DE1490242A1 - Supraleiter und Verfahren zu ihrer Herstellung - Google Patents
Supraleiter und Verfahren zu ihrer HerstellungInfo
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Description
- Supraleiter und Verfahren zu ihrer Herstellung. Vorliegende Erfindung betrifft Supraleiter und Verfahren zu ihrer Herstellung. Sie befaßt sich insbesondere mit neuartigen Supraleiter-Werkstoffen sowie neuartigen Verfahren zur Herstellung von Festkörpern aus derartigen Werkstoffen, deren Sprungtemperatur innerhalb eines verhältnismäßig weiten Temperaturbereiches gewählt werden kann.
- Unter der "Sprungtemperatur", auch als "kritische Temperatur" bezeichnet, ist diejenige Temperatur zu verstehen, bei welcher der Widerstand eines Supraleiter-Werkstoffes steil absinkt, d.h. der Werkstoff supraleitend wird.
- Auf dem Gebiet der Cryogenforsohung muß man häufig mit supraleitenden Werkstoffen arbeiten, die ganz bestimmte Sprungtemperaturen aufweisen. Üblicherweise verwendet man zu diesem Zweck bekannte, praktisch reine Supraleiter mit bestimmten Sprungtemperaturen. Die Sprungtemperaturen dieser supraleitenden Werkstoffe können dadurch verschoben werden, daß man die Werkstoffe der Einwirkung eines Magnetfeldes aussetzt oder mit einem elektrischen Strom beschickt.
- Die Erfindung hat sich u.a. folgende Aufgaben gestellt: Es soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Supraleiter-Werkstoffen geschaffen werden, deren Sprungtemperaturen innerhalb eines verhältnismäßig weiten Temperaturbereiches entsprechend den Mengenverhältnissen der einzelnen Bestandteile gewählt werden können. Ferner sollen verbesserte Supraleiter-Werkstoffe geschaffen werden, die verhältnismäßig hohe Sprungtemperaturen haben und fester, d.h. weniger spröde sind als eine Reihe der bekannten supraleitenden Werkstoffe, die in den gleichen Sprungtemperaturbereich fallen. Sodann soll ein neuartiges Verfahren zum Verändern der Sprungtemperatur eines Supraleiter-Werkstoffes angegeben werden. Schließlich soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Supraleiter- Werkstoffen der angegebenen Art in Form von Stäben, Blättern oder Folien und Bändern oder Streifen, die für die Verwendung in elektronischen Cryogen- oder Tieftemperatur-Bauelementen wie z.B. Schaltern und Solenoiden geeignet sind, angegeben werden.
- Erfindungsgemäß bestehen die Supraleiter-Werkstoffe jeweils aus einem gepreßten Zweiphasengemisch zweier Bestandteile in Pulverform, von denen mindestens einer ein Supraleiter, d,h. ein supraleitendes Metall und der andere ein verhältnismäßig weiches, geschmeidiges Metall ist. Die Sprungtemperatur des gepreßten Gemisches hängt von der Menge und Art des dem Supraleiter zugesetzten Bestandteiles ab. Der Supraleiter-Werkstoff kann beispielsweise aus dem gepreß ten Gemisch eines supraleitenden Metalls wie z.B. Niobiumzinn (Nb3Sn) und Kupfer (Cu) in Mengenverhältnissen von beispielsweise 2 Gewichtsprozent Cu und 98 Gewichtsprozent Nb3Sn bis 95 Gewichtsprozent Cu und 25 Gewichtsprozent Nb3Sn bestehen. Bei der Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens werden Pulver des supraleitenden Metalls und eines anderen Metalls, das ebenfalls ein Supraleiter sein kann, vollständig miteinander vermischt. Das Pulvergemisch wird anschließend, beispielsweise mit Hilfe geeigneter Preßformen oder Stempel unter Anwendung eines für die Bildung eines Festkörpers ausreichenden Druckes in die gewünschte Form gepreßt. Die Festigkeit des Preßlings kann durch Glühen im Vakuum erhöht werden. Der Verfahrensschritt des Zusammenmischens der beiden pulverisierten Bestandteile kann in der Weise durchgeführt werden, daß man den einen der Bestandteile, beispielsweise Blei (2b), auf ein Pulver des anderen Bestandteiles, beispielsweise Nb3Sn-Pulver aufdampft. Nach dem oben genannten Verfahren kann man Körper aus Supraleiter-Werkstoffen erhalten, deren Sprungtemperaturen je nach den Mengenverhältnissen der metallischen Be-
standteile innerhalb einen verhältnismäßig weiten Temperatur- bereiohea gewählt werden können. , Die Erfindung wird naohatehehft an Hand der beigefügten Zeioh nung, deren einzige Figur ein Diagramme, der Änderung der Sprung- temperatur eines gepreßten Gemiaehes aus Nb38n und 0n in lbhän-, gigkeit von Mengenverhältnis der. Miaohungabeatandteile äeigtn susführlioher« beschrieben.' Beispiel 1 Zur Herstellung einen Bestkörpers aus ßupraleiter-*erk- etoff in Porm eines Gemisches aus Nb38n und Cu wird gesintertes Nb38n au einem Pulver mit einer Teilchengrüße ber. Siebfeinheit -@ von 260 Veah (Durchgang durch ein'260 Xesh-Sieb) oder kleiner zermahlen. Das Cu wird ebenfalls auf eine Teilohengrdge baw. 8iebfelnheit von 260 geah oder kleiner zermahlen. Die beiden Pulver werden zu einen homogenen Gemisch vermengt, und das Pul- f vergesisoh.wird anschließend mit Hilfe von Prellformen oder Pret- f stempeln mit einem Druck von ungefähr 560 kg/en 2 (8000 p.s.i.) f in die gewtInschte Zorn gepreßt. Das Mengenverhältnis des ön mm Nb38n kann in Bereich von ungefähr 2 'Gewiohtaprozent f und 98 üewiohteprozent Nb38n bis ungefähr ?5 Gewichtepresetit 0n und 25 Gewiohtsproaent Sb 38n liegen. Gewüaaohtenfalls itun man die i erhaltenen Urper oder Preßlinge ungefähr 2 stunden lang bei einer Temperatur von ungefähr 7000 0 im Vakuum glühen. Die so ge-: Gewichtsprozent Cu Sprungtemperatur (OK) 25 16,7 50 15,3 75 11 zugleich auch die mechanische ieotigkeit diesen Körpers gegen- Über der eines Körpern aus lediglich dem Bupraleitermetall allein verbessert. Da man die Bprungtenperatur von Supraleiter Werkstoffen, die aus Körpern aus gepreßten pulvergemisohen einer fpralei- tern und einen entweder supraleitenden oder niohtsupraleitenden Notalls bestehen, beliebig wählen kann, lassen sich nach den erfindungsgemäßen Verfahren eine Reihe von Oupraleiter-Werk- etoilen mit jeweils nach Wahl verschiedenen, gewünschten Bprnng- temperaturen herstellen. Wut' diese Weine kann man elektionisohe TiettemperaturgSohalter r.8. für Datenverarbeitungsanlagen no- wie Solenoide und dgl, mit beliebigen gewUneohten Sprungteape- raturen herstellen, ohne das man auf Supraleiter im reinen äuu- stand angewienen ist, no daß die Notwendigkeit, mit Eilte mag- netisoher lelder und elektrieeher dtröme die Bprungteqperstur ; einen "reinen" Aapraletere au! den jeweils gewünschten Wert zu versohiebeng entfällt. Aus der vorstehenden Beschreibung wird ersichtlich, da8 durch die ärtindung verbeeeerte sapraleiterkörper mit beliebigen gewUasohton dprungtiuggraturen innerhalb einen verhältnisfig weiten 2emp#raturbeitiphen, sevie Verfahren zur Herstellung der- artiger fpftleiterkdxplr geeehaften worden. Änderungen in de! 8usameneetauung der *erkstotte sowie in den verschiedenen 'wer- fahrensweisen zu ihrer Herstellung werden sich dem laebaann ohne weiteres ergeben, so daß die Erfindung nioht-auf die vor- stehend beschriebenen speziellen lüsitihrungebeiepiele beschränkt ist.
Claims (1)
- p a t e n t a n a p r ü o h e s
90 Bestkörper aus.8upraleiter-Werkatoff, d a d u r o h g e - k e n'n z e i o h n e t , daß er aus einem gepreiten Gemisch 'von Pulvern eines Bupraleiteretoffee und eines Metallen besteht, wobei das gepreßte Gemisch eine von der Sprungtemperatur des Supraleiterstoffee abweichende Sprungtemperatur hat. . d a d u roh g e k e n n z e i o h n e t , daB man ein Pulver eines Metalls mit einem Pulver des Bupraleiter-Werkstoffes vor- mischt und das Gemisch der beiden Pulver zu einem Körper vor- preßt derart, daß der Freßling eine von der Sprungtemperatur des Supraleiter-Werkatoffes abweichende Sprungtemperatur an- nimmt, die von der Art und Menge des im Körper vorhandenen Me- talle abhängt. 12.) Verfahren zum Erniedrigen der Sprungtemperatur eines Supra- leiter-Werkstoffes nach einem der Anspräche 3-6, 9 und 10, wobei der Oupraleiter-Werkstorf Nb3Sn ist, d a d u roh g e k en .n- z e i o h n e t , daß man ein Pulvereines Metalle mit Nb3an- Pulver versieoht, das Gemisch der beiden Pulver zu einem Körper verpreßt und den Preßling glüht, wobei das Ausmaß der Erniedri- gung der Sprungtemperatur des Bb3Bn von der Art und Menge des im Körper anwesenden Xetalls abhängt.. 13.) Verfahren zum Verändern der Sprungtemperatur eines Nb3#ja enthaltenden, nupraleiter-Verkat®ffes nach einem der Ansprüche 1-7, 9 und 10, d a d u r o h g e k e n n z e i. o h n e t , daß man eist Pulver von Cu oder Pb mit einem Nb38n-Pulver im Mengenverhültnie von ungefähr 2 ßewiohtsprozent 0u bzw. ?b und 98.Gewiehtsprozent »38n bis ungefähr 75 Oewi ohtsprosent Cu bzw. ?b und 25 Qewiohteprozent Nb38n vermischt und das Pulver- gemisoh zu einen Körper verpreßt, Wobei das Ausmaß der Änderung der Sprungtemperatur von der Art und Menge des im Körper an- wesenden f bsw. Pb abhängt.
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