Search

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 corr, 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 j

Des del descobriment de la superconductivitat d'alta temperatura (HTS), el desenvolupament tecnològic d'un cable superconductor d'alta corrent ha sigut una prioritat per aprofitar plenament les seves capacitats de transport corrent elèctric. Les cintes superconductores basades en el material YBa2Cu3O7-ɗ (YBCO) (o 'coated conductors', CC), han assolit els requisits necessaris per a la demanda d'energia i la producció de cables superconductors de segona generació (2G). Aquests cables es basen en una arquitectura en la qual una pel·lícula de material superconductor creix epitaxialment sobre un substrat metàl·lic texturat. Noves tècniques emprades en la producció de cables superconductors 2G, com la deposició de solucions químiques (CSD), han esdevingut una alternativa degut al menor impacte econòmic en la seva fabricació vers les tècniques tradicionals de deposició de vapor que necessiten de sofisticats sistemes d'alt buit. A més, permet una fàcil escalabilitat i per tant és una forma d'obtenir cables superconductors comercials competitius. No obstant això, per aconseguir el màxim potencial de cara a les aplicacions és bo tenir en compte un altre requisit abans de enfrontar-se als processos de deposició a gran escala. Aquest requisit implica la introducció controlada d'una densitat de defectes que permeti la millora de la conducció de corrent en presència d'un camp magnètic. Les capacitats de transportar corrent milloren si s'aconsegueix controlar la presència de defectes nanomètrics dins la matriu superconductora els quals actuen com a centres d'ancoratge de vòrtex magnètics. Per tant, la investigació de l'estructura atòmica dels defectes és crucial per a la comprensió de l'eficiència d'aquests superconductors. Aquesta tesi es centra en la investigació i caracterització dels defectes responsables de la millora de les propietats superconductores, així com el seu origen, evolució i interacció, mitjançant la Microscòpia Electrònica de Transmissió en mode d'escaneig (STEM, Since the discovery of high-temperature superconductivity (HTS) in cuprate materials, efforts have focused on developing a high-current superconducting wire technology to fully exploit their fundamental current-carrying capability. Superconducting YBa2Cu3O7-ɗ (YBCO) based tapes, referred to as coated conductors (CCs), have achieved the needed requirements for the power demand and production of second generation (2G) superconducting wires. These wires are based on an architecture where a coating of a superconducting film grows epitaxially onto a biaxially textured substrate. The techniques used in the production of 2G superconducting wires have given new alternatives, like chemical solution deposition (CSD), where the main advantage is a lower economic impact in its fabrication compared to the vapor deposition techniques that needs of sophisticated high vacuum systems. Furthermore, it allows for an easy scalability and thus it is a way to obtain competitive commercial superconducting wires. However, to achieve the maximum potential of applications is good to consider another requirement before facing the large scale deposition processes. This requirement implies the controlled introduction of a density of defects allowing the enhancement of the flux pinning when applying magnetic field. Current-carrying capabilities are strongly enhanced if well-controlled nanometric defects are present inside the epitaxial superconducting matrix acting as vortex pinning centers and preventing resistive loses. Therefore, the investigation of the atomic structure of individual defects is thus critical to the understanding of the flux pinning efficiency of these HTS superconductors. This thesis is focused in the detailed investigation and characterization of the particular defects in the material responsible of the strong enhancement of the superconducting properties, as well as its origin, evolution and its complex interaction, by means of the aberration-corrected Scanning Transmissio