DE1237786B

DE1237786B - Verwendung einer Niob-Tantal-Titan-Legierung zur Herstellung von Supraleitern

Info

Publication number: DE1237786B
Application number: DEV26128A
Authority: DE
Inventors: Dr Rudolf Reinbach
Original assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Current assignee: Vacuumschmelze GmbH and Co KG
Priority date: 1964-06-10
Filing date: 1964-06-10
Publication date: 1967-03-30

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. C!.:

C22c

Deutschem.: 40 b-27/00

Nummer: 1237786

Aktenzeichen: V 26128 VI a/40 b

Anmeldetag: 10. Juni 1964

Auslegetag: 30. März 1967

In einem nicht zum Stande der Technik gehörenden Vorschlag werden Niob-Zirkonium-Titan-Legierungen für die Verwendung als harte Supraleiter in Form von Drähten, Bändern oder sonstigen Halbzeugen benannt.

Als Supraleiter sind vor allem die Legierungen von Metallen der IV. und V. Nebengruppe des Periodischen Systems der chemischen Elemente bekanntgeworden. Die Verarbeitbarkeit dieser Legierungen verlangte jedoch recht aufwendige Herstellungsverfahren, wie z. B. das Erschmelzen der Legierung im Elektronenstrahlofen bzw. das Reinigen der erschmolzenen Legierungen in einer Zonenschmelzanlage. Sehr häufig mußte auch die Warmverformung dieser Legierungen in geeigneten »Mänteln« durchgeführt werden, um eine Gasaufnahme aus der Luft und damit einer Versprödung des zu verformenden Materials zu verhindern.

Um die Verformbarkeit von binären, supraleitenden Niob-Zirkonium-Legierungen mit 25% Zirkonium zu verbessern, ist vorgeschlagen worden, dieser Legierung einen Zusatz von 2 bis 10% Tantal zu geben (»Journal of Applied Physics«, 33 [1962], S. 2394). Auch bei dieser Legierung war ein Erschmelzen im Elektronenstrahlofen notwendig.

Es wurde nun gefunden, daß eine gute Verarbeitbarkeit und gute Eigenschaften bezüglich der Supraleitung auch für solche Legierungen bestehen, bei denen das Zirkonium in den obengenannten, nicht zum Stande der Technik gehörenden Niob-Zirkonium-Titan-Legierungen durch Tantal ersetzt wird. Diese erfindungsgemäß zu verwendenden Niob-Tantal-Titan-Legierungen lassen Kaltverformungsgrade von über 99% zu, sie sind weiterhin aus dem Gußzustand durch Hämmern kalt zu verformen und können im Vakuum-Lichtbogenofen erschmolzen werden, wobei die Ausgangsmetalle handelsübliche Reinheit besitzen dürfen.

Die gute Verarbeitbarkeit der erfindungsgemäß zu verwendenden Legierung sei an Hand zweier Beispiele näher beschrieben:

Beispiel 1
Eine Legierung mit

45% Nb,

30% Ta,
25% Ti

Verwendung einer Niob-Tantal-Titan-Legierung zur Herstellung von Supraleitern

Anmelder:

Vacuumschmelze

Gesellschaft mit beschränkter Haftung, Hanau, Grüner Weg 37

Als Erfinder benannt:

Dr. Rudolf Reinbach, Hanau

Sphäre auf 1100° C erwärmt und anschließend auf einen Durchmesser von 5 mm warmverformt.

Danach erfolgte ohne Zwischenglühung die Kaltverarbeitung zu einem Draht mit 0,2 mm Durchmesser.

Beispiel 2

Eine Legierung mit

25% Nb,
55% Ta,
20% Ti

wurde wie im Beispiel 1 erschmolzen. Nach Entfernen der Gußhaut konnte der Block kalt zu einem Draht mit dem Durchmesser von 0,5 mm gehämmert werden. Bei diesem Verfahren war es nicht nötig, das für die Verformung oft sehr schädliche Gußgefüge zu zerstören.

Diese gute Verformbarkeit der erfindungsgemäßen Legierungen trat vorzugsweise in dem Zusammensetzungsbereich mit

30 bis 58% Nb, 22 bis 50% Ta, 20 bis 48% Ti

auf und konnte auch noch in dem größeren Zusammensetzungsbereich bei Legierungen mit

15 bis 70% Nb, 10 bis 65% Ta, 20 bis 75% Ti

wurde im Vakuum-Lichtbogenofen erschmolzen. Der festgestellt werden.

Gußblock besaß einen Durchmesser von etwa 20 mm 50 Die guten supraleitenden Eigenschaften der erfin-

und eine Länge von 80 mm. Nach Entfernen der dungsgemäß zu verwendenden Legierungen sind in

Gußhaut wurde der Block in normaler Ofenatmo- der nachfolgenden Tabelle beschrieben.

Claims

55% Ta 20% Ti 99% 2. 3. 4. 1. Zustand der Legierung Sprung
temperatur
in ⁰K Kritische Strom
dichte in A/cm² bei
5OkOe und 4,2° K 30% Ta 25 VoTi 99Vo kaltverformt, anschließend 0,5 Stunden 8,6 _ Legierungszusammensetzung
in Gewichtsprozent bei 900° C ausgelagert 25 »/ο Nb 10% Ta 30% Ti 99% kaltverformt, anschließend 2 Stunden 13,1 — 10% Ta 30% Ti 99% bei 500° C ausgelagert 45°/oNb kaltverformt, 9,7 3,4-103 10% Ta 30VoTi 99% kaltverformt, anschließend 2 Stunden 11,1 — 60VoNb bei 500° C ausgelagert 60% Nb 10% Ta 3OVoTi 99% kaltverformt, anschließend 0,5 Stunden 11,2 — bei 900° C ausgelagert 6OVoNb kaltverformt, anschließend 0,5 Stunden 13,6 — bei 900° C und 2 Stunden bei 500° C 60%Nb ausgelagert

Dabei ist in Spalte 1 die Legierungszusammensetzung in Gewichtsprozent angegeben. Spalte 2 beschreibt den Verformungszustand der Legierung, wobei, sofern eine Auslagerung angeführt wird, diese in einem Vakuum von 10 ~⁴ mm Hg oder besser vorgenommen wurde. Spalte 3 zeigt die Sprungtemperatur in Kelvingraden, und Spalte 4 benennt die kritischen Stromstärken, oberhalb derer die Legierungen, bei einem äußeren Magnetfeld von 50 kOe und 4,2° K, normalleitend werden.

Patentansprüche:
1. Verwendung einer ternären Legierung, bestehend aus

15 bis 70% Niob,

10 bis 65Vo Tantal und

20 bis 75% Titan,

als Werkstoff zur Herstellung von Supraleitern in Form von Drähten, Stäben, Bändern, Rohren, Blechen und sonstigen Halbzeugen.

2. Verwendung einer Legierung der im Anspruch 1 angegebenen Zusammensetzung, bestehend aus

30 bis 58% Niob,

22 bis 50V» Tantal und

20 bis 48% Titan,

für den im Anspruch 1 genannten Zweck.

In Betracht gezogene Druckschriften:

»Journal of Applied Physics«, 33 (1962), Nr. 7, S. 2394.