DE1483372A1

DE1483372A1 - Herstellung harter Supraleiter

Info

Publication number: DE1483372A1
Application number: DE19651483372
Authority: DE
Inventors: Berkl Dr Dipl-Phys Erhard; Dietrich Dr Dipl-Phys Isolde; Weyl Dr Dipl-Phys Reinhard
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-09-27
Filing date: 1965-09-27
Publication date: 1969-02-13
Also published as: US3481800A

Description

5IEMEHS AKTIEHGESEILSCHAPT

T48337

ι ;

Hünchen, den 18.JUNiI!968 Witteisbacherplatz 2

Γ 14 3; 372.3 ΓΛ öS/2901 3ts/Bi

Neue Beschreibung und Patentansprüche

Herstellung harter Supraleiter

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Heroteilung sogenannter hart supraleitender Materialien, sogenannte Supraleiter III. Art, die hohe kritische Stromdichtewerte bei hohen magnetischen Peldstärkewerten bei entsprechend tiefen

PA 9/501/60 23.9.1965 -.2

Neue Unterlagen (Art.7 Il Abs. 2 Nr. 1 Satz 3 deaXnderungeges. v. 4.9.1967)

Temperaturen aufweisen.

Als hart supraleitende Materialien sind Mischkristallsupraleiter aus zwei oder mehreren Komponenten wie etwa Niob-Zirkon, Niob-Tantal, bekannt geworden.

Bei einer Anzahl von Niob-Zirkon-Legierungen ist festgestellt worden, daß zusätzliche Verunreinigungen von geringen Mengen an Sauerstoff, Stickstoff die kritischen Stromdichtewerte vergrößern können, v/ie z.B. in "Physics Letters" Band 1, Nr. 7, 1. Juli 1962, Seite 292 - 295 beschrieben. Diese Wirkung des Sauerstoffs oder Stickstoffs im supraleitenden Material wird dort mit der Entmischung in zwei Phasen erklärt, die durch die Absorption von Verunreinigungen, hauptsächlich von Sauerstoff oder Stickstoff, hervorgerufen wird. Es zeigte sich, daß z.B. der Sauerstoff der Grund ist für die Phasentrennung, d.h. für die Entmischung.

Es wurde bisher angenommen, daß dieser Phasenübergang wichtig ist, um ein Ansteigen der kritischen Stromdichtev/erto zu erreichen und daß durch die Zugabe von Sauerstoff oder Stickstoff, durch die derartige Phasenübergänge ausgelöst

der/ Eigenschaften v/erden, eine Möglichkeit zur Verbesserung supraleitenden

Materials gegeben ist. Diese Erkenntnisse hatte man bei Versuchen gewonnen, bei denen z.B. Uiob-Zirkon-Legierung bei etwa 800 C, d.h. in dem Bereich, in dem Entmischung eintreten kann, geglüht wurde. 909 807/ΟζζΙ

- 3 - I4OOO/Z

Es sind auch bereits Untersuchungen an supraleitendem Material durchgeführt worden, daa nur aus einer Komponente besteht, 2.B. an Niob, und in daß verschiedene Gase, z.B. Stickstoff, Sauerstoff, Wasserstoff und Deuterium, eingebracht wurden. Supraleiter mit nur einer metallischen Komponente haben aber von vornherein wenig technische Bedeutung, da sie trotz verschiedenster Nachbehandlung immer nur kleine kritische Werte zeigten.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung hart supraleitenden Materials aus mehr als nur einer metallischen Komponente *»*=, das erfindüngsgemäß dadurch gekennzeichnet ist, daß das Material zunächst in an sich bekannter Weise im

—7 Ultrahochvakuum, d.h. bei Drucken etwa kleiner 10 Torr bis zur nahezu vollständigen Homogenisierung und Entgasung geglüht wird, d.h. bis das Material praktisch nicht mehr weiter homogenisierbar ist und praktisch kein Gas mehr abgibt, dann das Material in der Atmosphäre des einzubringenden Gases bei einem für den Einbau geeigneten Druck und bei Temperaturen, bei denen keine Entmischung oder Ausscheidung eintritt, so lange geglüht wird, bis das Gas gleichmäßig im Material verteilt ist und daß daraufhin ά&β Material so rasch abgekühlt wird, daß im wesentlichen keine Entmischung oder Ausscheidung beim Abkühlen eintritt, und daß das so behandelte Material in an eich bekannter Weise durch Kaltverformung nachbehandelt wird. Als einzubauende Gase kommen Sauerstoff, Stickstoff und/oder Wasserstoff in Frage. Der

909807/0551

U83372

Druck ist so klein zu halten, daß keine oder nur eine unwesentliche. Zunderschicht entsteht. Für Nb Zr sind das ab-

-5 -6 hängig von der Temperatur etwa 10 - 10 Torr. Die Glühzeit ist abhängig von der Temperatur und richtet eich naturgemäß auch nach der Größe, z.B. Querschnitt der zu behandelnden Probe. Die Glühtemperatur ist erfindungsgemäß so hoch zu wählen, daß keine Entmischung mehr eintritt. Pur Niob-Zirkon ist dies eine Temperatur von mehr als etwa 1000° C. Die Abkühlung kann in an sich bekannter Weise vorgenommen werden, sie muß nur so schnell erfolgen, daß keine wesentliche Entmischung eintritt. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren liegen die Glühtemperaturen so hoch, daß unbegrenzte Mischbarkeit der metallischen Komponenten vorliegt. Dies ist ein wesentlicher Unterschied gegenüber dem bekannten Verfahren, bei dem die Glühtemperatur entsprechend der dort gewünschten Ausscheidung unterhalb der Temperatur der unbegrenzten Mischbarkeit liegen muß, d.h. bei Temperaturen, bei denen mehrere Phasen vorliegen können.

Durch Wahl der einzelnen Parameter Glühtemperatur, Glühzeit und Druck iat eine definierte Einbringung der vorgesehenen Gase möglich.

Zu der Erfindung führte die Erkenntnis, daß auch denn, wenn keine Entmischung der Phasen eintritt, eine Verbesserung der kritische.?} Werte eines hart supraleitenden Materials aus zwei oder mehr. Äetalliachen Komponenten durch Einbau von Gasen

909007/0551

PA 9/501/60 - 5 -

wie Saueratoff, Stickstoff oder Wasserstoff erreicht werden kann.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß es nicht zu einer Versprödung führt, so daß Nachbehandlung durch Kaltverformung keine Schwierigkeiten bereitet

Ein weiterer Vorteil ist, daß für das erfindungsgemäße Verfahren die Glühzeit auf Grund der bei den hohen Temperaturen gleichmäßigen Gacdiffusion im wesentlichen nur durch die Abmessungen der Probe bestimmt ist und praktisch überhaupt nicht von dem gerade vorliegenden Gefüge der Probe abhängt. Daher sind ochon durch eine einmalige Versuchsreihe allgemein gültige Glühzeiten und -temperaturen für feste Abmessungen zu erhalten.

2 Patentansprüche

909SO7/0551

Claims

Patentansprüche

1.) Verfahren zur Herstellung eines hart supraleitenden Materials, bestehend aup zwei oder mehr metallischen Komponenten, die einen Mischkristallsupraleitor bilden · und das zusätzlich Sauerstoff, Stickstoff und/oder Wasserstoff enthält, dadurch gekennzeichnet, daß das Material, bestehend aus aen zwei oder mehr metallischen Komponenten zunächst in an sich bekannter V/eise im Ultrahochvakuum bis zur nahezu vollständigen Homogenisierung und Entgasung geglüht wird, dann das Material in einer Atmosphäre des einzubringenden Gases bei einem

und/ für den Einbau geeigneten Druck bei Temperaturen, bei

eintijjLtt denen keine Entmischung oder Ausscheidung/so lange geglüht wird, bis da3 Gas etwa gleichmäßig im Material verteilt ist und daß daraufhin da3 Material so rasch abgekühlt wird, daß im wesentlichen keine· Entmischung oder Ausscheidung beim Abkühlen eintritt, und daß das so behandelte Material in an sich bekannter V/ciae durch Kaltverformung nachbehandelt wird.

2.) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material in einer Sauerstoff-, Stickstoff- und/oder Wasserstoffatmosphäre mit einem Druck zwischen etwa 10~⁵ und 1Q~⁶ Torr geglüht wird.

909807/0S51 Neue Unterlagen (Art7hai*.2nm 8Λ3*·Α*·ηιηο·ο6β.ν.4.9.ΐ9βη