CH645043A5

CH645043A5 - Fil ou filament composite extrude et son procede de fabrication.

Info

Publication number: CH645043A5
Application number: CH53982A
Authority: CH
Inventors: M William Kyle Mcdonald
Original assignee: Teledyne Ind
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1982-01-29
Publication date: 1984-09-14
Also published as: ATA34182A; FR2499299A1; SE8200383L; CA1170407A; US4414428A; GB2092043B; BE891934A; DE3203222A1; GB2092043A; FR2499299B1; BR8200492A; JPH0444365B2; IT8219383A0; JPS57147807A; AT388317B; SE455427B; DE3203222C2; IT1149526B

Description

L'invention concerne un fil composite extrudé contenant un métal déployé ou foraminé servant soit d'élément de renforcement, soit de couche barrière ou de couche conductrice. Par métal déployé, on entend un métal qui a été déployé en vue de lui conférer une structure foraminée ou réticulée.

Antérieurement, les composites utilisées pour la production de tiges, de câbles ou de fils étaient fabriqués en stratifiant les métaux ou en les combinant d'une certaine manière, pour les amener ensuite aux dimensions finales.

A titre d'exemple, les procédés de fabrication de fils en alliages de niobium et d'étain, comportant des filaments fins continus, se sont révélés coûteux et peu fiables, du fait que des tiges de niobium sont utilisées pour former les filaments conducteurs. Les constituants présentent des diamètres de l'ordre de 3 mm ou plus, ce qui nécessite une réduction considérable de ce diamètre si l'on veut obtenir un fil composé de filaments d'un diamètre de 1 (i. Les fils sont habituellement fabriqués en plaçant les tiges de niobium dans une billette de bronze et en extrudant cette billette plusieurs fois pour obtenir un filament d'une certaine dimension au départ de la tige de niobium. Le fil produit est lié avec d'autres fils de manière à former un faisceau, et de nouveau extrudé. Dans un procédé de diffusion grâce auquel l'étain du bronze est diffusé dans le niobium, il se produit d'importants vides de Kirkendall dans le bronze lorsque les filaments de niobium sont de dimensions relativement grandes, supérieures à 10 |i. De tels vides de Kirkendall sont préjudiciables au fil.

En outre, comme les fils produits par ces procédés antérieurs sont composés de filaments individuels et distincts, et sont extrudés au départ d'un grand diamètre pour arriver au petit diamètre précité, les filaments ont tendance à se rompre durant le procédé de fabrication. Lorsque de tels filaments individuels se rompent, ils créent un affaiblissement de l'ensemble du fil et peuvent provoquer une rupture de celui-ci, ce qui diminue le rendement en produits utilisables.

Dans d'autres cas, des couches barrières sont prévues pour empêcher la diffusion des métaux réactifs à partir d'une zone, telle que le bronze/étain, dans une zone telle que le cuivre. Dans ce cas, la billette est formée en stratifiant circonférentiellement une couche barrière sur la tige centrale de la billette, entre les couches à protéger les unes des autres.

Dans les procédés courants actuellement mis en œuvre, il est nécessaire de fabriquer les billettes de fil par des extrusions multiples et d'arriver aux dimensions finales par étirage du fil à travers des matrices. Chacune de ces extrusions est très rude pour les filaments, et elle est en outre très coûteuse à réaliser. Il est par conséquent désirable de trouver un autre procédé de production de composites que l'on puisse traiter pour former des fils comportant des filaments fins d'alliage de niobium, ne présentant pas les inconvénients des procédés connus, c'est-à-dire le coût élevé et le risque de rupture des filaments.

Conformément à la présente invention, on a trouvé qu'on peut produire des composites métalliques d'une résistance plus élevée et d'une meilleure conductivité, en utilisant une couche constituant le composite sous une forme déployée ou foraminée. En particulier, on produit des fils ou des filaments, ou des fils à filaments multiples contenant un métal déployé ou foraminé comme barrière de diffusion, couche de renforcement ou supraconductrice, soit concentrique, soit semi-concentrique, sur la longueur du fil.

La présente invention permet de réaliser la fabrication de fils, filaments ou câbles, tiges et fils contenant des filaments multiples présentant eux-mêmes au moins une couche concentrique ou semi-concentrique d'un métal déployé ou foraminé, pur ou stratifié. Cette couche déployée ou foraminée peut être soit stratitiée avec une autre couche métallique, soit sous une forme pure ne renfermant aucune autre couche. Par semi-concentrique, on entend que, lorsqu'il existe au moins deux composants métalliques dans le fil ou le filament, la couche déployée ou foraminée peut être disposée en bandes longitudinales sur la longueur du fil, mais sans entourer complètement le fil.

Cette couche de métal déployé peut agir de trois façons. Elle peut agir comme couche de renforcement, comme barrière de diffusion entre deux couches susceptibles de réagir, ou comme couche elle-même supraconductrice. Lorsque la couche se comporte comme couche de renforcement, elle peut être à la fois sous une forme pure et sous une forme composite, c'est-à-dire stratifiée avec un autre métal, avant d'être utilisée dans la formation d'un fil. Sous cette forme, elle peut être réalisée à partir de Nb, d'alliages de Nb (NbTi), de Ta, d'alliages de Ta, de Ni, d'alliages de Ni, de V et d'alliages de V. Dans ce mode d'action, elle peut être une couche entourant complètement une couche interne du matériau du fil à extruder, ou bien disposée entre deux couches, ou encore se présenter sous forme de bandes qui ne sont pas en contact entre elles. Toutefois, la couche est toujours prévue sur la longueur du fil ou de la billette, de façon

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que les espaces ou les trous dans le métal déployé s'ouvrent selon le rayon du fil ou du filament.

Lorsque le métal déployé est utilisé comme filament supraconducteur, il peut être constitué par la totalité des mêmes métaux que lorsqu'il est utilisé lorsqu'il joue le rôle de matériau de renforcement, excepté pour les matériaux qui ne sont pas supraconducteurs. Il est également utilisé dans la structure dans toutes les configurations possibles précitées, spécifiées pour les matériaux de renforcement. Son emploi, à cet égard, comme supraconducteur est déterminé par les métaux qui l'entourent, utilisés dans la formation du fil ou du filament.

Lorsque le matériau métallique déployé est utilisé comme barrière de diffusion, il est réalisé à partir de Nb, Ta, V Ni ou d'alliages de ces métaux, séparément ou en combinaison. Ici encore, sa fonction de barrière de diffusion dépendra des autres métaux utilisés dans la formation du fil, de la billette ou du filament. Au moins deux autres métaux devraient être prévus lorsque le matériau est utilisé dans ce but.

Le métal déployé, stratifié avec un autre métal, peut être enroulé sur lui-même, à la manière d'un rouleau de gelée, afin de former une billette qui est ensuite extrudée en vue d'avoir des fils et des billettes qui peuvent être combinées en vue d'obtenir des conducteurs à filaments multiples. Il est également possible que le métal déployé, qu'il soit sous la forme stratifiée précitée ou sous une forme pure, puisse être enroulé autour d'un matériau formant l'âme, habituellement employé dans la formation d'une tige. Ce matériau formant l'âme peut avoir plusieurs fonctions, lesdites fonctions déterminant sa composition. Lorsque ce matériau formant l'âme agit comme stabilisant, il peut être formé à partir de cuivre ou d'aluminium. Lorsqu'il est utilisé pour l'incorporation d'éléments réactifs, il peut être formé à partir d'étain, de gallium, de germanium, d'aluminium, de silicium ou de combinaisons de ces éléments. Il peut être également formé à partir de cuivre, d'étain, de bronze, d'alliages cuivre/gallium/bronze ou d'alliages étain/cuivre à faible teneur en cuivre, c'est-à-dire à 13 % de cuivre. Lorsqu'elle est utilisée comme matériau de renforcement, l'âme peut être en laiton, bronze, cuivre renforcé, c'est-à-dire NbCu, Ni, alliages de Ni, c'est-à-dire CuNi, et alliages d'Al. Ici encore, la fonction de l'âme dépend du fil composite particulier formé. Il n'est pas nécessaire d'avoir toujours un matériau pour l'âme mais, dans certains cas, il est efficace pour l'une ou plusieurs des raisons précitées.

Dans la fabrication de ces fils ou filaments, on utilise fréquemment un matériau formant une matrice ductile. Ce matériau peut être le même que le matériau de l'âme, et peut être utilisé dans l'âme d'un fil. Il peut être également utilisé comme matériau avec lequel le métal déployé est stratifié, avant d'être enroulé autour d'une âme ou avant d'être enroulé sur lui-même à la manière d'un gâteau dit roulé, en vue de produire la billette à partir de laquelle le fil ou les filaments seront extrudés. Ce matériau peut encore être utilisé dans le gainage extérieur ou l'enveloppe de la billette. Comme son nom l'indique, le matériau confère de la ductilité à la billette, ductilité qui contribue à l'extrusion de cette billette.

Dans la fabrication d'une billette, on utilise souvent un matériau d'entourage ou de gainage, contribuant à l'étirage de la billette en fil ou filaments. Ce matériau peut être le cuivre, le nickel, l'aluminium ou le bronze contenant des matériaux réagissants, tels que l'étain, le gallium, le germanium, l'aluminium, le silicium et des combinaisons de ces éléments.

Plus particulièrement, dans la présente invention, on a trouvé que de nombreux problèmes se présentant dans les procédés antérieurs de production de composites, notamment de fils supraconducteurs constitués de filaments fins, peuvent être résolus en utilisant un métal déployé, par opposition aux tiges métalliques. Ce métal déployé présente de nombreux avantages par rapport aux procédés connus. Il permet d'obtenir une versatilité et une conception de composite largement accrues, des filaments beaucoup plus fins nécessitant moins de réduction, ainsi qu'un conducteur de section transversale uniforme, tout en conservant les avantages d'un filament fin unique. Ces avantages sont attribués à l'emploi d'un matériau de départ plus fin, nécessitant ainsi moins de réduction pour obtenir des filaments encore plus fins que suivant les procédé connus. En raison de la très faible dimension initiale du conducteur, les dimensions finales du supraconducteur peuvent être suffisamment fines pour permettre de courtes périodes de réaction, réduisant ainsi la formation de vides de Kirkendall et permettant l'utilisation des propriétés de ductilité des filaments extrêmement fins des composés métalliques cassants.

Grâce au présent procédé, on peut fabriquer un conducteur de grande longueur, composé de filaments fins, à un coût bien moins élevé que dans les procédés antérieurs, cela du fait que le matériau de départ est de très fines dimensions, ce qui requiert moins de réduction. Le risque de rupture étant moindre, il est possible, grâce au présent procédé, de produire de grandes longueurs ininterrompues de fils, ce qui est extrêmement difficile à obtenir en utilisant les procédés actuels.

L'invention sera maintenant décrite, uniquement à titre d'illustration, en référence au dessin annexé, sur lequel:

la fig. 1 est une vue en coupe transversale d'un produit stratifié constitué par une couche de métal plein et une couche de métal déployé;

la fig. 2 est une vue de dessus de la fig. 1, montrant la couche de métal déployé recouvrant la couche de métal plein;

la fig. 3 est une vue en coupe transversale d'une billette formée à partir du produit stratifié de la fig. 1, enroulé autour d'une tige de cuivre, et comportant un gainage de cuivre;

les fig. 4, 5, 6, 7, 8 et 9 illustrent diverses sections transversales de fils, de filaments ou de billettes obtenus par le procédé selon l'invention.

En se référant tout d'abord aux fig. 1 à 3, conformément à la fabrication de fils selon l'invention, une méthode consiste à partir d'un produit stratifié, tel que représenté aux fig. 1 et 2, dans lequel une couche de bronze 1 est recouverte d'une couche de niobium métallique déployé 2. La couche de bronze est utilisée pour fournir de l'étain au niobium. On a trouvé que l'étain peut diffuser de cette manière dans le niobium, de sorte que la couche de bronze est nécessaire pour que l'étain diffuse dans le niobium et produise Nb3Sn. Cette méthode présente la cinétique voulue pour la réaction de diffusion à l'état solide, du fait qu'il est plus difficile de placer l'étain sur le niobium pour obtenir le même résultat. Le bronze est de spécification courante et renferme habituellement de 10 à 14 % d'étain. Ce produit stratifié est ensuite enroulé à la manière d'un gâteau dit roulé, autour d'une tige à âme de cuivre désignée par 3, comme rer-pésenté à la fig. 3. La couche bronze/niobium 4 est enroulée autour de la tige de cuivre 3, puis gainée par une couche externe de cuivre 5, de manière à former une billette ayant la section transversale représentée à la fig. 3.

Le gainage de cuivre est utilisé pour faciliter la fabrication, en améliorant l'étirage du fil. Il confère en outre une stabilité cryogénique avec une haute conductivité thermique. Le fil peut ensuite être réduit et étiré suivant toute forme désirée de la section transversale, c'est-à-dire ronde, carrée, elliptique ou plate.

Il est également possible de produire une billette pour extrusion en un fil ou filament, dans laquelle aucun matériau d'âme n'est utilisé, le stratifié de la fig. 1 étant enroulé sur lui-même à la manière d'un gâteau dit roulé, et présentant une section telle que représentée à la fig. 4.

Les fig. 5 à 9 représentent différentes sections transversales de billettes, fils ou filaments qui ont été fabriqués pour des fonctions et des raisons diverses.

La fig. 5 illustre l'utilisation d'un métal déployé pur, non stratifié 6, enroulé autour d'une âme 3 similaire à la structure représentée à la fig. 3, et comportant un matériau de gainage 5. Cette section transversale illustre l'emploi du métal déployé, uniquement comme matériau de renforcement. Ce genre de structure est parfois utilisée pour produire des filaments solides, pouvant être utilisés conjointement avec des filaments conducteur, cela du fait que les filaments s

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conducteurs ne sont pas aussi solides, en raison des matériaux réagissants qu'ils contiennent. Dans ce cas, lorsqu'on forme un fil à filaments multiples, un câble ou une tige, certains de ces filaments sont uniquement des filaments de renforcement, ayant une section transversale analogue à la fig. 5, de manière à conférer de la résistance aux filaments conducteurs, tels que ceux représentés aux fig. 3, 4, 6, 7, 8 et 9.

La fig. 6 illustre l'utilisation d'un métal déployé pur 6 comme barrière de diffusion. Dans la coupe transversale du fil ou de la billette, on a représenté un matériau formant l'âme 3 et un matériau comprenant un produit réactif 4 formé de la même manière que celui de la fig. 3. La barrière de diffusion 6 empêche le matériau de la couche 4 de réagir avec le matériau de gainage 5, ce qui diminuerait l'aptitude de la couche de gainage à être un conducteur stabilisant. Au lieu de cela, le matériau réactif réagira avec le matériau constituant la barrière de diffusion, ce qui représente une réaction beaucoup plus lente.

La fig. 7 est une coupe transversale analogue à la fig. 6. Toutefois, la structure présente ici des bandes matériau formant barrière, tel que le bronze/phosphore 7, matériau qui empêche les produits réactifs de réagir avec la barrière de diffusion dans certaines zones, de manière à diminuer cette réaction. Cela est parfois avantageux lorsque, le matériau conducteur étant protégé, la diffusion du matériau réactif dans le métal déployé peut avoir pour conséquence que le métal déployé forme un anneau conducteur autour du matériau supraconducteur à l'intérieur. Lorsque ce phénomène se produit,

cela entraîne parfois un état connu sous le nom de saut ou de discontinuité de flux, qui peut se traduire par des pertes de résistance, ce qui produit un état instable dans le conducteur. Cela arrive habituellement plus facilement lorsqu'on utilise un courant alternatif au lieu d'un courant continu.

La fig. 8 est une coupe transversale d'une billette ou d'un fil, structure dans laquelle deux barrières de diffusion sont utilisées, si on le désire, pour protéger du matériau conducteur 4 non seulement le matériau de gainage, mais pour protéger également le matériau de l'âme de ce même matériau conducteur 4.

La fig. 9 illustre la coupe transversale d'une billette, dans laquelle le métal foraminé est découpé en bandes et incorporé dans une configuration en roulé prévue dans un matériau à matrice ductile.

L'invention sera encore décrite en se référant aux exemples ci-après.

Exemple I:

On réalise une billette ayant un diamètre extérieur de 6,03 cm et une longueur de 15,2 cm, cette billette étant formée d'un composite de niobium déployé sur du bronze, ce composite étant enroulé autour d'une tige de cuivre et étant gainé par une enveloppe de cuivre. La billette contient habituellement environ 8 % de Nb par section transversale et elle est transformée en un fil continu d'un diamètre de 0,05 cm par des procédés traditionnels, et amenée à réagir également par des procédés traditionnels (recuit à 600° C).

La température critique, c'est-à-dire la température à laquelle le fil présente une résistance nulle au fiuage courant et, de ce fait, la température à laquelle le fil devient supraconducteur, est déterminée et comparée avec la température critique connue pour le niobium . pur. En outre, le fil est soumis à un traitement thermique à 800° C pendant 15 min, et on détermine à nouveau la température critique. Les résultats sont indiqués sur le tableau I.

Tableau I

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Echantillon

Température critique (°K)

Niobum pur Fil (sans traitement thermique) Fil (avec traitement thermique)

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17,6

Les résultats du tableau I montrent qu'on atteint une température critique améliorée (c'est-à-dire plus élevée), par rapport au niobium pur, sans traitement thermique, et qu'on atteint une température critique nettement améliorée, grâce à un traitement thermique final pour provoquer une diffusion de l'étain dans le niobium à partir du bronze, en vue de favoriser la formation d'un alliage.

35 Exemples M à M10:

On prépare une série de billettes de bronze présentant certaines compositions et dimensions, et transformées en fils. Ces billettes sont spécifiées au tableau II, où l'on a indiqué dans la colonne «remarques» certaines observations relatives à la fabrication. On peut consto tater, d'après ce tableau II, que les billettes correspondent aux sections transversales représentées aux diverses figures du dessin.

Tableau II (Billettes de bronze)

Exemples

Composition en volume

Remarques

M

Nb = 8%

a) Enroulement 1520 m au diamètre de 0,50 mm.

Diamètre: 60,3 mm

Bz = 40%

b) Filaments lA |i.

Ame (16,7% Nb/Bz)

Cu = 52%

c) Pas de barrière de diffusion.

Gainage Cu

Bz/Nb = 5/1

*M-1

Nb = 9%

a) Retransformé en faisceau 11 torons pour

Diamètre: 76,2 mm

Bz = 30%

3,810x7,874 mm.

Ame (23,3% Nb/Bz)

Cu = 57,7%

Barre Lawrence Livermore Lab, à teneur 5,41 % Nb.

Gainage Cu

Ta = 3,6%

b) Retransformé en faisceau 19 torons pour

Bz/Nb = 3,3/1

3,810x7,874 mm.

Barre Lawrence Livermore Lab, 6,38% Nb.

c) Barrière de diffusion de Ta à l'intérieur et à l'extérieur

(feuille de 0,038 mm), couche extérieure torique

durant la mise en faisceau de billettes initiales, provo

quant une rupture et une disparition de la barrière.

*M-2

Nb = 9%

a) Barrière de diffusion de Ta torique durant la fabrica

Diamètre: 76,2 mm

Bz = 18%

tion, provoquant la rupture du fil avec disparition de

Ame (33,3% Nb/Bz)

Cu = 83%

la barrière.

Gainage Cu

Bz/Nb = 2/1

Abandonné.

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Tableau II (suite) ( Billettes de bronze)

Exemples

Composition en volume

Remarques

M-3

Diamètre: 76,2 mm Ame (33,3% Nb/Bz) Gainage Cu Déchirure

Nb = 15,25% Bz = 30,50% Cu = 54,25% Bz/Nb = 2,0/1

a) Pas de barrière de diffusion.

b) Enroulement étiré à un diamètre de 1,66 mm sans rupture, filaments de 3 à 5 ji.

c) Combiné avec M-6 pour réaliser 19 torons, mais rupture interne à 7,87 mm de diamètre se produisant, du fait que M-6 avait une barrière de diffusion de Ta.

M-4

Diamètre: 76,2 mm Ame (27% Nb/Bz) Gainage Cu '

Nb = 11,9% Bz = 32,0% Cu = 56,1% Bz/Nb = 2,7/1

a) Pas de barrière de diffusion.

b) Etiré à un diamètre de 1,46 mm sans rupture, filaments de 2 à 5 (x.

M-5

Diamètre: 76,2 mm Ame (15,4% Nb/Bz) Gainage Cu

Nb = 6,38% Bz = 35,0% Cu = 58,5% Bz/Nb = 5,5/1

a) Pas de barrière de diffusion.

b) Etiré à un diamètre de 0,63 mm, enroulement de 1714 m, filaments de 1 à 3 n.

c) La rupture commence à un diamètre de 0,40 mm.

*M-6

Diamètre: 76,2 mm Ame (20% Nb/Bz) Gainage Cu

Nb = 5,74%

Bz = 23,0%

Cu = 71,3%

(+ barrière de diffusion Ta) Bz/Nb = 4/1

a) Barrière de diffusion Ta (feuille de 0,037 mm), torique durant la fabrication.

b) La rupture commence à un diamètre de 0,94 mm, filaments de 1 à 2 |i.

c) Remise en faisceau avec M-3 pour 19 torons, rupture à un diamètre de 7,87 mm en raison du Ta.

*M-7

Diamètre: 76,2 mm Ame et enveloppe (17,2% Nb/Bz) (22% Nb/Bz dans l'enveloppe**) Gainage Cu

Nb = 11,7%

Bz = 56% (total)

Cu = 30,4%

Bz/Nb = 4,1/1 (dans l'enveloppe**) Bz/Nb = 4,8/1 (global)

a) Ta (0,127 mm) = barrière de diffusion à 2,0%.

b) Echantillons à 0,85 mm de diamètre lorsque la première rupture commence.

c) Echantillons: diamètres: 0,508 mm, 0,376 mm, 0,304 mm.

d) Remise en faisceau avec M-8 (17 in.).

e) Tige à âme de bronze.

*M-8

Diamètre: 76,2 mm

Ame et enveloppe et barrière de diffusion (20,6% Nb/Bz) (18,5% Nb/Bz dans l'enveloppe**) Gainage Cu

Nb = 10,7%

Bz = 54,4%

Cu = 31,5%

Bz/Nb = 4,4/1 (dans l'enveloppe**) Bz/Nb = 3,86/1 (global)

a) Nb (0,254 mm) = barrière de diffusion à 3,4%.

b) Echantillons à 0,89 mm de diamètre lorsque la première rupture commence.

c) Tige à âme de bronze

*M-7/M-8 Remise en faisceau Diamètre 76,2 mm/barres hexagonales de 7,62 mm (24,2% Nb/Bz)

Gainage Cu

Nb = 8,95% Bz = 36,96% Cu = 54,09%

Bz/Nb = 4,13/1 (global)

17 pièces M-7, hexagonales de 7,62 mm. 38 pièces M-8, hexagonales de 7,62 mm.

M-9

Diamètre: 76,2 mm (25,6% Nb/Bz) Gainage Cu

Nb = 17,6% Bz = 51,1% Cu = 31,1% Bz/Nb = 2,9/1

a) Tige à âme de Cu (R-3), diamètre: 15,875 mm.

b) Avec barrière de diffusion en métal déployé Nb sur le diamètre extérieur de l'enveloppe**.

M-10

Diamètre: 76,2 mm

Nb = 17,4%

Bz = 56,8%

Cu = 25,8%

Bz/Nb = 2,98/1 (enveloppe**) Bz/Nb = 3,32/1 (global)

a) Tige à âme de Bz, diamètre: 15,875 mm.

b) Métal déployé Nb sur le diamètre extérieur de l'enveloppe**.

c) Avec bandes de bronze/phosphore, 6 in., appliquées longitudinalement, largeur: 19,050 mm.

M-l 1

Diamètre: 76,2 mm (24,0% Nb/Bz) Gainage Cu

Nb = 16,9%

Bz = 58,3%

Cu = 24,5%

Bz/Nb = 3,16/1 (enveloppe**) Bz/Nb = 3,45/1 (global)

a) Tige à âme de Bz, diamètre: 15,875 mm.

b) Métal déployé Nb sur le diamètre extérieur de l'enveloppe**.

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Tableau II (suite) (Billettes de bronze)

Exemples Composition en volume Remarques

M-12 Nb = 17,2% a) Tige à âme de Bz, diamètre: 15,875 mm.

Diamètre: 76,2 mm Bz = 51,0% b) Métal déployé Nb sur le diamètre extérieur de l'enve-

Cu = 25,8% loppe**.

Bz/Nb = 2,8/1 (enveloppe**) c) Enveloppe bronze/phosphore pour protéger la barrière Bz/Nb = 3,32/1 (global) de diffusion.

* Barrière de diffusion formée d'une feuille-enveloppe en métal non déployé.

** Enveloppe disposée à la manière d'un roulé.

M-9, M-l 1, M-12 correspondent à la fig. 6, M-10 correspond à la fig. 7.

Exemples R3 à R12:

Plusieurs autres billettes sont préparées et soumises à l'essai de résistance à la rupture. Ces billettes sont fabriquées conformément.

au procédé de l'invention et présentent les dimensions et les compositions indiquées au tableau III. Elles sont ensuite soumises à l'essai de résistance à la rupture et les résultats sont indiqués au tableau IV. Des variantes sont possibles dans le cadre de l'invention.

Tableau III Billettes R (détails de construction)

Exemples

Composition en volume

R-3 Longueur: 1927 mm, métal déployé Nb, appliqué en roulé sur une âme ■

Ame de Cu: 0 58,16 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 6,35 mm

5% Nb 95% Cu

R-4 Longueur: 2019,3 mm, métal déployé Nb, appliqué en roulé sur une âme

Ame de Cu: 0 58,16 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 6,35 mm

2% Nb 98% Cu

R-5 Longueur: 1276,35 mm, métal déployé Nb, appliqué en roulé sur une âme

Ame de Cu: 0 58,16 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 6,35 mm

2,6% Nb 97,4% Cu

R-6 Longueur: 1092,2 mm, métal déployé Nb, stratifié sur une feuille de Cu

0,127 mm d'épaisseur, appliquée en roulé sur une âme Ame de Cu: 0 58,16 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 6,35 mm

2,8% Nb 97,2% Cu

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JR-8 Longueur: 8204 mm, métal déployé Nb, stratifié sur une feuille de Cu

0,127 mm d'épaisseur, appliquée en roulé sur une âme Ame de Cu: 0 19,05 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 5,08 mm

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12,0% Nb 88,0% Cu

R-9 Longueur: 4572 mm, métal déployé Nb, stratifié sur une feuille de Cu

0,25 mm d'épaisseur, appliquée en roulé sur une âme Ame de Cu: 0 19,05 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 5,08 mm

11,63% Nb 88,37% Cu

R-10 Longueur: 5308,6 mm, métal déployé Nb, stratifié sur une feuille de Cu

15,72% Nb 84,28% Cu

R-l 1 Longueur: 4267,2 mm, métal déployé Nb, stratifié sur une feuille de Cu

0,38 mm d'épaisseur, appliquée en roulé sur une âme Ame de Cu: 0 19,05 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 5,08 mm

11,9% Nb 88,1% Cu

R-7 Longueur: 7131 mm, métal déployé Nb, stratifié sur une feuille de Cu 25,0% Nb

0,127 mm d'épaisseur, appliquée en roulé sur une âme 75,0% Cu

Ame de Cu: 0 19,05 mm Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 5,08 mm

60 R-12 Longueur: 4273,55 mm, métal déployé Nb, stratifié sur une feuille de Cu 12,9% Nb

0,38 mm d'épaisseur, appliquée en roulé sur une âme 87,1 % Cu

65 Ame de Cu: 0 19,05 mm

Gainage Cu, diamètre extérieur: 76,2 mm, paroi: 5,08 mm

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Tableau IV Résistance à la traction du fil Cu/Nb

Total Nb (%)

Exemples

Recuit

Diamètre (mm)

Résistance à la traction finale KSI Hi/Lo

Résistance à la traction globale KSI Hi/Lo

Allongement (%) Hi/Lo

25,0

R-7-1

315°C/10 min

0,25

102/98,1

66,2/59,0

7/3

15,7

R-10-1

315°C/10 min

0,25

87,9/86,6

49,7/42,0

9/5

11,9

R-ll-1

315°C/10 min

0,25

75,2/73,9

44,6/38,2

13/8

12,9

R-12-1

315°C/10min

0,25

71,3/70,1

43,3/39,5

14/10

*25,0

R-7-1 (4 in.) R-7-2

315°C/10 min 315°C/10 min

0,63 0,63

69,5/67,8 71,9/69,8

38,3/32,6 39,5/34,2

18/10 20/15

*12,0

R-8-1 (1 in.) R-8-2

315°C/10 min 315°C/10 min

0,63 0,63

47,7/46,0 48,3/46,6

28,1/24,8 22,2/20,4

25/12 17/15

*15,7

R-10-1 (1 in.) R-10-2

315°C/10 min 315°C/10 min

0,63 0,63

62,9/61,5 64,4/62,7

34,2/33,4 33,2/31,4

18/15 23/12

*11,9

R-ll-1 (1 in.) R-ll-2

315°C/10min 315°C/10min

0,63 0,63

53,8/53,4 56,0/55,4

29,7/26,5 26,5/22,8

21/18 30/25

*12,9

R-12-1 (4 in.) R-12-2

315°C/10 min 315°C/10 min

0,63 0,63

52,5/51,9 54,2/53,6

30,3/29,1 27,1/23,2

25/22 31/20

* Exemple avec recuit du Cu lors du procédé (tous les autres exemples sans recuit du Cu lors du procédé). Hi/Lo: valeurs supérieures et inférieures provenant de 5 essais.

R

1 feuille dessins

Claims

645 043

1. Fil ou filament composite extrudê, caractérisé en ce qu'il comprend au moins une couche (2) formée à partir d'un métal foraminé avant extrusion.

2. Fil selon la revendication 1, caractérisé en ce que le métal foraminé est Nb, Ta, Ni, V ou un alliage de ces éléments.

2

REVENDICATIONS

3. Fil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins deux métaux, dont l'un est le métal foraminé, lequel fait fonction de conducteur ou est utilisé comme métal de renforcement.

4. Fil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois métaux, dont l'un est le métal foraminé et agit comme barrière de diffusion.

5. Fil selon la revendication 4, caractérisé en ce que des bandes longitudinales d'une couche formant barrière (7) sont disposées entre la barrière de diffusion (6) et une couche réagissante (4).

6. Fil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le métal foraminé est enroulé autour d'un métal formant l'âme.

7. Fil selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'âme joue le rôle de stabilisant et est fabriquée en Cu ou en Al, l'âme renfermant au moins un composant réactif qui est Sn, Ga, Ge, Al, Si, CuSa, CuGa, SnCu ou une combinaison de ceux-ci, ou en ce que l'âme joue le rôle de matériau de renforcement et est formée à partir de laiton, de bronze, de cuivre renforcé, d'un alliage de nickel ou d'un alliage d'Al.

8. Fil selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que le métal foraminé est contenu dans (ou stratifié sur) un matériau formant une matrice ductile.

9. Fil selon la revendication 8, caractérisé en ce que le matériau de la matrice ductile est Cu, Al, le bronze, Sn, Ni ou le laiton.

10. Fil selon l'une des revendications 1 à 9, caractérisé en ce qu'il comporte un gainage extérieur.

11. Fil selon la revendication 10, caractérisé en ce que le matériau du gainage est Cu, Ni, Al ou le bronze, et en ce que le bronze peut contenir un matériau réagissant qui est Sn, Ga, Ge, Al ou Si.

12. Procédé de fabrication d'un fil ou filament composite selon la revendication 1, consistant à former une billette et à extruder celle-ci, caractérisé en ce qu'on enroule au moins une couche de métal foraminé autour d'une tige d'au moins un métal, en vue de former la billette.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que la tige est formée de plusieurs couches métalliques.

14. Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que l'une des couches métalliques est une couche de métal foraminé.

15. Procédé selon l'une des revendications 12 à 14, caractérisé en ce qu'on recouvre la couche externe foraminée d'une couche métallique de gainage, avant de procéder à l'étirage.

16. Procédé selon l'une des revendications 12 à 15, caractérisé en ce que la couche de métal foraminé est discontinue.