DD290501A5

DD290501A5 - Traegermaterial fuer hochtemperatur-supraleitende schichten

Info

Publication number: DD290501A5
Application number: DD89335941A
Authority: DD
Inventors: Sylvia Rohr; Gerhard Eckart; Roland Mueller
Original assignee: Zi F. Festkoerperphysik Und Werkstofforschung Der Adw,De; Tu Dresden,De
Priority date: 1989-12-20
Filing date: 1989-12-20
Publication date: 1991-05-29

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Traegermaterial fuer hochtemperatur-supraleitende Schichten, welches insbesondere einsetzbar ist zur Herstellung magnetischer Abschirmungen und fuer draht- oder bandfoermige Leiter fuer supraleitende Magnete, elektrische Maschinen und Energieuebertragungskabel. Das erfindungsgemaesze Traegermaterial besteht aus einer Metallegierung, in der 80 bis 95 Massenanteile in % Cu und 5 bis 20 Massenanteile in % eines oder mehrere der Elemente Ga, Ag, Zn, In, Al, Mn, Mg, Bi und Be enthalten sind.{Hochtemperatur-Supraleiter; Traegermaterial; supraleitende Schicht; magnetische Abschirmung; Draht; Band; Leiter; Magnet; elektrische Maschine; Energieuebertragungskabel; Metallegierung; Kupfer}

Description

(B2) 0 bis 5 Massenanteile in % eines der Elemente Ag, Zn, In, Al, Mn, Mg, Be oder Bi, wobei im Falle des Vorhandenseins des Bestandteils B2 der Massenanteil des Bestandteils B1 um den Massenanteil des Bestandteils B2 geringer ist.

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Hochtemperatur-Supraleiter und betrifft ein Trägermaterial für hochtemperatursupraleitende Schichten. Das Trägermaterial Ist insbesondere einsetzbar zur Herstellung magnetischer Abschirmungen und für draht- oder bandförmige Leiter für supraleitende Magnete, elektrische Maschinen und Energieübertragungskabel.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind verschiedene Trägermaterialien für hochtemperatur-supraleitinde Schichten bekannt, so z. B. AI₂Os, Saphir, Quarz, Ag, Ni und Ni-Legierunyen, Stahl.

Bekannt ist auch, hochtemperatur-supraleitende Schichten auf Kupfersubstrate abzuscheiden. Bei der zur Einstellung der Supraleiteigenschaften erforderlichen Wärmebehandlung finden zwischen hochtemperatur-supraleitenden Schichten und Cu-Trägermaterial Wechselwirkungsprozesse statt, die die Stöchiometrie der HTSL-Schicht beeinflussen und damit infolge einer Verschlechterung der Supraleiteigenschaften zu einer Gebrauchswertminderung für das Erzeugnis führen.

Ni, Ni-Legierungen oder die als Trägermaterial eingesetzten Stähle sind paramagnetisch und schließen einen Einsatz als Trägermaterial für Abschirmkörper aus.

Ziel der Erfindung

Das Ziel der Erfindung besteht in der Schaffung von Voraussetzungen für eine kostengünstige Herstellung hochtemperatursupi aleitender Erzeugnisse mit hohem Gebrauchswert.

Darlegung des Wesens der Erfindung

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kostengünstiges unmagnetisches Trägermaterial für hochtemperatursupraleitende Schichten vorzuschlagen, das verformbar und in dem für die Temperaturbehandlung der hochtemperatursupraleitenden Schichten erforderlichen Temperaturbereich weitestgehend oxidationsbeständig sowie temperaturwechselbeständig ist, daß für die Schichten eine gute Haftgrundlage bildet und das nicht oder geringfügig zu einer Verschlechterung der Supraleiteigenschaften infolge chemischer Wechselwirkungsneigung und Differenz der thermischen Ausdehnungskoeffizienten von Schicht und Trägermaterial führt

Diese Aufgabe ist nach der Erfindung mit einem Trägermaterial gelöst, das aus einer Metallegierung besteht, in der

(A) 80 bis 95 Massenanteile in % Cu und

(B) 5 bis 20 Massenanteile in % eines oder mehrere der Elemente Ga, Ag, Zn, In, Al, Mn, Mg, Bi und Be enthalten sind.

Nach einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung sind als Bestandteil B enthalten:

(B 1) 5 bis 20 Massenanteile in % Ga

(B 2) 0 bis 5 Massenanteile in % eines der Elemente Ag, Zn₁In, Al, Mn, Mg, Be oder Bi, wobei im Falle des Vorhandenseins des Bestandteils B2 der Massenanteil des Bestandteils B1 um den Massenanteii des Bestandteils B2 geringer ist.

Das Trägerma: rial kann als kompakter Körper, beispielsweise in Draht- oder Bandform, oder als Hohlkörper, z. B. rohrförmig ausgebildet, verwendet werden. Möglich ist auch ein Aufbringen des Trägermaterials als Schicht auf Keramik- oder Metallkörper.

Das erfindungsgemäße Trägermaterial stellt in vorteilhafter Welse ein kostengünstig herstellbares, unmagnetisches Trägermaterial für hochtemperatur-supraleltende Schichten dar, das verformbar und in dem für die notwendige Temperaturbehandlung der Schichten erforderlichen Temperaturbereich weitestgehend oxidationsbeständig sowie temperaturwechselbeständig ist. Es bildet für die Schichten eine gute Haftgrundlage und beeinträchtigt nicht die Supraleiteigenschaften. Das Material eignet sich besonders für magnetische Abschirmungen.

Ausführungsbetspiele Die Erfindung ist nachstehend anhand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert. Beispiel 1 Auf einen zylinderförmigen Grundkörper der Zusammensetzung

80 Massenanteile in % Cu20 Massenanteile in % Ga,dessen Herstellung durch Warmschmieden bei 600⁰C erfolgt und der einen Innendurchmesser von 18mm, einen

Außendurchmesser von 22 mm und eine L änge von 100 mm aufweist, wird mittels Plasmaspritzen eine Y-Ba-Cu-O-Schicht von

0,2mm abgeschieden, an die Abscheidung schließt sich eine Wärmebehandlung des Hohlzylinders bei 920°C/30min unter

Argon-Atmosphäre (gereinigt), gefolgt von einer O₂-Glühung bei 320°C/40 h, an. Die supraleitenden Eigenschaften der Schichten

sind gekennzeichnet durch eine Sprungtemperatur T_c von 9OK, Übergangsbreite T₀ = 1K, Transportstromdichte je = 300 A/cm²bei77K,0T = He.

In einem äußeren Magnetfeld werden mit dem so hergestellten Grundkörper folgende Einsatzparameter der Abschirmung

erzielt:

Einsatztemperatur = 77 K

abschirmbares Magnetfeld - 7Oe

Abschirmfaktor K = 8OdB Frequenzband bis Kilohertzbereich. Beispiel 2 Ein 0,5mm dickes Band, bestehend aus einer ternären CuGa-Leglerung der Zusammensetzung

80 Massenunteile in % Cu18,5 Massenanteile in % Ga1,5 Massenanteile in % Al,dessen Herstellung durch Kaltwalzen mit Zwischenglühungen bei 500°C nach Umformgraden von 30% erfolgte, wird mittels

Plasmaspritzen mit einer 50 pm dicken Y-Ba-Cu-O-Schicht beschichtet. Das Band wird einer 2stufigen Wärmebehandlung wie

folgt unterzogen:

910°C/1 h/Reinst-Nj + 500°C/5h + 3eO°C/25h/0,

Nach dieser Wärmebehandlung weist das Band eine Sprungtemperatur von T₀ = 91K und eine kritische Stromdichte von

900 A/cm² auf und besitzt damit verbesserte Supraleiteigenschaften gegenüber vergleichbaren Schichten auf Cu-Substrat.

Claims

1. Trägermaterial für hochtemperatur-supraleitende Schichten, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus einer Metallegierung besteht, in der

(A) 80 bis 95 Massenanteile in % Cu
und

(B) 5 bis 20 Massenanteile in % eines oder mehrere der Elemente Ga, Ag, Zn, In, Al, Mn, Mg, Bi und Be -

enthalten sind.

2. Trägermaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Bestandteil B enthalten sind (B 1) 5 bis 20 Massenanteile in % Ga