Relations entre propriétés physiques et analyse quantitative de la texture dans des supraconducteurs Bi-2212 massifs synthétisés en industrie par coulage-recuit

• Auteur / Autrice : Aline Dellicour
• Direction : Daniel Chateigner, Bénédicte Vertruyen
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chimie des matériaux
• Date : Soutenance en 2014
• Etablissement(s) : Caen en cotutelle avec Université de Liège
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale structures, informations, matière et matériaux (Caen ; 1992-2016)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de cristallographie et sciences des matériaux (Caen ; 1996-....)
• Jury : Président / Présidente : Philippe Vanderbemden
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Daniel Chateigner, Bénédicte Vertruyen, Philippe Vanderbemden, Luca Lutterotti, Isabel Van Driessche, Mark Rikel, Alain Pautrat
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Luca Lutterotti, Isabel Van Driessche

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayons X -- Diffraction

Neutrons -- Diffraction

Anisotropie

Texture

Analyse quantitative (chimie)

Supraconducteurs

Résumé

Les matériaux de Bi2Sr2CaCu2O8+δ sous forme de tubes et de rods synthétisés par Nexans sont connus pour atteindre d'excellentes performances malgré leur présumée faible texture. Une caractérisation complète de la texture sur ces matériaux a été effectuée à plusieurs échelles en utilisant la diffraction RX et des neutrons. Les mesures de texture ont confirmé que les échantillons sont faiblement texturés et présentent des différences entre les textures locale et macroscopique. L'investigation de l'effet de la texture sur les propriétés physiques a montré que la densité de courant critique est peu influencée par la direction de mesure contrairement à la résistivité à l'état normal qui est 2,3 fois plus grande le long de l'axe de l'échantillon que le long de la direction radiale. Ces observations sont qualitativement en adéquation avec les résultats de texture. Une étude quantitative basée sur la moyenne géométrique sur les tenseurs de résistivité a servi à comparer les données expérimentales de résistivité avec les valeurs calculées à partir des distributions d'orientations mesurées et de données obtenues sur monocristaux provenant de la littérature. Malgré les faibles texture, une grande fraction de l'anisotropie de résistivité observée est expliquée par les effets de textures, en raison de l'importante anisotropie entre la résistivité le long de l'axe c et celle dans les plans ab. Enfin, l'influence de l'oxygénation sur Tc et Jc a été étudiée. Tc en fonction du taux d'oxygène suit une courbe en forme de cloche. Jc est aussi influencé par le contenu en oxygène, toutefois, la valeur maximale de Jc n'est pas obtenue pour le même taux d'oxygène que la valeur maximale de Tc.

Superconducting Bi2Sr2CaCu2O8+δ tubes and rods manufactured at Nexans SuperConductors gmbh are known to achieve excellent performances despite apparently weak texture. A full texture characterization of the bulks has been performed at different scales, using X-ray diffraction and neutron diffraction. The texture experiments confirm that samples exhibit weak textures and reveal some differences between local and macroscopic texture. When investigating how the physical properties might be affected by texture, it was observed that the critical current density Jc is not much influenced by the direction of measurement, while the normal state electrical resistivity displays a ratio of 2. 3 between the resistivity along the sample axis and the resistivity along the radial direction. These observations are qualitatively consistent with the texture results. A quantitative study based on the geometric mean average of the resistivity tensor compares the experimental data with values calculated from the measured orientation distribution and literature single crystal data. It turns out that, despite the weak texture, a large fraction of the observed resistivity anisotropy is explained by texture effects, because of the very strong anisotropy between the resistivity along the c-axis and the resistivity in the ab-planes. Lastly, the influence of sample oxygenation on Tc and Jc has been studied. In these bulks, Tc as a function of oxygen content follows a bell-shaped curve, confirming literature results for other superconducting samples. Jc is also influenced by the oxygen content; interestingly, the maximum Jc is not obtained for the same oxygen content as the maximum Tc.