Desenvolvimento da metodologia de fabricação de um fio supercondutor de MgB2

• Ano de defesa: 2018
• Autor(a) principal: Ribeiro, Eleazar José
• Tipo de documento: Dissertação
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Diboretos; Diboride; Dopagem; Doping; Fios supercondutores; Methodology of manufacturing; Metodologia de fabricação; MgB2; Superconducting wires
• Link de acesso: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/97/97135/tde-07082018-163732/

A descoberta da supercondutividade no diboreto de magnésio (MgB2) em 2001 com temperatura crítica (Tc) de 39 K e campo magnético crítico superior (Hc2) (H?c2 (0)) _ 40 (T), causou uma busca frenética por materiais leves com estruturas cristalinas semelhantes e constituídos por elementos simples, e com potencial para substituir os já estabelecidos Nb-Ti e Nb3Sn na fabricação de fios e fitas supercondutoras. Entretanto, apesar de apresentar alta Tc os valores de Hc2, para o MgB2, decaem rapidamente quando submetidos a um campo magnético externo, principalmente devido ao fraco aprisionamento das linhas de fluxo magnético no material. Além disso, o processo de deformação plástica do conjunto que contém o pó granular, constituído pelos metais utilizados como barreira de difusão e como estabilizador térmico e elétrico, é desafiador, pois há dificuldades devido ao endurecimento dos metais por trabalho a frio e à acomodação do pó supercondutor. O objetivo deste trabalho é desenvolver um processo para a fabricação de fios multifilamentares de MgB2, dopado com carbono sob a forma de grafite e com a adição de diboretos com estrutura cristalina semelhante à do MgB2, além da otimização dos processos de deformação mecânica, dos tratamentos térmicos intermediários e a caracterização das propriedades cristalográficas, microestruturais e supercondutoras do fio. A metodologia utilizada para a produção do fio é a Powder-In-Tube (PIT) ex-situ com: moagem do pó realizado em moinho de alta energia, dopagem química com grafite, adição de diboreto de vanádio (VB2), inclusão de magnésio em excesso e uso de ácido esteárico (C18H36O2) como agente controlador do processo. A deformação mecânica foi feita por meio de forjamento rotativo (Rotary Swage - RS). Os resultados finais sugerem que a rota utilizada para o processo de fabricação do fio multifilamentar de MgB2 dopado com grafite e com introdução de VB2, deve ser alterada para utilizar MgB2 produzido em laboratório a partir do magnésio e de boro puros, com certificado de pureza, com o uso da metodologia in-situ, em glove-box com atmosfera controlada e com teor de oxigênio e de umidade monitorados. O processo descrito neste trabalho aperfeiçoa metodologias apresentadas na literatura e garante a integridade do fio durante todo o processo de fabricação. Além disto, sugere-se a utilização de um material de reforço externo, tais como: ferro, Glidcop (Cu-Al 15) ou aço ixox (SUS 316L) para que o fio tenha maior resistência mecânica à tração e menor custo.