CS233476B1 - Vsádzkový stolík vákuovej vyparovacej pece - Google Patents

Description

233473 2

Vynález ea týká spĎeobu zvýšenia parametrov supravodičov z lntermetallckej zlúčeninyNb^Sn, připravovaných metodou difúzie z kvapalnej fázy a určených hlavně na použitia v supra-'vodivých kábloch. *

Jeden zo spísobov výroby difúznych Nb^Sn supravodičov a vysokými kritickými prúdala prúdovými hustotami je založený na difúzii cínu z kvapalnej fázy do podložky zo zliatinyniobu a zirkónia, ktorej povrchová vrstva je presýtená kysllkom. Uvedený spOsob výrobyzahrnuje následovně technologické operácle: povrchová oxidécla, dlsoelačná žíhaní·, poko-veni e podložky cínom alebo zllatlnou cínu a následné dlfúzne žíhánie. Přitom dlsoelačnážíhanie a pokovenie je možné uskutečnit oddelene alebo spojit' do jednej operácie. Přivhodné zvolených parametrech procesev povrchovéj oxidácie a*disociačného žíhania vznikána povrchu podložky vrstva nióbovej matrice presýtená kyslíkom, ktorá má pozitivny vplyvna tvorbu Nb^Sn a spolu s částicemi kysličníku zirkoničitého ZrOg zabezpečuje doalahnutlovysokého kritického prúdu supravodiče. U takto připravených supravodičov dosahuje vrstvaNb-jSn v závislosti od podmienok difúzneho žíhania hrůbku 1,5 až 5 /jm a kritická prúdovúhustotu do 2.10^® A.m-2 v kolmom magnetickom poli B»5T při teplote 4,2 K, čo u supra-vodivej NbjSn pásky Sirokej 10 mm představuje v rosmakých podmienkách kritický prúd 600 Aaž 1 400 A.

Uvedený spňsob výroby Nb^Sn supravodičov má z hradiska požiadavlek, ktoré sú kladenéns supravodiče určené pre splikáciu v supravodivých kábloch závažný nedostatok v tom, žev takto připravených supravodičoch dochádza k vysokým stratám prenááanej elektrlckej energie v důsledku drsného povrchu vrstvy Nb,Sn. Tieto straty u supravodivých pésok dosahujú hodnoty2 0,1 až 1 W na 1 m plochy supravodiče pri trensportnom prúde 50 A na 1 mm Sirky supravodivejpásky. Pri zohl*adnení geometrie supravodiče a závislosti strát na teplote vychádza, že přitrensportnom prúde 50 A/1 mm by straty v Nb,Sn páskách určených pre supravodivý kábel nemalíbyt vačšie ako 0,1 W/1 m pri teplote 4,2 K. Vzhladom na to, že velkost strát je okrem obje-mového pinningu fluxoidov silné závislá aj na stave povrchu Nb-jSn, jf možné straty výrazné znížit odstránením drshého a pórovitého povrchu vrstvy Nb^Sn. Existujú tri možnosti ako vyhladilpovrch Nb^Sn: chemickým oleptáním, elektrolytickým alebo mechaniakým leštěním, pričomk zaí-žaniu strát o 1 až 2 rády na hodnoty menSie ako cča 0,05 W/m2 pri tpansportnom prúde 50 A/mma teplote 4,2 K je potřebné odstrániť povrchová vrstvu Nb^Sn o hrúbke minimálně 1 až 2/m. Při hrúbke vrstvy Nb^Sn 1,5 až 5 <um však odstránenie povrchového sloja o hrúbke 1 až 2 pamá za náeledok výrazné zníženie hodnoty kritického prúdu a uvedená hrúbka Nb^Sn neposkytujezáruku, že v ddsledku náhddných fluktuácií parametrov procesu vyhladzovania nedčjde k lo-kálnemu preruSeniu vrstvy Nb^Sn.

Spomlnáné problémy, ktoré vznikajú pri vyhlerizovaní povrchu Nb^Sn, je možné odstrániťzvačSéním hrábky vrstvy Nb^Sn pri súčasnom zachovaní jej kritickej prúdovej hustoty.Experimentálně sa zlatilo, že pre rčzne teploty je-hrúbka vrstvy Nb^Sn úměrná t11, kde t jedoba difúzle a exponent m charakterizuje podmienky přípravy Nb^Sn. Keň že pri difúzii cínuz kvapalnej fázy bývá m menšie ako 0,5, je neefektívne v podmienkách kontinuálnej výroby .NbjSn supravodičov zvačšovsť hrůbku vrstvy Nb^Sn prostým predlžovaním doby difúzneho ží-hania. Podstatné vačSí přínos je možné očekávat od změny exponente m, t.j. od ovplyneniapodmienok přípravy vrstvy Kb^Sn.

Uvedená problematiku rleži navrhovaný spOsob zvýšenia parametrov Nb^Sn supravodičov,ktorý umožňuje pri rovnakýeh podmienkách difúzneho žíhania vytvárať vrstvu Nb^Sn o vňčšejhrúbke. Podstata vynálezu spočívá v tom, že podložka zo zliatiny niobu a zirkónia, ktorejpovrchová vrstva je presýtená kyslíkom, sa v Intervale medzl technologickými operáciaml diso-clačného a difúzneho žíhania podrobí tepelnému spracovanlu vo vákuu alebo 1 inertnej atmosfé-ře, počas ktorého sa vo vrstvě podložky presýtenej kyslíkom vytvára'jú částice suboxidu niobuNb^O. Pomocou selekčnej elektrónovej difrakcie a elektronového rastrovaoieho mikroskopusa zlatilo, že suboxid Nb^O má kubická mriežku s parametrem a 0,69 nm a plošná hustotajeho častíc, ktoré majú priemsr 0,1 až 0,4 μα, dosahuje hodnoty 10? častíc na 1 mm2.

Keóže difúzia po hranlciach zrn a fáz vyžaduje podstatné nlžšlu aktlvačnú energiu jako di-fúzia objemová, vytvárajú tieto částice nové vysokodifúzne dráhy, v dOsledku čoho sa vytvá-

Claims (1)

1. 3 233473 rajú hrubě ie vrstvy Nb^Sn a supravodič má vySSí kritický prúd. Ak sa dlsoclačné žíhanie a pokovenie uskutočnujú oddálená, je možné uvedené tepelné spracovanie urobit před alebo po pokovení. V případe, ie dlsoclačné žíhanie a pokovenie sa realizujú v jednej technologickej operácii, robí sa tepelné spracovanie po tejto operácii. Příklad, Podložka zo zliatiny niobu s 1,5 hmotnostným % zirkónia v tvare pásky Sirokej 10 mmbola po povrchovej oxidácii na vzduchu, počas ktorej vzrástol obsah kyslíka v podložke o0,34 hmotnostného %, podrobená disociačnému žíhaniu vo vákuu 5.10'^ Pa pri teplote Tg » » 900 °C po dobu tg “ 4 minúty. Následovně tepelné spracovanie sa robilo vo vákuu 5.10“* Papri teplote T^ 400 °C po dobu t^ · 5 hodin. Vo vákuu 5.10 Fa bola podložka pokovenáponořením do kúpeTa z roztavenej zliatiny cínu 26 hmotnostným! % médi pri teploteTp 700 °0 po dobu tp * 40 s a difúzne Žíhaná pri teplote Tg 900 °C po dobu tg 20 ml-nút. Vrstva Nb^Sn sa skladala z povrchového sloja hrubého 1 až 2 /um, zloženého z izolova-ných zrn o rozmeroch 1 až 2 /um a z vnútorného sloja hrubého 6 /um, zloženého z tesne uspo- riadaných zrn o priemere 0,2 /um. Kritický prúd takto priprsvenej supravodivej pásky bol10 —2 1 655 A a kritická prúdová hustota dosiahla hodnotu 1,4.10 A.m v kolmom magnetickompoli B = 5 T při teplote 4,2 K. Příklad 2 Podložka zo zliatiny niobu s 1,5 hmotnostným % zirkónia v tvare pásky Sirokej 10 mm .mala po povrchovej oxidácii realizovanej zahriatím na vzduchu obsah kyslíka zvýSený o 0,34hmotnostného %- Disoclačné žíhanie 1 pokovenie sa uskutečnilo v jednej technologickej ope-rácii vo vákuu 5.10“* Pa pri teplote Tg = Tp = 800 °C po dobu tg = tp = 40 s a bol použitýkúpeT zo zliatiny cínu s 26 hmotnostným! % médi. Po tejto operácii následovalo tepelné spracovanie vo vákuu 5.10“* Pa pri teplote T, = 400 °C po dobu t, = 5 hodin. Difúzne žíhanie••A ** π * sa robilo vo vákuu 5.10 Pa při teplote Tg 880 C po dobu tg “ 11 minút. SupravodiSpřipravený uvedeným spdsobom mal kritický prúd 1 445 A v kolmom magnetickom poli B => 5 Tpri 4,2 K. Uvedený spdsob zvýSenia parametrov Nb^Sn supravodičov je možné využit pri výroběsupravodičov z podložiek rdznych tvarov, ako aj aplikovat ho pri várobe Nb^Sn supravodičovurčených pre použitie v supravodivých magnetických systémoch. PREDMET VYNÁLEZU Spdsob zvýSenia parametrov supravodičov z intermetalickej zlúčeniny Nb^Sn, připra-vovaných metodou difúzie z kvapalnej fézy, spočívajúci v povrchovej oxidácii podložky zozliatiny niobu a zirkónia, disociačnom žíhaní, pokovení podložky cínom alebo zliatinou cínu anáslednou, difúznom žíhaní vyznačujúci ss tým, že podložke se po disociačnom žíhaní, alebopřed difúznym žíháním podrobí tepelnému spracovaniu vo vákuu ΙΟ-2 až 10-4 Pa alebo v inertnejatmosféře pri teplote 250 až 550 °C po dobu 1 až 20 hodin.