CS240461B1 - Supravodič na báze NbsSn, stabilizovaný bezkysiíkatou méďou a opatřený difúznou bariérou a sposob jeho výroby - Google Patents

Abstract

Vynález sa týká konštrukčného prevedenia supravodiča na báze Nb3Sn, stabilizovaného bezkysiíkatou méďou a opatřeného difúznou bariérou a sposobu jeho výroby v zjednodušenej formě. Podstatou vynálezu je, že obvodová stabilizačně vrstva a difúzna bariéra je vytvořená vo formě segmentov, zhotovených vo formě výliskov alebo delením dvoch rQznych materiálov do pásov, výhodné stabilizačně]’ médi a tantalového plechu,, alebo tantalovej fólie, připadne dvomi fóliami z daných roznych materiálov, zvinutých do zvitku a vsunutých medzi obvodová vrstvu multifilamentov a středové jádro alebo medzi vonkajšie obvodové puzdro a zvazok multifilamentov, ako aj kombináciou týchto usporiadaní navzájom. Výlisok, či pás difúznej bariéry z tantalového plechu alebo fólie je oproti pásom alebo výliskem z měděného plechu širší, kde tieto přesahujúce rozměry sa po celej dížke ohňů a pri skládání supravodiča vsunů danými bokmi medzi steny segmentov stabilizačně] vrstvy pre vytvorenie spoja tlakom.

Description

240461 3

Vynález sa týká supravodiča na bázeNb3Sn stabilizovaného bezkyslíkatou mé-ďou a opatřeného difúznou bariérou a spo-sobu jeho· výroby v zjednodušené] formě.

Pri metalurgickej stabilizácii multifila-mentárnych Nb3Sn supravodičov je třebatvárnic kompozity obsahujúce níekofko ko-vových materiálov s roznymi mechanický-mi vlastnosťami. Sú to například cínovýbronz, niob technickej čistoty, tantal a vy-sokovodivá bezkyslíkatá med. Bronzovámatrica, rovnoměrně vyplněná niobovýmijadrami, resp. vláknami je od stabilizačné-ho materiálu, obvykle vel'mi čistej bezkys-líkatej médi oddělená difúznou bariérouv tvare rúrky, alebo< nanesením vrstvy inýchvhodných kovov. Tento bariérový prvok vmnohovláknitom kompozite bráni difúziicínu zo zliatiny matrice do stabilizačnejvrstvy médi, umiestnenej v centre vodičaalebo na vonkajšom obvode kompozitu atým bráni poklesu jej tepelnej a elektric-kej vodivosti.

Požiadavkou na tantalovú bariéru je za-chovanie celistvosti v procese tvárnenia ztovaru před pretláčaním až do finálnychrozmerov vodiča, čo· vyžaduje redukciu prie-rezu až 99,99 °/o. Keďže rekryštalizačné ží-hanie je v procese tvárnenia kompozitu ne-možné, preto, že jeho teplota je vysoko nadteplotou difúzie cínu v bronzovej zliatine,kladů sa zvláštně nároky na tvárné vlast-nosti difuznej bariéry, zakomponovanéj dokompozitu před dopredným pretláčaním.

Materiál bariéry musí byť vysoko· che-micky čistý s velmi jemnozrnnou a homo-gennou strukturou, aby zachoval svoju ce-listvost a rovnomernú hrůbku na hranicistyku stabilizačnej vrstvy médi a bronzo-vej matrice s rozptýlenými vláknami. Ma-teriál pre takúto bariéru je velmi drahý ak jeho cene prispieva najma výroba rúrkydefinovaných rozmerov, ktorá vyžaduje spe-ciálně technologické postupy vo vákuu aochranných atmosférách. K uvedeným tech-nologickým problémom ešte prispieva' ne-malou mierou přesný návrh hrůbky vrstve-nia jednotlivých materiálov, ich zloženia avzájemné vazby, aby sa zachovala tak adia-bátická ako aj dynamická stabilita kompo·-zitu a přitom zabezpečila difúzia bez zne-čistenia priíahlej vrstvy.

Podlá súčasného stavu techniky sa u-vádza používanie jednotlivých vlákien sta-bilizačného materiálu, zakomponovaných voformě ostrovčekov alebo pridávanie dalšíchrozptýlených prvkov, ako aj nanášanievrstiev bariéry práškovou metalurgiou ale-bo volné použitie práškov ako bariéra. K závažným nevýhodám používania tru-biek, resp. kompaktných růrok ako difůznabariéra patří fakt, že priemer východziehopolotovaru je obmedzovaný priemerom jad-ra.

Uvedené nevýhody v značnej miere od-straňuje a výrobu podstatné zjednodušujeriešenie podlá vynálezu, ktorého podsta- 4 tou je, že obvodová stabiližačná vrstva adifůzna vrstva bariéry je vytvořená vo· for-mě segmentov z dvoch rázných materiá-lov, výhodné stabilizačnej médi a tantalo-vého plechu alebo tantalovej fólie, či dvo-rní fóliami z r&amp;zneho materiálu, ako mede-nej a tantalovej o hrúbke 0,2 až 0,5 mm zvi-nutých do zvitku a vsunutých medzi vrst-vu multifilamentov a středové jádro· alebomedzi vonkajšie obvodové puzdro· a zvázokmultifilamentov ako aj kombináciou tých-to usporiadaní navzájom. Výroba supravodiče na báze Nb3Sn, podlávynálezu spočívá v tom, že obvodová sta-bilizačná vrstva sa vytvoří vo formě seg-mentov v počte 3 až 6 kusov, zhotovenýchpozdížnym delením zkrušeného měděnéhoplechu hrůbky 2,0 až 4,0 mm, ktoré sa za-sunu medzi vonkajšie obvodové puzdro avrstvu multifilamentových zvazkov a di-fůzna bariéra sa vytvoří tiež vo formě seg-mentov, zhotovených delením tantalovéhoplechu hrůbky 1,0 až 3,0 mm do· pásov, kdeokraje pozdížnych bokov daných pásov saohňů cez bočné steny segmentov medenejstabilizačnej vrstvy, pre vytvorenie spojatlakom. Ďalšiou variantou výroby supravodlča nabáze Mb3Sn podlá vynálezu je, že segmentyobvodovej stabilizačnej vrstvy z měděnéhoplechu hrůbky 2,0 až 4,0 mm, ako aj seg-menty difúznej bariéry z tantalového· ple-chu hrůbky 1,0 až 3,0 mm sa zhotovia vo·formě výliskov, tak, že výlisky obvodovejstabilizačnej vrstvy sa tvarujú ako častipozdížne delenej trubky alebo zkruže asegmenty difúznej bariéry z tantalovéhoplechu sa vytvoria zo širších pásov, rozmě-rově 6,0 až 8,0 mm viac oproti šírke seg-mentov stabilizačnej vrstvy z médi, pričomboky segmentov bariérovej vrstvy sa po ce-lej dížke ohňů a pri skládání supravodičůohnutými bokmi vsunů medzi delené seg-menty, pre vytvorenie spoja tlakom.

Takto zhotovený polotovar o celkovompriemere 30 až 60 mm sa v prvej etapeďalšieho spracovania podrobí redukcii prie-meru tvárněním za tepla až na priemer 14,0až 16,0 mm a v konečnom spracovaní zre-dukuje až na priemer 0,3 až 1,0 mm, pod-robením tvárněného supravodiča. po každejfáze redukcie tepelnému spracovaniu ží-háním za účelom zvýšenia ťažnosti. Výhody navrhovaného riešenia spočíva-jí! v podstatnom zjednodušení celého· zho-tovenia supravodiča, nakolko sa odstránizhotovenie tantalovej rúrky požadovanýchparametrov alebo· dovoz týchto výrobkov zozahraničia. Použitie fólií alebo listových ple-chov· vo vačšine prípadov umožňuje lepšiuvďbu konštrukčných rozmerov a možnostvýhodného· koeficientu zaplnenia prierezuvodiča. Pri vhodnej volbě hrůbky jednotli-vých vrstiev kompozitu je možno· pri za-chovaní všetkých požadovaných parame-trov a podmienok dosiahnúť kvalitně vý-robky lacnejšie a menej prácnou výrobou.

Claims (4)

1. 243461 Přikladl Ko-nštrukčným převedením a sposobompódia vynálezu bol zhotovený supravodič sexternou stabilizáciou, kde východzí polo-tovar pozostával z měděného puzdra 0 44,5,s hrubkou steny 2,0 mm a výšky 115,0milimetrov. Hlavová vrstva zvarená elektro-novým lúčom o hrúbke 5,0 mm, dno hrůb-ky 10,0 mm so- skosením pre náběh v pro-cese dopredného pretláčania. Do daného-měděného- puzdra bol' vložený zvázok nio-bových tyčiek, spolu 72 zvazkov s celko-vým počtom filamentov 1 368, kto-ré holizabudované v bronzo-vej matrici, usporiada-né centrálně v o-se vodiča. Okolo takto vytvořeného jadra zvazkovfilamento-v a medzi vonkajším puzdro-m bo-li vsunuté segmenty v počte 6 kuso-v zostabilizačnej médi, zhotovené delením trub-ky s hrúbko-u steny 3,0 mm, ktoré boli po-tom pospájané so segmentami bariérovejvrstvy z tantalového plechu, zhotovenýmidelením, zkruženého pása hrůbky 1,5 mm,o šírke pruhov 28,0 mm a dížke 100,0 mm.Dané pruhy boli na oboch stranách po ce-le] dížke poo-hýbané smerom nahor a priskládání boli tiéto ohnuté hrany vsunutémedzi delené segmenty stabilizačnej vrst-vy, pre vytvo-renie tlakového spoja. Příklad 2 Podobným sposobom boli odskúšané su-pravodiče, kde segmenty bariérovej vrstvybo-li zhotovené priamo vo formě výliskov- a segmenty stabilizačnej vrstvy taktiež voformě výliskov tvaru pozdížne dělenýchčastí trubky. Rovnako sa odskúšalo převe-deme, kde segmenty bariérovej vrstvy bo-li zhotovené pozdížnym delením tantalovejfólie hrůbky 0,2 mm a ako v-iacvrstvové pc-ohýbané a dotvarované vsunutím medzi de-lené segmenty stabilizačnej vrstvy, ktoréboli zhotovené delením zkruženého mědě-ného plechu, alebo ako výlisky z danéhoplechu hrůbky 3,0 mm. P r í k 1 a d 3 Podobným sposobom bol zhotovený supra-vodič so stabilizácio-u v ose a uloženímzvazkov filamentov po obvode. Priemer vnú-torného měděného valca bol 19,0 mm. Oko-lo tohoto valca bo-la nasunutá do zvitkuzvinutá tantalová folia hrůbky 0,2 mm aokolo tejto ešte měděná f-ólia hrůbky 0,5milimetrov, taktiež zvinutá do zvitku, de-liac zvázky filamentov usporiadaných povnútornom obvode vonkajšieho měděnéhopuzdra. Takto zhotovené polotovary boli po-tom podrobené re-dukcii priemeru tvárně-ním za tepla, v prvej etape až na priemer14,0 mm s následným rekryštalizačným ží-háním pri teploto 500 °C a v dalších eta-pách viacnásobne, běžným sposobom zno-vu podrobené redukcii s následným tepel-ným spracovaním. Konečný priemer hoto-vého supravodiča bo-I 0,6 mm. Hustota prú-du vykazovala hodnoty 109 A na m2, pri B == 5 T. PREDMET

   1. Supravodič na báze Nb3Sn, stabilizova-ný bezkyslíkatou metodou a opatřený dif už-nou bariérou, ktorý pozostáva z vo-nkajšie-ho měděného puzdra, z vrstvy do- zvazkovusporiadaných niobových tyčiek alebo fi-lamentov zapuzdrených v bronzo-vej matri-ci s obvodovým alebo středovým usporia-danírn týchto vzhíadom k ose vodiča akoaj s obvodovým alebo středovým usporia-daním stabilizačnej vrstvy, vyznačujúci satým, že obvodová stabilizačná vrstva a di-fúzna bariéra je vytvořená vo formě seg-mentov z dvoch různých materiálov, výhod-né zo stabilizačnej médi a tantalo-vého ple-chu hrůbky 1,0 až 3,0 mm alebo z tantalo-vei fólie, či dvomi fóliami z různého ma-teriálu, ako medenej a tantalovej o hrúb-ke 0,2 až 0,5 mm, zvinutých do zvitku avsunutých medzi vrstvu multifilamentov astředové jádro alebo medzi vonkajšie ob-vodové puzdro a, zvázok multifilamentovako aj ko-mbináciou týchto usporiadaní na-vzájom.
2. 2. Sposo-b výroby supravodiča na bázeNb3Sn podlil bodu 1, vyznačujúci sa tým,že obvo-dová stabilizačná vrstva sa vytvo-ří vo- formě segmentov v počte 3 až 6 ku- VYNALEZU sov, zhotovených pozdížnym delením. mě-děného plechu alebo medenej trúbky hrůb-ky 2,0 až 4,0 mm, ktoré sa zasunú medzivonkajšie obvodové puzdro a vrstvu multi-filamentových zvazkov a difúzna bariérasa vytvoří tiež vo formě segmento-v, zhoto-vených delením tantalo-vého plechu hrůb-ky 1,0 až 3,0 m-m do pásov-, ro-zmerove 6,0až 8,0 mm viac oproti šírke segmentov sta-bilizačnej vrstvy, kde okraje pozdížnych bo-kov- daných pásov sa ohnú cez bočné ste-ny segmentov medenej stabilizačnej vrst-vy pre vytvorenie spoja tlakom.
3. 3. Spůsob výroby supravodiča na bázeNb3Sn podlá bodu 1, vyznačujúci sa tým,že segmenty obvod ověj stabilizačnej vrst-vy z měděného plechu hrůbky 2,0 až 4,0milimetrov, ako aj segmenty difúznej barié-ry z tantalového plechu hrůbky 1,0 až 3,0milimetrov sa zho-tovia vo formě výliskovtak, že výlisky o-bvodovej stabilizačnej vrst-vy sa tvarujú ako časti pozdížne delenejtrubky alebo- zkruže a segmenty difúznej ba-riéry sa zhotovia tiež ako výlisky z tanta-lového plechu zo širších pásov s ohnutýmiokrajmi po celej dížke, ktoré sa pri skládá- 240461 c ní supravodlča týmito ohnutými bokmi vsu-nů medzi delené segmenty stabilizačně]vrstvy z médi, pre vytvorenie spoja tlakom.
4. 4. Sposob výroby supravodiča na bázeNbgSn pódia bodu 2 a bodu 3, vyznačujúcisa tým, že takto zhotovený polotovar o cel-kovom priemere 30,0 až 60,0 mm sa v prvej etape ďalšieho spracovania podrobí reduk-cii priemeru tvárněním za tepla až na prie-mer 14,0 až 16,0 mm a v konečnom spraco-vaní zredukuje viacnásobným přetvořenímsupravodiča, po každej fáze redukcie po-drobením tepelnému spracovaniu, až napriemer 0,3 až 1,0 mm. Severograíia, n. p., závod 7, Most Cena 2,40 Kčs