DE1188824B - Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Draehten und Baendern aus Titan-Niob-Legierungen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

C22f

Deutsche Kl.: 4Od-1/18

Nummer: 1188 824

Aktenzeichen: M 53256 VI a/40 d

Anmeldstag: 19. Juni 1962

Auslegetag: 11. März 1965

Es ist bekannt, Drähte und Bänder aus sogenannten harten Supraleitern, also solchen Supraleitern, deren maximale Stromstärke im Gebiet der Supraleitung durch ein äußeres Magnetfeld bis zu hohen Feldstärken nur wenig beeinflußt wird, aus Niob-Zirkonium-Legierungen durch Kaltverformung herzustellen. Derartige Legierungen haben aber den Nachteil, daß sie schwierig zu Drähten und Bändern zu verarbeiten sind. Weiterhin ist die Eignung von Niob-Titan-Legierungen zur Herstellung von harten Supraleitern bekannt.

Es wurde nun gefunden, daß Titan-Niob-Legierungen mit 20 bis 45 Gewichtsprozent Niob, die an sich bekannt und auch verhältnismäßig leicht kalt- und warmverformbar sind, gut zu supraleitenden Drähten und Bändern verarbeitet werden können. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht darin, daß Vormaterial aus Legierungen mit 20 bis 45 Gewichtsprozent Niob, Rest Titan, zunächst so aus dem /S-Gebiet abgekühlt wird, daß die /S-Phase neben dem sich bildenden martensitartigen, übersättigten α-Mischkristall erhalten bleibt, so daß neben der /3-Phase kein Gleichgewichts-a-Mischkristall auftritt. Als Vormaterial können entweder Gußstücke oder warmverformte Platinen oder Stangen verwendet werden, die sich in bekannter Weise leicht herstellen lassen. Anschließend werden aus dem Vormaterial durch Kaltverformung Drähte und Bänder hergestellt und diese schließlich einer Wärmebehandlung bei 250 bis 650° C unterworfen. Bei der Herstellung der Drähte und Bänder aus dem Vormaterial, das hauptsächlich die /3-Phase aufweist, bildet sich eine martensitische Lamellenstruktur aus. Bei der anschließenden Wärmebehandlung entmischt sich die übersättigte ß- und martensitische Phase, wobei sich Zwischenphasen von lamellenartiger Struktur ausbilden, die hervorragende supraleitende Eigenschaften aufweisen. Demzufolge muß die sich an die Kaltverformung anschließende Glühbehandlung im a-/?-Bereich durchgeführt werden, und zwar dergestalt, daß die Dauer der Glühbehandlung bei höheren Temperaturen kürzer und bei niedrigeren Temperaturen länger sein muß. Die Dauer der Behandlung und die Höhe der Temperatur müssen im Einzelfall aufeinander so abgestimmt werden, daß die übersättigten α- und /^-Mischkristalle zerfallen, und sie kann danach ermittelt werden, wann die besten Ergebnisse erzielt werden. Auf jeden Fall soll die Glühbehandlung so durchgeführt werden, daß die durch die Kaltverformung erreichte lamellenförmige Struktur des Gefüges erhalten bleibt und möglichst kein grobkörniges α-Titan gebildet wird.

Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Drähten und Bändern aus
Titan-Niob-Legierungen

Anmelder:

Metallgesellschaft Aktiengesellschaft, Frankfurt/M., Reuterweg 14

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Chem. Dr. rer. nat. Ulrich Zwicker, Aalen

Überraschenderweise hat sich gezeigt, daß derartige Drähte und Bänder bei 5° K hohe kritische Stromdichten, nämlich über 100 000 A/cm² aufweisen, ohne daß die Supraleitfähigkeit beeinträchtigt ist.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden bevorzugt Legierungen mit einem Gehalt von 30 bis 4O^fl/o Niob, Rest Titan, verwendet und die daraus hergestellten Drähte und Bänder einer Wärmebehandlung über einen Zeitraum von 10 bis 25 Stunden bei Temperaturen von 350 bis 600° C unterworfen.

Die Wärmebehandlung der Drähte und Bänder muß nicht unbedingt erst dann durchgeführt werden, wenn die Kaltverformung abgeschlossen ist, sondern es kann sich auch noch eine geringe Kaltverformung an die letzte Wärmebehandlung anschließen.

B eispiel

Ein Gußstück aus einer Legierung der stöchiometrischen Zusammensetzung NbTi₄ mit 33·% Niob, Rest Titan, wurde durch Warm- und Kaltverformung zu einem Draht von 2 mm Durchmesser abgewalzt und so rasch aus dem /S-Gebiet abgekühlt, daß keine Gleichgewichts-a-Phase aufgetreten ist. Anschließend wurde das Material auf 0,2 mm kalt gezogen. Ein Teil des Materials wurde 24 Stunden bei 375° C und ein anderer Teil 24 Stunden bei 590° C geglüht. Danach ergaben sich folgende supraleitende Eigenschaften bei 5° K:

Glühbehandlung

24 Stunden/375^O C
24 Stunden/590⁰ C

Prüf zeit 200

ohne Magnetfeld

> 105 A/cm²

> IO³ A/cm²

mit Magnetfeld 5000 Oersted

> 105 A/cm² IO⁵ A/cm²

509 518ß65

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Drähten und Bändern aus Titan-Niob-Legierungen, dadurch gekennzeichnet, daß Vormaterial aus Legierungen mit 20 bis 45% Niob, Rest Titan, zunächst aus dem Temperaturbereich der /?-Phase so rasch abgekühlt wird, daß diese erhalten bleibt und daneben nur martensitischer, übersättigter α-Mischkristall, jedoch kein Gleichgewichts-a-Mischkristall auftritt, und dann zu Drähten und Bändern kalt verformt wird und daß die Drähte und Bänder einer Wärmebehandlung bei 250 bis 650° C unterworfen werden, wobei Glühtemperatur und -dauer so aufeinander abgestimmt sind, daß die durch die Kaltverformung erzielte lamellenartige Struktur des Gefüges

erhalten bleibt, worauf sich gegebenenfalls eine geringe Schlußverformung anschließt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Legierung mit 30 bis 40%Niob, Rest Titan, verwendet wird und daß die Wärmebehandlung der Drähte und Bänder über einen Zeitraum von 10 bis 25 Stunden bei Temperaturen von 350 bis 600° C durchgeführt wird.

3. Verwendung von nach Anspruch 1 oder 2 behandelten Titan-Niob-Legierungen mit 20 bis 45% Niob, Rest Titan, als Werkstoff zur Herstellung von harten Supraleitern.

In Betracht gezogene Druckschriften:

»Materials in Design Engineering«, 54 (1961),
Nr. 1, Juli 1961, S. 107 bis 115.

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