Estudo de propriedades mecanicas em ceramicas supercondutoras com base em Bi-Sr-Ca-Cu-O dopadas com chumbo

Abstract

Resumo: Estudos realizados em cerâmicas supercondutoras com base em Bi-Sr-Ca-Cu-O, dopadas com chumbo, de acordo com a formula estequiometrica Bi2_xPbxSr2Ca2Cu30," mostraram que a introdução do chumbo altera as propriedades mecânicas do material, em particular a plasticidade. Usando um microdurometro Vickers, observou-se que a amostra com concentração de chumbo x = 0,4 possui a maior microdureza Vickers. Percebeu-se, ainda, com a utilização de um porosímetro de mercúrio, que nesta concentração houve uma redução drástica do volume de cada poro, mostrando que o chumbo melhorou o processo de sinterização, já que essa amostra ( x = 0,4 ) possui o menor intervalo em que 80 % dos poros se encontram ( 0,19 a 0,79 fim ). Através da microscopia ótica e eletrônica, na observação das fases, pode-se perceber a presença de duas fases principais: fase com propriedades isolantes e outra com propriedades supercondutoras. Uma fase menor, com propriedades birrefringentes, foi também observada tendo a sua maior concentração na amostra x = 0,2. O aumento da microdureza, atingindo o seu máximo na amostra com concentração x = 0,4, deve-se a redução do volume da fase com propriedades isolantes ( com uma dureza menor, conforme observado do polimento ), pois esta atinge o seu mínimo na amostra com a mesma concentração. Também, através da microscopia eletrônica, percebeu-se que a maior microdureza na amostra com concentração x = 0,4 não foi influenciada pela variação do diâmetro ou da forma dos cristais, já que todos possuem a forma de placas lamelares. Da literatura cientifica, sabe-se que a amostra com concentração x = 0,4 possui a menor resistividade, para uma certa temperatura, em relação as demais amostras. Deste trabalho, percebeu-se que isto deve-se ao processo de sinterização ( redução drástica do volume de cada poro ), aumentando, portanto, a adesão entre os grãos e da diminuição da fase com propriedades isolantes fazendo com que a resistência intergranular da amostra diminua. Foram realizados também ataque químico, com acido acético e agua, na verificação da diferença de solubilidade das fases presentes. Observou-se que demais. Foi observado também sobre as superfícies das amostras o aparecimento de uma película, produto da reação do acido com a amostra. O diâmetro destas diminuiu ate que na concentração de chumbo x = 1,0 não houvesse mais reação. Novos estudos estão sendo realizados com o objetivo de verificar a natureza destas.

Abstract: Investigations performed in superconducting ceramics based on Bi-Sr-Ca- Cu-O, doped with lead, according to the stoichiometric formulae Bi2-xPbI Sr2 Ca2Cu3Oy, demonstrated the insertion of lead alters the mechanical properties of the material, particularly the plasticity. When employing an Hardness Testing, it was observed that the sample with a lead concentration of x = 0.4 holds the highest Vickers microhardness. It was also noticed, when using a mercury porosimeter, that on this concentration there was a drastic reduction of the volume of each pore, evincing the lead enhanced the sinterization process, considering that the sample with a lead concentration of x = 0.4 holds the minimum interval in which 80 % of the pores meet ( 0.19 a 0.79 /zm ). Through optical and electronic microscopy, one can notice the presence of two main phases: a phase presenting isolating properties and another with superconducting ones. A minor phase, with birefringent properties, was also observed showing its highest concentration in the sample x = 0.2. The increase in microhardness, reaching its top in sample x = 0.4, is due to the volume reduction of the phase with isolating properties ( with a lower hardness, as it was observed in the polishing ), for it reaches its minimum in the sample presenting the same concentration. Also, through electronical microscopy, it was noted the highest microhardness in the sample x = 0.4 was not influenced by the diameter variance or by the crystal shape, since they all present the shape of lamelars plates. From the scientific literature its known that the sample with concentration x = 0.4 holds the least resistivity to a certain temperature in relation to the other samples. From this task, it is remarkable to perceive this is due to the process of sintierization ( drastical reduction of the volume of each pore ), increasing, therefore, the adhesion among the grains and, also, to the diminution of the phase with isolating properties causing the reduction of the intergranular resistance of this sample. Chemical etching, based on acetic acid and water, have been performed in order to verify the solubility of the present phases. It was observed that the phase showing biref. ingent properties were much more soluble than the others. It was also observed the features of sheet, product of the reaction between the acid and the sample, on the surfaces of the samples. The diameter of these decreased until the moment when in lead concentration x = 0.1 there was no more reaction. New investigations are now in progress to verify the nature of these sheet.