Title

PROCESSAMENTO DO SUPERCONDUTOR Bi-2212 POR FUSÃO PARCIAL PARA LIMITADORES DE CORRENTE DE CURTO-CIRCUITO

PARTIAL MELT-PROCESSING OF Bi-2212 SUPERCONDUCTOR FOR FAULT CURRENT LIMITERS

Authorship

Polasek, Alexander; Saléh, Luís Antônio; Hering, Eduardo; Borges, Hortêncio; Rizzo, Fernando; Serra, Eduardo Torres; Lima, Jorge Henrique Greco

Polasek, Alexander

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Saléh, Luís Antônio

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Hering, Eduardo

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Borges, Hortêncio

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Rizzo, Fernando

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Serra, Eduardo Torres

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Lima, Jorge Henrique Greco

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DOI

10.5151/2594-5327-0159

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Abstract

Limitadores de Corrente de Curto Circuito à base de materiais supercondutores têm um enorme potencial de aplicação no setor elétrico. Os maiores protótipos em desenvolvimento empregam o supercondutor Bi2Sr2CaCu2O8+x (Bi-2212), na forma maciça. No presente trabalho, investigamos o processamento de blocos de Bi-2212 pelo método de fusão parcial. O pó precursor é prensado na forma de bloco, que é parcialmente fundido, seguindo-se um resfriamento lento e recozimento isotérmico. Foram realizadas análises por difração de raios-X, microscopia eletrônica de varredura e pelo método dos quatro pontos, em corrente contínua, para a medição de corrente crítica à temperatura do nitrogênio líquido (77 K). A fusão parcial produz a decomposição da fase Bi-2212 em líquido e fases sólidas. O resfriamento lento tende a promover a densificação do material e o crescimento de longos grãos texturizados de Bi-2212, o que favorece o transporte de corrente elétrica. Contudo, ocorre também a precipitação de fases secundárias que dificultam o transporte de corrente. Busca-se a otimização do processamento, visando-se aprimorar a microestrutura e as propriedades eletromagnéticas do material.

Superconducting Fault Current Limiters (SFCL) are very promising for electric power applications. Presently, the largest SFCL prototypes are based on bulk modules consisting of the Bi2Sr2CaCu2O8+x (Bi-2212) superconductor. In the present work, the partial melt-processing of Bi-2212 blocks is investigated. The precursor powder is pressed in order to form blocks, which are partially melted, further slow-cooled and then isothermally annealed. The samples were analyzed by means of XRD and MEV/EDS. The four-point method was employed to measuring the critical current at the liquid nitrogen temperature (77 K). Through partial melting, the Bi-2212 phase decomposes into liquid and solid phases. The slow-cooling step induces the densification of the material, as well as Bi-2212 grain growth and texturing. However, secondary-phases precipitation takes place, disturbing the current transport. Our main goal is the optimization of the process, aiming at the improvement of the microstructure and of the electromagnetic properties.

Keywords

Supercondutor; Bi-2212; Fusão parcial.

Superconductor; Bi-2212; Partial melting.