values of the Y211 regions are 150±9 GPa and 5,5±1 GPa, respectively. Fractograph analysis showed radial and lateral cracks around the tip residual impression. Fracture toughness of the Y123 phase value on the welded sample measured from radial cracks is 1,2±0,2 MPam1=2.