ESTUDIO DE TEXTURA EN CABLES DETi/MgB2

MELONE MAURO; SOBRERO CESAR; MALAMUD FLORENCIA; MALACHEVSKY MARÍA TERESA; SERQUIS ADRIANA

Congreso; Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales; 2018

En este trabajo, se utilizó el método Powder-in-Tube (PIT) para la conformación de un cable superconductor, con Ti como vaina y como núcleo una mezcla de 95 at% MgB2 con 5 at% SiC (20?30 nm). Se estudian las características microestructurales del polvo comercial de distintos lotes. Para determinar la textura cristalográfica de las vainas y de los núcleos, se miden figuras de polos incompletas empleando difracción de rayos X. Se estudian los resultados obtenidos, analizando la posible correlación de la textura del MgB2 con las propiedades superconductoras.Debido a la naturaleza frágil del MgB2, el método empleado para obtener cables superconductores es el llamado Powder-in-Tube (PIT)[1]. El MgB2cristaliza en la estructura tipoAlB2hexagonal (grupo espacial P6/mmm).Dichaestructura anisotrópica ha dado la motivación para investigar la formación de texturacristalográficamediante diferentes procesos de deformación. Varios grupos han estudiado la presencia de anisotropía en cintas laminadas de MgB2preparadas por PIT [2], con diferentes materiales de vaina yresultaimportante comprender si hay alguna dependenciaentre la anisotropía de ladensidad de corriente crítica (Jc), el tamaño de grano del polvo inicial y latextura cristalográfica del MgB2.Para los HTC la anisotropía en Jces grandey da lugar a weak-links. En el MgB2esmucho más baja,esto hace que no sea necesaria una fuerte orientación cristalina, sin embargo, puede permitir optimizar las propiedades superconductoras. En este trabajo, se busca estudiar textura cristalográfica de cables superconductores generados por PIT, con el fin de entender la formación de la misma y la relación existente entre la textura de la vaina y la textura del núcleo superconductor.Para la conformación de los cables superconductores, se utilizael método PIT conunavaina de Ti grado 2. Como núcleo, se utilizauna mezcla de 95 at% MgB2(Alfa Æsar) con 5 at% SiC (20?30 nm). Dicha mezcla se realizaen un molino de bolasen atmósferade Argón. Es necesario hacer una caracterización inicial de los polvos a ser utilizados para poder identificar las variables estructurales que puedan afectar después el proceso y las propiedades superconductoras finales.Se muestran en la figura 1 patronesde difracción de rayos Xtomado con Cu Kαde distintos polvos precursores deMgB2comerciales de dos lotes diferentes.Se realizó refinamiento Rietveld para cuantificar la cantidad de MgO y MgB4presente en la mezcla y el tamaño de cristalita.Elpolvo del lote A analizado en a Fig. 1izquierda presenta un tamaño de cristalita menor(60nm)y una presencia de un 4% de Mg0, mientras que el Lote B (derecha) presenta un tamaño de cristalita mayor(>100nm)y un 4% de MgB4sumado a un 4% de MgO. Por lo tanto el Lote A se presenta como el mejor candidato a utilizar, ya que su mayor grado de pureza ysu tamaño de grano menor aportan un mayor porcentaje de fase superconductora y un mayor grado de compactación, respectivamente.Figura1: Difractogramasrefinadosdel polvo precursor MgB2de dos lotes diferentes.Lote A (izquierda) y Lote B (derecha)Los cables se trefilana distintos diámetroscontrolando el paso entre trefila y trefila y considerando el porcentaje de deformación superficial acumulada. El tratamiento térmico es definido en función del material, el porcentaje de deformación superficialacumulada y la temperatura de formación de la fase hexagonal del MgB2[3].La textura cristalográfica de las vainas y de los núcleos de los cables,se determina mediante una reconstrucción de la ODF a partir de figuras de polos incompletas obtenidas empleando difracción de rayos X[4][5]. La figura 2 muestra,a modo de ejemplo, la textura determinada en muestras de MgB2envainado en Ti. La figuras de polo inversas 2.E y 2.F corresponden a unamuestra monofilamentariahexagonal trefilada; mientras que las figuras 2.G y2.H corresponden a unamuestra multifilamentariade 19 filamentos hexagonaleslaminada[6].Figura 2: Figuras de polo inversas de la vaina de Ti y el núcleo superconductor.A fin de estudiarlos resultados obtenidos, analizando la posible correlación de la textura del MgB2con las propiedades superconductoras,se utiliza un magnetómetro SQUIDmediante el cual se midenlazosde magnetización con el fin de determinar la Jcutilizando el modelo de Bean[7].Como ejemplo, en la Figura 3se puede ver que hay una gran diferencia en la Jc en las distintas direcciones, con el campo aplicado paralelo o perpendicular a la dirección de laminación, tanto en la muestra monofilamentaria como en la multifilamentaria. Estas diferencias se encuentranrelacionadas con la textura mostrada en la Figura 2. Es posible a partir de estos análisis establecer alguna correlación entre la textura del polvo del núcleo con las propiedades superconductoras de este material.Figura 3: Jc en función del campo magnético aplicado en direcciones paralela y perpendicular para las muestras Multi (izquierda) y Monofilamentaria (derecha) a dos temperaturas (5 y 20 K).Agradecimientos:Los autores agradecen al CONICET (Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas) y ANPCyT (Agencia Nacional de Promoción de Ciencia y Tecnología). Pablo Vizcaino y SimónClaramonte.Referencias[1]J. Nagamatsu et.al.,Superconductivity at 39 K in magnesium diboride,Nature (London) 410 (2001) 63-64.(paper)[2]R. Flükiger, et. Al., Superconducting properties of MgB2 tapes and wires, Physica C 385(2003) 286-305.(paper)[3]A. Cabrera, Desarrollo de un cable multifilamentario de mgb2 envainado en una aleación de titanio, Master Thesis, Instituto Sábato, 2017.(Tesis)[4]F. Malamud, A. Moya. CAB. CNEA. Report No.: IT-ENGIN −FN −003.CN, 2014.(Informe)[5]A. Moya, F. Malamud. Procedimiento para la medición de figuras de polos. CAB. CNEA. Report No.: IT-ENGIN −FN−002., 2014.(Informe)[6]M. Melone, A. Cabrera, M. T. Malachevsky, F. Malamud, P. Vizcaino, D. Bianchi, A. Serquis, Texture characterization of powder-in-tube Ti/MgB2superconducting cables, Materials Today: Proceedings (en prensa)[7]G. Serrano, et al., High anisotropic critical current densities in MgB2 tapes,Journal of Physics: Conference Series. 97 (2008) 012129.ESTUDIO DE TEXTURA EN CABLES DETi/MgB2