DE1284096B

DE1284096B - Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Baendern

Info

Publication number: DE1284096B
Application number: DES97015A
Authority: DE
Inventors: Maier; Dr-Ing Richard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-05-10
Filing date: 1965-05-10
Publication date: 1968-11-28
Also published as: CH476110A; AT261921B; NL6603284A; US3468021A; GB1128542A

Description

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Supraleitfähige Drähte und Bänder können in der fangreicheren Anordnungen, etwa bei größeren Elektrotechnik vielfältige Anwendung finden, da ihr Spulen, ist dies mit Schwierigkeiten verbunden, ohmscher Widerstand völlig verschwindet, wenn sie Formänderungen nach dem Glühen sind ohne starke sich im supraleitenden Zustand befinden. So sind bei- Beeinträchtigung der Supraleitungseigenschaften der spielsweise von der Verwendung von Supraleitern bei 5 Drähte nicht möglich.

der Fortleitung elektrischer Ströme oder der Herstel- Die durch Diffusion oder Abscheidung aus der

lung von Spulen zur Erzeugung hoher Magnetfelder Gasphase hergestellten Nb₃Sn-Schichten an der Vorteile zu erwarten. Oberfläche von Bändern oder Drähten müssen sehr

Supraleiter, die zur Erzeugung hoher Magnet- dünn sein, um elastisch verformt werden zu können, felder benutzt werden sollen, müssen ein hohes kri- io Da sich die supraleitende Schicht bei diesen Drähten tisches Magnetfeld besitzen, d. h., sie dürfen erst in und Bändern nicht in der neutralen Faser befindet, sehr hohen Magnetfeldern vom supraleitenden in den besteht die Gefahr, daß die Schichten bei den Biegenormalleitenden Zustand übergehen. Als Supraleiter- beanspruchungen reißen, die etwa beim Wickeln material mit sehr hohem kritischem Magnetfeld ist einer Spule auftreten. Außerdem müssen diese die zweikomponentige intermetallische Verbindung 15 Drähte und Bänder elektrisch voneinander isoliert Niob—Zinn (Nb₃Sn) bekanntgeworden. Sie besitzt bei werden, da sich die supraleitende Schicht an der etwa 4° K ein kritisches Magnetfeld von über Oberfläche befindet.

200 Kilogauß. Es sind bereits mehrere Verfahren zur Die in »Nature«, 198 (1963), S. 82, beschriebenen

Herstellung von supraleitenden Drähten oder Bän- Verfahren sind wegen der erforderlichen verschiedern mit Niob—Zinn als Supraleitermaterial bekannt- ao denen Walzschritte sehr aufwendig. Außerdem ist es geworden. äußerst schwierig, mit diesen Verfahren gleichmäßig

Bei einem Verfahren wird ein Niob-Rohr mit dünne Bänder konstanter Breite und mit den inseinem Gemisch aus Niob- und Zinn-Pulver gefüllt besondere für die Wicklung von Magnetspulen er- und dann zu einem Draht ausgezogen. Nachdem der forderlichen großen Längen zu erzeugen. Bei dem Draht in seine endgültige Form gebracht, beispiels- 35 zweiten in dieser Veröffentlichung genannten Verweise zu einer Spule gewickelt ist, wird er geglüht, fahren kommt noch dazu, daß ebenso wie bei dem um durch Ineinanderdiffundieren von Niob und Zinn Verfahren nach Kunzler die Bänder erst in ihre im Inneren des Drahtes eine zusammenhängende endgültige Form gebracht werden müssen, bevor die supraleitende Schicht zu erzeugen (J. E. Kunzler, Wärmebehandlung zur Bildung der Nb₃Sn-Schicht Review of Modem Physics 33 [1961], 501). 30 durchgeführt werden kann.

Nach einem anderen Verfahren werden supralei- Es wurde bereits ein nicht vorveröffentlichtes und

tende Oberflächenschichten durch Eindiffundieren daher nicht zum Stand der Technik zählendes Vervon Zinn in Niob-Bänder oder -Drähte hergestellt. fahren zur Herstellung von supraleitenden Bändern Die Drähte oder Bänder werden dazu entweder in mit Schichten aus einer supraleitenden zweikompoeine Zinnschmelze getaucht oder in die heiße Dampf- 35 nentigen intermetallischen Verbindung vorgeschlaatmosphäre über der Schmelze gebracht oder aber gen, welches die geschilderten Nachteile der bekannkalt mit Zinn beschichtet und anschließend geglüht ten Verfahren vermeidet. Zur Herstellung von supra-(E. Säur und J.Wurm, Naturwissenschaften 49 leitenden Bändern mit Niob-Zinn-Schichten wird bei [1962], 127). diesem vorgeschlagenen Verfahren zwischen zwei

Bei einem weiteren Verfahren wird eine Nb₃Sn- 40 Niob-Bänder ein schmaleres Zinn-Band gebracht. Schicht durch Reduktion gasförmiger Chloride von Die Ränder der Niob-Bänder werden miteinander Niob und Zinn auf einem draht- oder bandförmigen verschweißt, und das derart hergestellte Band wird metallischen Träger abgeschieden (französische einer Wärmebehandlung unterzogen, bei welcher das Patentschrift 1 322 777). Zinn in das Niob eindiffundiert und mit diesem eine

Nach einem anderen Verfahren wird eine Zinn- 45 Schicht aus der supraleitenden intermetallischen Verfolie mit einer Umhüllung aus Niob versehen. Die bindung Niob—Zinn bildet. Durch das Verschweißen Hülle wird dann durch Walzen mit der Zinnfolie der Ränder der Niob-Bänder wird ein Herausfließen verbunden und weiter dünn gewalzt. Durch eine ab- des Zinns während der Wärmebehandlung verschließende Reaktion bei erhöhter Temperatur wird hindert.

eine Nb₃Sn-Schicht gebildet. Nach einem weiteren 50 Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren Verfahren wird Niob- und Zinnpulver auf einen zum Herstellen von supraleitenden Bändern mit Niobstreifen aufgebracht. Die so aufgebaute Anord- Schichten aus der supraleitenden intermetallischen nung wird zur Erzeugung einer duktilen Phase einer Verbindung Niob—Zinn (Nb₃Sn), welches gegenraschen Wärmebehandlung unterzogen, anschließend über dem vorgeschlagenen Verfahren wesentlich verdünn gewalzt und in die endgültige Form gebracht, 55 einfacht ist.

beispielsweise zu einer Spule gewickelt, und dann Das Verfahren besteht gemäß der Erfindung darin,

einer Wärmebehandlung zur Herstellung einer daß zwischen zwei Niob-Bänder eine Zinn-Schicht NbgSn-Schicht unterzogen (Nature, 198 [1963], eingelegt wird, daß das so gebildete, aus drei Schich-S. 82). ten bestehende Band unter Schutzgas oder Vakuum

Die genannten Verfahren und die damit herge- 60 einer Wärmebehandlung bei 950 bis 1200⁰C unterstellten Drähte und Bänder sind mit verschiedenen zogen wird, bis das Zinn schmilzt, in die Niob-Nachteilen behaftet. Bänder eindiffundiert und mit diesen unter Bildung

Das Verfahren nach Kunzler, insbesondere das von Niob-Zinn-Schichten reagiert, daß das drei-Dünnziehen des mit Metallpulver gefüllten Niob- schichtige Band während der Wärmebehandlung in Rohres, ist verhältnismäßig umständlich. Die nach 65 einem geeigneten Formkörper seitlich geführt und diesem Verfahren hergestellten Drähte müssen erst senkrecht zur Richtung, in der sich die Schichten in ihre endgültige Form gebracht sein, bevor der erstrecken, durch einen oder mehrere aufgelegte Diffusionsprozeß durchgeführt werden kann. Bei um- Schlitten zusammengehalten wird, und daß dabei

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zwischen den Niob-Bändern ein konstanter Zwi- kann, seitlich geführt und senkrecht zu der Rich-

schenraum von weniger als 50 μ aufrechterhalten tung, in der sich die Schichten erstrecken, durch

wird. einen oder mehrere aufgelegte Schlitten zusammen-

Gegenüber dem bereits vorgeschlagenen Verfah- gehalten. Das Gewicht des Schlittens wird so geren bringt das Verfahren gemäß der Erfindung somit 5 wählt, daß die Bänder durch den Schlitten nicht stark insbesondere den Vorteil, daß das Verschweißen der zusammengepreßt werden, sondern daß lediglich ein Ränder der Niob-Bänder entfallen kann. Während Aufwölben der Niob-Bänder und damit eine Vernämlich bisher das Verschweißen für unumgänglich änderung ihres Abstandes während der Wärmebegehalten wurde, da man annahm, daß das Niob vom handlung verhindert wird.

Zinn nicht benetzt wird und daher dazu neigt, aus io Um beim fertigen supraleitenden Band eine hohe dem Spalt zwischen den Niob-Bändern auszutreten, Stromdichte zu erzielen, die notwendig ist, um beiwurde durch Versuche überraschend festgestellt, daß spielsweise in Supraleiterspulen, deren Wicklung aus technische Niob unabhängig von der Beschaffenheit diesem Band hergestellt wird, einen hohen Füllfakseiner Oberfläche bei Temperaturen um 900⁰C, die tor zu erreichen, sollen die als Ausgangsmaterial für zur Herstellung von Niob-Zinn-Schichten notwendig 15 die Herstellung des Bandes verwendeten Bänder sind, von Zinn vorzüglich benetzt wird. Die Benet- möglichst dünn sein. Eine untere Grenze für die zung ist so gut, daß das Niob vom Zinn mechanisch Banddicke ist prinzipiell nur durch die notwendige nicht mehr getrennt werden kann. Auf Grund der Festigkeit der Bänder gegeben. Gute Ergebnisse überraschend festgestellten guten Benetzung von wurden mit etwa 10 μ dicken und 3 mm breiten Niob durch Zinn ist es möglich, das bei der Wärme- 20 Niob- und Zinn-Bändern erzielt. Wenn man die behandlung flüssig werdende Zinn zwischen den Breite des zwischen den Niob-Bändern liegenden Niob-Bändern durch Kapillarwirkung festzuhalten, Zinn-Bandes kleiner wählt als die Breite der Niobwenn zwischen den Niob-Bändern während der Bänder, breitet sich das Zinn beim Schmelzen zwi-Wärmebehandlung ein Zwischenraum aufrechterhal- sehen den Niob-Bändern auf Grund der Benetzung ten wird, dessen Größe so gewählt wird, daß eine as der Oberfläche und der Kapillarwirkung aus, so daß Kapillaranziehung auftritt. Dies ist bei Zwischen- die Dicke der nach der Wärmebehandlung im Inneräumen von weniger als 50 μ der Fall. Auf Grund der ren des Bandes verbleibenden Zinn-Schicht zusätz-Kapillaranziehung tritt während der Wärmebehand- lieh verringert werden kann. Wählt man etwa bei lung an den Rändern des Bandes kein Zinn aus, so 3 mm breiten Niob-Bändern ein 1 mm breites Zinndaß ein Verschweißen der Bandränder unnötig ist. 30 Band von 10 μ Dicke, so verringert sich beim Um möglichst dünne Bänder zu erzielen, wird der Schmelzen des Zinns die Dicke der Zinnschicht auf Zwischenraum zwischen den Niob-Bändern Vorzugs- etwa 3 μ.
weise zwischen 5 und 10 μ gewählt. Bei der Wärmebehandlung, die zweckmäßigerweise

Zur Aufrechterhaltung des Zwischenraumes zwi- kontinuierlich in einem Rohrofen vorgenommen

sehen den Niob-Bändern während der Wärmebe- 35 wird, diffundiert das Zinn teilweise in die Niob-

handlung können verschiedenartige Mittel vorge- Bänder ein und bildet durch Reaktion mit dem Niob

sehen sein. Bei einer bevorzugten Ausführungsform zusammenhängende Schichten aus der intermetal-

des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Zinn- lischen supraleitenden Verbindung Niob—Zinn. Zur

Band zwischen die Niob-Bänder gebracht und um Durchführung dieser Reaktion müssen Temperaturen

dieses Zinn-Band, bevor es zwischen die beiden 40 zwischen etwa 950 und 1200° C angewandt werden.

Niob-Bänder gebracht wird, zur Aufrechterhaltung Die Dicke der gebildeten Niob-Zinn-Schichten hängt

des Zwischenraumes ein dünner Draht gewickelt. von der angewandten Temperatur und von der Zeit-

Der Draht muß aus einem Material bestehen, das mit dauer ab, während der das Band der Wärmebehand-

Zinn bei den angewandten Temperaturen keine lung ausgesetzt ist. Die Schichten werden um so

Legierung bildet. Insbesondere sind Drähte aus 45 dicker, je höher die Temperatur und je langer die

Wolfram oder Molybdän mit einem Durchmesser von Dauer der Wärmebehandlung ist. Um eine hohe

10 μ geeignet. Durch den um das Zinn-Band gewik- Flexibilität des Bandes zu erzielen, sollen die Niob-

kelten Draht wird zwischen den Niob-Bändern auch Zinn-Schichten nach Möglichkeit dünn gehalten

dann ein Abstand aufrechterhalten, wenn das Zinn werden. Zur Erzielung einer hohen Stromdichte

flüssig wird. so sollen die Niob-Zinn-Schichten wiederum nicht zu

Der Abstand zwischen den Niob-Bändern kann dünn sein. Bänder mit etwa 2 μ dicken Niob-Zinnauch in der Weise aufrechterhalten werden, daß bei- Schichten haben bei verhältnismäßig hoher Stromspielsweise ein oder beide Ränder der Niob-Bänder dichte noch eine ausgezeichnete Flexibilität. Wegen umgebördelt werden, so daß die umgebördelten der Abhängigkeit der Dicke der Niob-Zinn-Schicht Bandränder in den Zwischenraum zwischen den 55 von der Höhe der Temperatur und der Dauer der Niob-Bändern zu liegen kommen, oder daß in den Wärmebehandlung kann zur Erzeugung einer Niob-Niob-Bändern geeignete Sicken vorgesehen werden. Zinn-Schicht gleicher Dicke bei Erhöhung der Tem-Die Verwendung von Draht zur Aufrechterhaltung peratur die Dauer der Wärmebehandlung herabdes Zwischenraumes zwischen den Niob-Bändern gesetzt werden. Bei Temperaturen von etwa 1000° C zeichnet sich jedoch wegen der besonderen Ein- 60 hat sich eine Dauer der Wärmebehandlung von etwa fachheit des Verfahrens vor den anderen Möglich- 10 bis 60 Minuten, bei Temperaturen von 1100⁰C keiten aus. eine Dauer von etwa 5 bis 30 Minuten und bei Tem-

Um die Niob-Bänder und das Zinn-Band wäh- peraturen von 1200° C eine Dauer von etwa 2,5 bis

rend der Wärmebehandlung zusammenzuhalten, wird 15 Minuten als günstig erwiesen. Bei Durchführung

das aus drei Schichten bestehende Band im Ofen, in 65 der Wärmebehandlung in einem Durchlaufofen ist

welchem die Wärmebehandlung stattfindet, z. B. unter Dauer der Wärmebehandlung der Zeitraum zu

Durchlauferhitzer, in einem geeigneten Formkörper, verstehen, innerhalb dessen ein bestimmter Teil des

der beispielsweise aus Aluminiumoxyd bestehen Bandes sich im Ofen innerhalb der Zone der angege-

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benen Temperatur befindet. Die Geschwindigkeit, mit rungskörper3 in Rotation versetzt, so daß die Spule 7 welcher das Band bei der Wärmebehandlung den das Zinn-Band 1 auf einer Kreisbahn umläuft. Der Ofen durchlaufen kann, hängt somit von der für die Wolframdraht 4 wird beim Abwickeln durch eine Wärmebehandlung gewählten Temperatur und der Führung 11 geführt. Die Rotationsgeschwindigkeit Länge des Ofens ab. 5 der Spule 7 wird an die Vorschubgeschwindigkeit Um eine Verzunderung oder Versprödung der des Zinn-Bandes 1 so angepaßt, daß der auf das Bänder bei der Wärmebehandlung durch Reaktion Zinn-Band aufgewickelte Wolframdraht mit der mit der Luft zu vermeiden, wird die Wärmebehand- Längsachse des Bandes einen Winkel von etwa 45° lung unter Schutzgas, beispielsweise unter strömen- bildet. Das mit dem Wolframdraht bewickelte Zinndem, gereinigtem Argon oder Vakuum, vorge- io Band wird dann zwischen zwei Niob-Bänder 12 nommen. und 13 gebracht, die von zwei Spulen 14 und 15 ab-Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens gewickelt werden. Die Niob-Bänder laufen dabei hergestellten supraleitenden Bänder besitzen nicht über zwei Messingrollen 16 und 17 und werden die Nachteile der nach den bekannten Verfahren her- durch diese an das Zinn-Band angedrückt. Der durch gestellten Drähte und Bänder. Die beiden supralei- 15 die Messingrollen 16 und 17 ausgeübte Druck kann tenden Schichten, die in der Nähe der neutralen mit Hilfe einer mit einer Feder versehenen Stell-Faser des Bandes liegen und schon deshalb bei Ver- schraube 18 reguliert werden. Der Druck wird so biegungen des Bandes nur geringen Spannungen aus- eingestellt, daß das Zinn-Band zwischen den Niobgesetzt sind, können durch geeignete Wärmebehand- Bändern mitgenommen wird,
lung so dünn ausgebildet werden, daß sie elastisch 20 Das nunmehr aus drei Schichten bestehende Band verformbar sind. Das Band kann daher nach der wird durch einen mit einem Schlitz versehenen Stahl-Wärmebehandlung, d. h. nach Bildung der supralei- schliff 19 zur Herstellung der Niob-Zinn-Schichten in tenden Schichten, ohne weiteres weiter verformt, bei- einen Durchlauferhitzer eingeführt. Um ein vorspielsweise zu einer Spule gewickelt werden. Das um- zeitiges Schmelzen des Zinns zu vermeiden, wird der hüllende, normalleitende Material verleiht dem 25 Stahlschliff 19 mit Hilfe einer kupfernen Kühl-Band eine besondere Festigkeit und kann gleich- schlange 20 durch Wasser gekühlt. Der Durchlaufzeitig als elektrische Isolationsschicht verwendet erhitzer besteht aus einem Quarzrohr 21 und einem werden. Rohrofen 22. Das Quarzrohr 21 ist mit zwei Rohr-An Hand einiger Figuren soll das erfindungs- stutzen 23 und 24 versehen. Durch diese Rohrstutzen gemäße Verfahren noch näher erläutert werden. 30 wird vorgereinigtes Argon mit etwa 1,1 Atmosphären Fig. 1 zeigt schematisch eine Einrichtung zur Druck entgegengesetzt zur Laufrichtung des Bandes Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens; durch das Quarzrohr geleitet. Das Argon dient als Fig. 2 zeigt in Draufsicht das mit einem Draht Schutzgas und verhindert gleichzeitig das Eintreten bewickelte Zinn-Band, bevor es zwischen die Niob- von Luft durch die engen Schlitze der Stahlflansche. Bänder gebracht wird; 35 Im Quarzrohr 21 ist ein in Längsrichtung mit einer Fig. 3 zeigt im Querschnitt ein Ausführungsbei- Nut zur Führung des Bandes versehener stabförmiger spiel für den zur Führung des Bandes im Durchlauf- Formkörper 25 aus Aluminiumoxyd angeordnet. Das ofen verwendeten Formkörper; Band wird durch die Nut dieses Formkörpers ge-Fig. 4 zeigt schematisch ein in Längsrichtung an- führt und durch aufgelegte, in der Fig. 1 nicht dargeschliffenes Stück eines erfindungsgemäß hergestell- 40 gestellte, Aluminiumoxydstücke belastet, so daß eine ten supraleitenden Bandes; Aufwölbung oder Verwerfung der Niob-Bänder bei Fig. 5 zeigt die I_CH_C-Kxir\e eines Bandes nach der Wärmebehandlung vermieden wird. Nach der F i g. 4; Wärmebehandlung wird das fertige Band durch einen Fig. 6 und 7 zeigen weitere Möglichkeiten zur mit einem Schlitz versehenen ebenfalls wassergekühl-Aufrechterhaltung des Abstandes zwischen den 45 ten Stahlschliff 26 aus dem Durchlauferhitzer heraus-Niob-Bändern beim erfindungsgemäßen Verfahren. geführt. Das Band durchläuft anschließend zwei Im folgenden Beispiel wird die Herstellung eines motorisch angetriebene Gummirollen 27 und 28 und supraleitenden Bandes nach dem Verfahren gemäß wird auf einer Rolle 29 aufgewickelt. Die Fortbeweder Erfindung mit Hilfe der in Fig. 1 dargestellten gung des Bandes wird lediglich durch die Zugspan-Einrichtung näher beschrieben. 50 nung bewirkt, die durch die Reibung zwischen dem Als Ausgangsmaterial dienen zwei Niob-Bänder Band und den motorisch angetriebenen Gummirollen und ein Zinn-Band von jeweils 10 μ Dicke und 3 mm 27 und 28 hervorgerufen wird. Die vor dem Durch-Breite. Zur Aufrechterhaltung des Abstandes zwi- lauferhitzer angeordneten Rollen sind nicht motoschen den Niob-Bändern wird ein Wolframdraht von risch angetrieben. Auf diese Weise können Verwer-10 μ Durchmesser benutzt. Diese Ausgangsmate- 55 fungen der einzelnen Bänder und unnötige Spanrialien werden auf Spulen bzw. Rollen in die Appa- nungen, die zum Abreißen der Bänder führen ratur zur Durchführung des Verfahrens eingesetzt. könnten, vermieden werden. Der Druck der Gummi-Bei der Herstellung des supraleitenden Bandes mit rollen 27 und 28 auf das Band kann durch die Stell-Hilfe der in Fig. 1 dargestellten Einrichtung wird schraube 30 eingestellt werden,
das Zinn-Band 1 von einer Rolle 2 abgewickelt und 60 Die Länge des Rohrofens bei der beschriebenen zunächst durch einen mit einem Schlitz versehenen Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß Führungskörper 3 geführt. Nach dem Verlassen des der Erfindung beträgt etwa 600 mm. Die Bänder Führungskörpers wird das Zinn-Band mit einem werden in diesem Ofen auf etwa 1000° C erhitzt. Die Wolframdraht 4 umwickelt. Zu diesem Zweck sitzt Länge der Zone des Ofens, die sich auf einer Temauf dem Führungskörper 3 eine Hohlwelle 5, an der 65 peratur von 1000⁰C befindet, beträgt etwa 400 mm. eine Spindel 6 befestigt ist, die eine mit Wolframdraht Zu den beiden Ofenenden hin fällt die Temperatur bewickelte Spule 7 trägt. Mit Hilfe des Motors 9 und ab. Die Bänder wurden mit Geschwindigkeiten von der Zahnräder 10 wird die Hohlwelle 5 um den Füh- etwa 1,5 bis 2,5 cm/Min, durch den Ofen gezogen.

Claims

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Dabei bildeten sich Niob-Zinn-Schichten von etwa wonnen, daß das supraleitende Band in verschieden

2 μ Dicke. starke Magnetfelder gebracht wird und die Strom-

Zur weiteren Verdeutlichung des erfindungs- belastung jeweils so weit erhöht wird, bis das Band

gemäßen Verfahrens ist in F i g. 2 ein Stück des mit vom supraleitenden in den normalleitenden Zustand

Wolframdraht umwickelten Zinn-Bandes in Drauf- 5 übergeht. Die Stromstärke, bei der dieser Übergang

sieht dargestellt. Der Wolframdraht 4 bildet mit der erfolgt, wird als kritische Stromstärke I_c bezeichnet.

Längsachse des Zinn-Bandes 1 einen Winkel von In F i g. 5 ist die kritische Stromstärke I_c in Ampere

etwa 45°. in logarithmischem Maßstab an der Ordinate auf-

F i g. 3 zeigt den Formkörper 25, der zur Führung getragen. Die Magnetfeldstärke ist in Kilooersted in des aus drei Schichten bestehenden Bandes im io linearem Maßstab an der Abszisse aufgetragen. Wie Durchlauferhitzer dient, im Querschnitt. Bei dem be- sich aus der Kurve ergibt, ist das nach dem erfinschriebenen Ausführungsbeispiel für das erfindungs- dungsgemäßen Verfahren hergestellte supraleitende gemäße Verfahren besteht dieser Formkörper aus Band in einem Magnetfeld von etwa 13 Kilooersted einem etwa 800 mm langen Aluminiumoxydstab, der mit einem Strom von etwa 200 Ampere und in einem einen Durchmesser von etwa 12 mm besitzt. In die- 15 Magnetfeld von 50 Kilooersted noch mit einem sem Aluminiumoxydstab ist in Längsrichtung eine Strom von etwa 58 Ampere belastbar. Das Band ist Nut 31 mit rechteckigem Querschnitt angebracht. Die 3 mm breit und im Mittel etwa 34 μ dick. Die beiden Nut hat eine Breite von 3,2 mm und eine Tiefe von Niob-Zinn-Schichten sind etwa 2 μ dick. Die Sprung-4 mm. Die 3 mm breiten Bänder rutschen beim temperatur des Bandes liegt bei etwa 17,4° K.
Durchziehen durch den Durchlauferhitzer auf dem ao Das erfindungsgemäße Verfahren kann gegenüber Boden dieser Nut entlang und werden bei den an- dem geschilderten Beispiel in verschiedener Weise gegebenen Abmessungen der Nut gut seitlich geführt. abgewandelt werden. Beispielsweise kann der Zwi-Um eine Verwerfung und Aufwölbung der Bänder schenraum zwischen den Niob-Bändern, der notwährend der Wärmebehandlung zu vermeiden, wer- wendig ist, um das geschmolzene Zinn durch Kapilden auf die in der Nut befindlichen Teile des Bandes 95 larwirkung zwischen den Bändern festzuhalten, auch mehrere Aluminiumoxydstäbe 32 mit einer Breite dadurch aufrechterhalten werden, daß die Ränder von 3,1 mm und einer Dicke von 4 mm sowie einer der Niob-Bänder umgebördelt werden. Die Niob-Länge von 50 mm gelegt. Bei einem Gewicht von Bänder müssen dann so geführt werden, daß die 2,31 g pro Stab üben diese Stäbe auf das Band einen Bördelränder in den Zwischenraum zu liegen kom-Druck von 1,54 g/cm² aus. Bei diesem geringen 30 men. Die Breite des zwischen die Niob-Bänder zu Druck wird die Fortbewegung des Bandes in der Nut bringenden Zinn-Bandes wird bei diesem Verfahren nicht behindert. zweckmäßig kleiner gewählt als die Breite der Niob-

Nach dem Verlassen des Ofens sind die einzelnen Bänder. In F i g. 6 ist ein in dieser Weise aufgebautes Schichten des Bandes fest miteinander verbunden. Band im Querschnitt dargestellt. Die Niob-Bänder 12 Die gesamte Dicke eines nach dem oben angegebenen 35 und 13 sind an den Rändern 63 und 64 umgebördelt. Verfahren hergestellten Bandes beträgt bei den ge- Das zwischen den umgebördelten Niob-Bändern lienannten Ausgangsmaterialien etwa 34 μ. In F i g. 4 gende Zinn-Band ist mit 1 bezeichnet,
ist ein Stück eines fertigen Bandes dargestellt. Das In F i g. 7 ist eine weitere Möglichkeit zur Auf-Band ist parallel zur Längsachse angeschliffen, um rechterhaltung eines konstanten Zwischenraumes seine Struktur deutlicher erkennbar zu machen. Zwi- 40 zwischen den Niob-Bändern dargestellt. Die Figur sehen den beiden außenliegenden Niob-Schichten 41 zeigt im Querschnitt eine Anordnung von zwei Niob- und 42 und der dazwischenliegenden Zinn-Schicht Bändern 12 und 13, die in der Nähe ihrer Ränder mit 43, die jeweils etwa 10 μ dick sind, sind die durch Sicken 73 und 74 versehen sind. Zwischen beiden die Wärmebehandlung entstandenen Niob-Zinn- Bändern liegt ein etwas schmaleres Zinn-Band 1.
Schichten 44 und 45 mit einer Dicke von etwa 2 μ 45 Das Einlegen der Zinnschicht zwischen die Niobdeutlich zu erkennen. Mit 4 sind angeschliffene Teile Bänder kann beim erfindungsgemäßen Verfahren des zur Aufrechterhaltung des Abstandes zwischen beispielsweise auch derart erfolgen, daß an Stelle den Niob-Bändern dienenden Wolframdrahtes be- eines Zinn-Bandes ein Zinn-Draht verwendet wird, zeichnet. Die fertigen Bänder besitzen eine sehr hohe Beim Schmelzen des Drahtes verbreitet sich das Flexibilität und können elastisch zu Bögen mit 50 flüssige Zinn im gesamten Zwischenraum zwischen Krümmungsradien von etwa 2,5 bis 3,5 mm gebogen den Niob-Bändern.

werden, ohne daß im Schliffbild Risse in den Niob- Die mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens

Zinn-Schichten erkennbar werden. hergestellten supraleitenden Bänder eignen sich

Die fertigen Bänder werden zur Herstellung eines wegen ihrer hohen kritischen Stromstärken und

normalleitenden Parallelwiderstandes und zum 55 hohen kritischen Magnetfelder sowie wegen ihrer aus-

Schutze gegen magnetische Flußsprünge, die bei dei gezeichneten Flexibilität insbesondere zur Herstel-

Verwendung der Bänder in starken Magnetfeldern lung von Wicklungen für Supraleiterspulen. Auch

auftreten können, verkupfert. Die Verkupferung er- für andere Zwecke, beispielsweise zur Fortleitung

folgt vorzugsweise elektrolytisch. Günstige Schicht- elektrischer Ströme, können sie vorteilhaft Anwen-

dicken für die Kupferschicht liegen zwischen 5 60 dung finden,
und 10 μ.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten supraleitenden Bänder haben hervorragende elektrische Eigenschaften. Sie sind auch in Patentansprüche:
sehr starken Magnetfeldern mit hohen Strömen be- 65

lastbar. Fig. 5 zeigt die sogenannte /_Cii_c-Kurve 1. Verfahren zum Herstellen von supraleiten-

eines in der oben beschriebenen Weise hergestellten den Bändern mit Schichten aus der supraleiten-

supraleitenden Bandes. Die I_CH_C-Kurve wird so ge- den intermetallischen Verbindung Niob—Zinn

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(Nb₃Sn), dadurch gekennzeichnet, daß zwischen zwei Niob-Bänder eine Zinnschicht eingelegt wird und das so gebildete, aus drei Schichten bestehende Band unter Schutzgas oder Vakuum einer Wärmebehandlung bei 950 bis 1200⁰C unterzogen wird, bis das Zinn schmilzt, in die Niob-Bänder eindiffundiert und mit diesen unter Bildung von Niob-Zinn-Schichten reagiert, daß das dreischichtige Band während der Wärmebehandlung in einem geeigneten Formkörper seit-Hch geführt und senkrecht zur Richtung, in der sich die Schichten erstrecken, durch einen oder mehrere aufgelegte Schlitten zusammengehalten wird und daß dabei zwischen den Niob-Bändern ein konstanter Zwischenraum von weniger als 50 μ aufrechterhalten wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Niob-Bändern ein Zwischenraum von 5 bis 10 μ aufrechterhalten wird. "
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zinn-Band zur Aufrechterhaltung des Zwischenraumes mit einem dünnen Draht aus einem Metall umwickelt wird, das mit Zinn bei der Wärmebehandlung keine Legierung bildet, und daß das so bewickelte Zinn-Band zwischen zwei Niob-Bänder eingelegt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein 10 μ dicker Draht aus Molybdän oder Wolfram verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Zwischenraumes die Niob-Bänder mit Bördelrändern versehen werden.
6. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufrechterhaltung des Zwischenraumes die Niob-Bänder mit Sicken versehen werden.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung in einem Durchlauferhitzer vorgenommen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Führung des Bandes im Durchlauferhitzer ein mit einer Nut versehener Formkörper vorgesehen wird und daß das Band beim Durchlaufen der Nut des Formkörpers mit geeigneten Gewichten (Schlitten) belastet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Formkörper ein mit einer Nut versehener Aluminiumoxydstab verwendet wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Band nach der Wärmebehandlung mit einer Kupferschicht versehen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen