CS238899B1 - Mnohovláknitý stabilizovaný supravodič - Google Patents

Description

238899

Vynález sa týká mnohovláknitých stabili-zovanýcth supr avodič ov používaných v su-pravodivých zariadeniach, ich tepelnej a e-lektrickej stabilizácie a problému oddeleniatejto stabilizácie od samotného mnohovlák-nitého supr avo dič a.

Pri návrhu, priestorovom usporiadaní achladení mnohovláknitého supravodiča tře-ba počítat s jeho elektrickou a tepelnoustabilizáciou dobré vodivým kovom. iPretojehoi prierez pozostáva zvyčajne zo stabili-začně] vrstvy na povrchu, ktorá je oddělenáod základnej matrice obsahujúcej niekolko100 až 1000 vlákien zo supravodivého (kovudifúznou bariérou.

Usporiadanie vodiča mfiže byť aj iné, na-příklad stabilizačný kov je umiestnený vovnútri vodiča, ale od základnej matrice musíbyť tiež oddělený difúznou bariérou. Očelom difúznej bariéry je zabránit difú-zii cínu, gália, či iného prvku z matrice dostabilizačného kovu, ktorého elektrická atepelná vodivost vplyvom obsahu týchto prv-kov rýchlo klesá. Je známe, že ako difúznabariéra sa používá tantal, ale móže byť ajniób, pričom východzí tvar tejto bariéry jenapříklad tantalová trubka, ktorá spolu svonkajším měděným puzdrom a vnútornoumatricou obsahujúcou vlákna supravodivé-ho (kovu sa skládá do kompozitu v tvare ča-pu. Tento sa ďalej vhodným tvárněním spra-cuje do konečného tvaru vodiča s 0 < 1,0milimetrov. Z uvedeného vyplývá, že difúzna bariéramusí mať podobné tvárné vlastnosti akoostatně zložky kompozitu. Okrem tejto vlast-nosti musí splňať aj iné požiadavky — ma-teriál bariéry nesmie reagovat so stabili-začným kovom a so základnou matricou vrozsahu teplot do 800 °C po dobu řádové100 hodin a musí zabránit difúzii jednotli-vých prvkov z matrice do stabilizačnéhokovu a naopak. Tantalová difúzna bariéraje rozšířená pre tieto uvedené vlastnosti.

Použitý tantal ale musí byť o vysokej cihe-mickej čistotě, musí byť žíhaný na mákko,pričom je nutné dodržať jemnozrnnú homo-gennú štruktúru bez mechanických porúch.Alk sa tieto podmienky nedodržia, dochádzapri danej redukcii k miestnym poruchám vbariére, ktoré znehodnocujú celý supravo-dič.

Pri použití nióbovej bariéry je nevýhodou,že na stykovej ploché s matricou dochádzak rýchlej reakcii a vytvára sa křehká inter-metalícká fáza typu AsB, ktorá v konečnomdosledku zhoršuje mechanické vlastnosti astabilitu celého supravodiča. K výrobě tých-to bariér je nutné použit drahé vákuové za-riadenia a vyrábať ich z drahého, chemickyčistého, deficitnébo tantalu alebo nióbu.

Uvedené nevýhody v podstatnej miere od-straňuje mnohovláknitý stabilizovaný supra-vodič podlá vynálezu, ktorého podstata spo-čívá v tom, že mnohovláknitý nestabilizo-vaný supravodič a stabilizačný kov sú od 4 seba oddělené nekovovou difúznou bariérou,výhodné z grafitu.

Predmetom vynálezu je, že nekovová di-fúzna bariéra nevytvára pri danej teplotěžiadne intermetalické zlúčeniny a bráni pře-chodu prvkov zo základnej matrice do sta-bilizačnej vrstvy, čím by sa zhoršovali sta-bilizačně vlastnosti alebo dosiahnuté vlast-nosti supravodiča, ako aj mechanické vlast-nosti kompozitu. Ďalšou přednostou je, že táto difúzna ba-riéra v priebehu tvárnenia sa nespevňuje av dósledku toho je rovnoměrně tvárniteřnáspolu s ostatnými materiálmi kompozitu.Vydrží bez žíhania vačšie celkové redukcieako uvedené bariéry, čo dovoluje vynaložiťmenšiu deformačnú prácu a tým aj menšiuťažnú silu pri ťahaní.

Nekovová difúzna bariéra zlepšuje mecha-nické vlastnosti tepelne spracovaného su-pravodiča, t. j. tlmí komipresný tlalk stabili-zujúceho kovu pri schladení na teplotu 4,2 Ka sama týmto tlakom nepósobí na základnúmatricu obsahujúcu vlákna so supravodivouintermetalickou vrstvou typu A3B, ktorá jecitlivá na tlakové napátie.

Ak skupiny supravodivých vlákien navzá-jem oddělíme nekovovými difúznymi barié-rami, dojde k zvýšeniu rezistivity medzi tý-mitoi skupinami a k obmedzeniu vzniku víři-vých prúdov v supravodiči. Pre výrobuvhodnej nekovověj difúznej bariéry nje jenutné vlastnit drahé výrobně zaríadenia alkopri výrobě doslal' používaných bariér a čo jepodstatné, tento materiál je cenove výhodnýa dostupný, v porovnaní s tantalom alebonióbom.

Na obrázkocih 1 až 5 sú znázorněné nie-ktoré z možných aplikaci! mnohovláknitéhosupravodiča s nekovovou difúznou bariérou.Obr. 1 a '2 znázorňuje pohled na mnohovlák-nitý supravodič s vonkajšou stabilizáciou,obrázky 3 a 4 znázorňujú pohlad na mnoho-vláknitý supravodič s vnútornou stabilizá-ciou, kde mnohovláknitý nestabilizovanýsupravodič je od stabilizačného kovu oddě-lený nekovovou difúznou bariérou. Obr. 5znázorňuje pohlad na mnohovláknitý supra-vodič vo formě lanka ovinutého okolo sta-bilizačného vodiča. Přikladl

Mnohovláiknitý supravodič s vonkajšoustabilizáciou podlá obr. 2. Do stabilizačnéhokovu 4 vytvořeného z bezkyslíkatej médi savyvrtá 7 otvorov. Do týchto otvorov sa.vlo-žia trubky nekovověj difúznej bariéry 3 vy-tvorenej z čistého grafitu. Do týchto trubieksa vložia tyčky zo základnej matrice 2 vy-tvorenej zo zliatiny 70 % hmotnostnýchmédi a 30 °/o hmotnostných niklu. V tejto matrici sú umiestnené vlákna zo supravodivého kovu 1 vytvořeného zo zlia- tiny nióbu s obsahem 44 °/o hmotnostných titánu. Celo kompozitu sa zataví vo vůkuu

Claims (1)

1. 5 238899 méďou a ďalej sa vhodným tvárněním spra-cuje do tvaru vodiča s požadovanými fyzi-kálnymi rozmermi. Takto zhotovený vodič sa nakoniec tepel-ne spracuje k zlepšeniu supravodivýchvlastností. Výhodou tohto usporiadania je,že grafit splňa nielen vlastnosti difúznejbariéry, ale navýše tvoří rezistenčnú vrstvumedzi jednotlivými skupinami vlákien, čoje výhodné při použití supravodiča pre strie-davé elektrické prúdy. Příklad 2 Mnohovláknitý supravodič s vnútornoustabilizáciou podlá obr. 3. Stabilizačný kov4 z médi o čistotě 99,99 o/o sa vloží do neko-vověj difúznej bariéry 3 vytvorenej vo formětrubky potřebných rozmerov z grafitu. Tátozostava sa vloží do základnej matrice obsa-hujúcej niobové vlákna 1. Ako základnámatrica 2 sa použije ťažný materiál vytvoře-ný zo zliatiny 88 % hmotnostných médi a1>2 % hmotnostných cínu. Základná matrica spolu so supravodivýmivláknami tvoří nestabilizovaný mnohovlák-nitý supravodič. Celo kompozitu sa zatavívo vákuu, aby nedošlo pri ďalšom spraco-vaní k vnútornému naoxydovaniu tohto kom-pozitu. Celok sa potom přetvářní doprednýmpřetlačením za tepla s 92 %-nou redukciou. Ďalej sa kompozit tvárni f,ahaním pri iz-boivej teplote s užitím 45 %-ného celkovéhouberu. Spevnenie kompozitu sa odstráni re-kryštalizačným žíháním a následuje ďalšieťahanie so 45 %-ným celkovým úberom. Cyklus ťaihanie — rekryštalizačné žíhanie saopakuje po dosiahnutie vodiča požadovanýchfyzikálnych rozmerov. Takto zhotovený vo-dič sa nakoniec tepelne spracuje k vytvore-niu supravodivé] intermetalickej vrstvyNtosSn. Příklad 3 Mnohovláknitý stabilizovaný supravodičvo formě lanka podlá obr. 5. Stabilizačný kov4 vytvořený z médi polovodičovej čistoty savloží do nekovověj difúznej bariéry 3 vytvo-renej vo formě trubky z grafitu. Táto zásta-va sa vloží do základnej matrice 2 vytvoře-né]' z -bezkyslíkatej médi. Kompozit sa zataví vo vákuu a vhodnýmtvárněním sa spracuje do formy vodiča opriemere 0 = 0,2 mm. Okolo tohto vodičasa ovinů nestabilizované mnohovláknité su-pravodiče 5 o priemere 0,2 mm. Takto vznik-ne stabilizovaný mnohovláknitý supravodičvo formě lanka so stabilizačným kovom u-prostred. Celok sa nakoniec tepelne spracu-je difúznym žíháním k vytvoreniu A — 15struktury. Vynález je možné využívat hlavně pri vý-voji a výrobě stabilizovaných mnohovlákni-tých supraivodičov v elektrotechnické] praxis náhradou deficitného tantalu. Ďalej jemožné touto technológiou vyrábať rožne od-lehčené vodiče aj s priemerom menším ako1,0 mm, vo formě trubky s nekovovým jad-rom, připadne viacerými jadrami. PREDMET Mnohovláknitý stabilizovaný supravodičvytvořený z mnohovláknitého nestabilizova-ného' supravodiča a staibilizačného kovu, vy-značujúci sa tým, že mnohovláknitý nestabi- YNÁLEZU lizoivaný supravodič a stabilizačný kov sú odseba oddělené nekovovou difúznou barié-rou, výhodné z grafitu. 2 listy výkresov