DE19612274B4 - Process for the production of a superconducting wire with Nb3Sn - Google Patents
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Abstract
Verfahren zur Herstellung eines supraleitfähigen zusammengesetzten Strangs mit Nb3Sn, repräsentierend eine A3B-Typ-Verbindung, das folgende Schritte umfaßt:
a) Positionieren eines oder mehrerer Nb-Kernmaterialien (1) in einem Knüppel (2) aus einer Cu-Sn-Legierung;
b) Bilden einer reinen Cu-Lage (3) auf der äußeren Peripherie des Knüppels (2) aus einer Cu-Sn-Legierung durch Einsetzen des Knüppels in ein Cu-Rohr (3), mit einem Verhältnis der Querschnittsfläche der reinen Cu-Lage zu der Querschnittsfläche des mit den Nb-Kernmaterialien (1) zusammengesetzten Knüppels aus der Cu-Sn-Legierung von 0,03 bis 0,1;
c) Isostatisches Warmpressen des Cu-Rohrs des zusammengesetzten Knüppels;
d) Ziehen des zusammengesetzten Knüppels zu einem zusammengesetzten Strang mit einem vorbestimmten Durchmesser, wobei gleichzeitig ein Oberflächendrahtziehen angewandt wird, so daß die reine Cu-Lage (3) vollständig entfernt wird und
e) Aussetzen des zusammengesetzten Strangs einer Diffusionswärmebehandlung, um eine Nb3Sn-Verbindung zu erzeugen.A method for producing a superconducting composite strand with Nb 3 Sn representing an A 3 B type compound, comprising the following steps:
a) positioning one or more Nb core materials (1) in a billet (2) made of a Cu-Sn alloy;
b) Forming a pure Cu layer (3) on the outer periphery of the billet (2) from a Cu-Sn alloy by inserting the billet into a Cu tube (3), with a ratio of the cross-sectional area of the pure Cu layer to the cross-sectional area of the Cu-Sn alloy billet composed of the Nb core materials (1) from 0.03 to 0.1;
c) Isostatic hot pressing of the Cu tube of the composite billet;
d) pulling the composite billet into a composite strand with a predetermined diameter, at the same time using a surface wire drawing so that the pure Cu layer (3) is completely removed and
e) subjecting the composite strand to a diffusion heat treatment to produce an Nb 3 Sn compound.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitfähigen Drahtes bzw. Supraleiters mit Nb3Sn, repräsentierend eine A3B-Typ-Verbindung.The present invention relates to a method for producing a superconducting wire or superconductor with Nb 3 Sn, which represents an A 3 B-type connection.
Eine surpraleitende A3B-Typ-Verbindung (auch supraleitende A15-Typ-Verbindung genannt), wie beispielsweise Nb3Sn, Nb3Al und V3Ga, ist eine intermetallische Verbindung und ziemlich schwierig zu verarbeiten, um daraus supraleitfähige Drähte herzustellen. Herkömmlicherweise wird ein Herstellungsverfahren verwendet, bei dem ein zusammengesetzer Knüppel aus einem Metall A mit einem hohen Schmelzpunkt und einem Metall B mit einem niedrigen Schmelzpunkt, die den oben erwähnten Supraleiter mit A3B-Typ-Verbindung bilden, zu einem zusammengesetzten Draht gezogen werden und das Material des zusammengesetzten Drahtes zur Diffusion einer Wärmebehandlung unterzogen wird; wobei das oben erwähnte niedrigschmelzende Metall B eindiffundiert und mit dem oben erwähnten hochschmelzenden Metall A reagiert, um einen Supraleiter bzw. supraleitfähigen Draht mit obiger A3B-Typ-Verbindung zu erzeugen.An A 3 B type surproductive compound (also called A15 superconducting compound), such as Nb 3 Sn, Nb 3 Al and V 3 Ga, is an intermetallic compound and is quite difficult to process to make superconducting wires. Conventionally, a manufacturing method is used in which a composite billet of a metal A with a high melting point and a metal B with a low melting point, which form the above-mentioned superconductor with A 3 B-type connection, is drawn into a composite wire and subjecting the composite wire material to diffusion for heat treatment; wherein the above-mentioned low-melting metal B diffuses in and reacts with the above-mentioned high-melting metal A to produce a superconducting wire having the above A 3 B-type connection.
Ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Nb3Sn-Drahtes, der ein typischer Supraleiter mit A3B-Typ-Verbindung ist, ist das bekannte Bronzeverfahren. Das Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Nb3Sn-Drahtes mit dem Bronzeverfahren wird im weiteren beschrieben. in einem Stab aus einer Cu-Sn-Legierung (im weiteren als Bronze bezeichnet) sind Bohrungen ausgebildet, die im weiteren als Matrix dienen. In jede Bohrung wird ein Nb- Kernmaterial eingesetzt, um einen zusammengesetzten Knüppel zu bilden. Der zusammengesetzte Knüppel wird zum Herstellen eines zusammengesetzten Drahtes gezogen, beispielsweise durch Extrudieren oder Drahtziehen. Wahlweise wird der oben erwähnte zusammengesetzte Knüppel als ein zusammengesetzter Primär-Knüppel verwendet, der zum Bilden eines zusammengesetzten Sekundär-Knüppels (zusammengesetzter Endknüppel), in eine äußere Hülle, beispielsweise eine Bronze-Röhre oder eine reine Cu-Röhre, eingelegt wird und wobei der zusammengesetzte Sekundär-Knüppel zu einem zusammengesetzten Draht gezogen wird.A known method of manufacturing a Nb 3 Sn superconducting wire, which is a typical A 3 B type superconductor, is the known bronze process. The process for producing a superconducting Nb 3 Sn wire using the bronze process is described below. bores are formed in a rod made of a Cu-Sn alloy (hereinafter referred to as bronze), which further serve as a matrix. An Nb core material is inserted into each hole to form a composite billet. The composite billet is drawn to produce a composite wire, such as by extrusion or wire drawing. Optionally, the composite billet mentioned above is used as a composite primary billet which is inserted into an outer shell such as a bronze tube or a pure copper tube to form a composite secondary billet (composite endstick), and wherein composite secondary billet is pulled into a composite wire.
Zum Bilden eines zusammengesetzten Knüppels höherer Ordnung wird der zusammengesetzte Draht in einigen Fällen gelegentlich als Strang verwendet. Um die Packungsdichte beim Zusammenbau des zusammengesetzten Knüppels zu vergrößern, hat der Strang wünschenswerterweise einen hexagonalen Querschnitt. Für den Fall, daß ein zusammengesetzter Strang durch Drahtziehen mit einem vorgeschriebenen Durchmesser hergestellt wurde, wird der Strang zum Ändern des kreisförmigen Querschnittes in einen annähernd hexagonalen Querschnitt beispielsweise gezogen oder gerollt.To form a composite stick higher In some cases, the composite wire becomes orderly used as a strand. To the packing density when assembling the composite stick has to enlarge the strand desirably a hexagonal cross section. For the case that a composite strand by wire drawing with a prescribed diameter was made, the strand for changing the circular cross-section in an approximate hexagonal cross section, for example, drawn or rolled.
Das oben erwähnte, zusammengesetzte Drahtmaterial hat eine Struktur mit Nb-Fasern bzw. Drähten, die in einem Matrixmetall eingelagert sind. Während das zusammengesetzte Drahtmaterial zur Diffusion einer Wärmebehandlung durch Erhitzen bei 550°C bis 700°C unterzogen wird, diffundiert das Sn in der Bronze und reagiert mit der Nb-Faser, um so Nb3Sn zu erzeugen. Somit wird aus der Nb-Faser eine supraleitfähige Nb3Sn-Faser, aus der ein supraleitfähiger Draht, dessen Struktur eine Vielzahl von Kernen aufweist, entsteht. Es gibt auch den sogenannten äußeren Diffusionsprozeß, bei dem die äußere Peripherie des obigen zusammengesetzten Drahtmaterials mit Sn überzogen ist, und anschließend eine Diffusionswärmebehandlung erfolgt.The composite wire material mentioned above has a structure with Nb fibers or wires which are embedded in a matrix metal. While the composite wire material for diffusion is subjected to a heat treatment by heating at 550 ° C to 700 ° C, the Sn diffuses in the bronze and reacts with the Nb fiber to produce Nb 3 Sn. The Nb fiber thus becomes a superconducting Nb 3 Sn fiber, from which a superconducting wire, the structure of which has a large number of cores, is produced. There is also the so-called outer diffusion process, in which the outer periphery of the above composite wire material is covered with Sn, and then diffusion heat treatment is carried out.
Mittlerweile wird ein Stützmetall zur Vergrößerung der Beständigkeit des supraleitfähigen Zustandes eines supraleitfähigen Drahtes im allgemeinen im mittleren oder äußersten Teil des supraleitfähigen Drahtes positioniert. Wenn zum Herstellen eines supraleitfähigen Drahtes eine Cu-Röhre als äußere Hülle beim Zusammenbau des obigen zusammengesetzten Endknüppels verwendet wird dient diese, positioniert am äußersten Teil, als Stützmetall. Falls ein reiner Cu-Stab oder dergleichen in der Mitte des zusammengesetzten Knüppels positioniert wird, dient dieser wahlweise als ein in der Mitte des supraleitfähigen Drahtes positioniertes Stützmetall. Desweiteren wird ein Verfahren verwendet, bei dem ein Nb-Barrierenmaterial oder ein Ta-Barrierenmaterial an der Schnittstelle zwischen der oben erwähnten reinen Cu-Röhre oder dem reinen Cu-Stab und der Bronzeröhre positioniert ist und dadurch verhindert, daß das Sn in der Bronze der Bronzeröhre in das Stützmetall eindiffundiert.Meanwhile, a supporting metal to enlarge the resistance of the superconductive State of a superconductive Wire generally positioned in the middle or outermost part of the superconducting wire. If a Cu tube is used as the outer sheath in the manufacture of a superconducting wire Assembling the above composite end stick is used this, positioned outermost Part, as support metal. If a pure copper rod or the like positioned in the middle of the composite stick , this serves optionally as a in the middle of the superconducting wire positioned support metal. Furthermore, a method is used in which an Nb barrier material or a Ta barrier material at the interface between the mentioned above pure copper tube or the pure copper rod and the bronze tube, and thereby prevents that Sn in the bronze of the bronze tube in the support metal diffused.
Der supraleitfähige Draht mit einem in der Mitte positionierten Stützmetall wird oft als supraleitfähiger Draht beispielsweise für supraleitende Magnete verwendet. Dies ist erforderlich, da die Nb3Sn-Fasern bzw. Drähte zum Verbinden der Enden der supraleitfähigen Drähte ausgelegt sein müssen. The superconducting wire with a supporting metal positioned in the middle is often used as a superconducting wire, for example for superconducting magnets. This is necessary because the Nb 3 Sn fibers or wires must be designed to connect the ends of the superconducting wires.
Beim Herstellen eines supraleitfähigen Drahtes aus einer A3B-Typ-Verbindung neigt die B-Metall-Legierung als Matrixmetall dazu, während der Kaltverarbeitung aufgrund ihres schlechten Dehnungsvermögens zu zerbrechen oder zu zerreißen. Falls die A3B-Typ-Verbindung Nb3Sn ist, neigt diese, da in der Bronze (Cu-Sn) enthaltene Cu-Sn-Verbindung ein sehr geringes Dehnungsvermögen aufweist, während der Kaltverarbeitung dazu, zu zerbrechen oder zu zerreißen. Wenn eine Bronze mit einer geringen Konzentration von Sn verwendet wird, kann die Reduzierung der Bearbeitungsfähigkeit einigermaßen vermieden werden, aber die zur Bildung von Nb3Sn notwendige Diffusion von Sn wird ungenügend, so daß ein supraleitfähiger Draht mit hochwertigen Eigenschaften nicht erlangt werden kann.When producing a superconducting wire from an A 3 B-type compound, the B-metal alloy as a matrix metal tends to break or tear during cold processing due to its poor elongation. If the A 3 B-type compound is Nb 3 Sn, since the Cu-Sn compound contained in the bronze (Cu-Sn) has very little elongation, it tends to break or tear during cold processing. If a bronze with a low concentration of Sn is used, the reduction in machinability can be somewhat avoided, but the diffusion of Sn necessary for the formation of Nb 3 Sn becomes insufficient, so that a superconducting wire can be used high quality properties cannot be obtained.
In den letzten Jahren wird in vielen Fällen eine Bronze mit einem Sn-Anteil von 14 Gew.-% oder mehr verwendet. Falls eine solche Bronze mit einem hohen Sn-Inhalt verwendet wird, gibt es – da der oben erwähnte Cu-Sn-Anteil in großer Menge enthalten ist – die Probleme, daß die Bearbeitungsfähigkeit schlecht ist und der Draht. während des Drahtziehens zum Brechen oder dergleichen neigt. Daher ist es erforderlich, die Bearbeitungsfähigkeit des Matrixmetalls zu verbessern.In recent years, many make a bronze with an Sn content of 14% by weight or more is used. If such a bronze with a high Sn content is used, are there the Cu-Sn content mentioned above in large Amount is included - the Problems that the workability is bad and the wire. while of wire drawing tends to break or the like. Therefore, it is required machinability to improve the matrix metal.
Aus der
Aus der
Aus der
Die
Die
Unter Berücksichtigung des obigen Standes der Technik wurden intensive Studien durchgeführt, die zu der vorliegenden Erfindung führten. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitfähigen Drahtes mit einer A3B-Typ-Verbindung bereitzustellen, ohne gerade die bei der Handhabung eines Matrixmaterials mit einer schlechten Bearbeitungsfähigkeit, wie beispielsweise einer Bronze mit einer hohen Sn-Konzentration, auftretenden Probleme.In view of the above prior art, intensive studies have been conducted leading to the present invention. The object of the present invention is to provide a method for producing a superconducting wire with an A 3 B-type connection without precisely those which occur when handling a matrix material with poor machinability, such as, for example, a bronze with a high Sn concentration problems.
Eine erste Ausführung der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitfähigen zusammengesetzten Strangs mit Nb3Sn, repräsentierend eine A3B-Typ-Verbindung bereit, das folgende Schritte umfaßt:
- a) Positionieren eines oder mehrerer Nb-Kernmaterialien in einem Knüppel aus einer Cu-Sn-Legierung;
- b) Bilden einer reinen Cu-Lage auf der äußeren Peripherie des Knüppels aus einer Cu-Sn-Legierung durch Einsetzen des Knüppels in ein Cu-Rohr mit einem Verhältnis der Querschnittsfläche der reinen Cu-Lage zu der Querschnittsfläche des mit den Nb-Kernmaterialien zusammengesetzten Knüppels aus der Cu-Sn-Legierung von 0,03 bis 0,1;
- c) Isostatisches Warmpressen des Cu-Rohrs des zusammengesetzten Knüppels;
- d) Ziehen des zusammengesetzten Knüppels zu einem zusammengesetzten Strang mit einem vorbestimmten Durchmesser, wobei gleichzeitig ein Oberflächendrahtziehen angewandt wird, so daß die reine Cu-Lage vollständig entfernt wird und
- e) Aussetzen des zusammengesetzten Strangs einer Diffusionswärmebehandlung, um eine Nb3Sn-Verbindung zu erzeugen.
- a) positioning one or more Nb core materials in a Cu-Sn alloy billet;
- b) Forming a pure Cu layer on the outer periphery of the Cu-Sn alloy billet by inserting the billet into a Cu pipe with a ratio of the cross-sectional area of the pure Cu layer to the cross-sectional area of the composite with the Nb core materials Cu-Sn alloy billets from 0.03 to 0.1;
- c) Isostatic hot pressing of the Cu tube of the composite billet;
- d) pulling the composite billet into a composite strand of a predetermined diameter, simultaneously using a surface wire drawing so that the pure Cu layer is completely removed and
- e) subjecting the composite strand to a diffusion heat treatment to produce an Nb 3 Sn compound.
Eine zweite Ausführung der vorliegenden Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung eines supraleitfähigen Drahtes mit Nb3Sn, repräsentierend eine A3B-Typ-Verbindung bereit, das folgende Schritte umfaßt:
- a) Bilden einer reinen Cu-Lage auf der äußeren Oberfläche eines Bronzerohres aus einer Cu-Sn-Legierung durch Einsetzen des Bronzerohres in ein sauerstofffreies Cu-Rohr;
- b) Positionieren eines auf der äußeren Oberfläche mit Nb beschichteten sauerstofffreien Kupferstabes in der Mitte des Bronzerohres;
- c) Einsetzen einer Vielzahl zusammengesetzter Stränge, die gemäß der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung hergestellt sind, in den Freiraum zwischen dem Bronzerohr und dem Kupferstab, wobei ein zusammengesetzter Sekundär-Knüppel ausgebildet wird;
- d) Extrudieren und Drahtziehen des zusammengesetzten Sekundär-Knüppels und Entfernen der reinen Cu-Lage durch Oberflächendrahtziehen während des Drahtziehens zu einem zusammengesetzten Draht; und
- e) Aussetzen des zusammengesetzten Drahts einer Diffusionswärmebehandlung, um eine Nb3Sn-Verbindung zu erzeugen.
- a) forming a pure Cu layer on the outer surface of a bronze tube made of a Cu-Sn alloy by inserting the bronze tube into an oxygen-free Cu tube;
- b) positioning an oxygen-free copper rod coated with Nb on the outer surface in the middle of the bronze tube;
- c) inserting a plurality of composite strands made in accordance with the first embodiment of the present invention into the space between the bronze tube and the copper rod, forming a composite secondary billet;
- d) extruding and wire drawing the composite secondary billet and removing the pure Cu layer by surface wire drawing during the wire drawing to a composite wire; and
- e) subjecting the composite wire to a diffusion heat treatment to produce an Nb 3 Sn compound.
In einer ersten Ausführung wird eine reine Cu-Lage mit guter Bearbeitungsfähigkeit auf der äußeren Peripherie eines einzelnen zusammengesetzten Knüppels bereitgestellt, so daß die Oberfläche des Drahtmaterials beim Drahtziehen kaum zu zerbrechen oder zu zerreißen ist.In a first execution a pure copper layer with good machinability on the outer periphery a single composite stick provided so that the surface of the Wire material can hardly be broken or torn during wire drawing.
Dementsprechend kann das Auftreten eines Bruches des Drahtmaterials unterdrückt werden, und es kann ein zusammengesetztes Drahtmaterial oder ein zusammengesetzter Strang mit einer guten Bearbeitungsfähigkeit erzeugt werden. Der Effekt einer Verbesserung in der obigen Bearbeitungsfähigkeit kann auch erzielt werden, wenn eine Bronze mit einer geringen Sn-Konzentration für die B-Metall-Legierung verwendet wird. Der Effekt ist besonders bemerkenswert für den Fall, in dem eine Bronze verwendet wird, die einen Sn-Anteil von 10 Gew.-% oder mehr enthält.Accordingly, the occurrence breakage of the wire material can be suppressed, and it can be a composite wire material or a composite strand with good machinability be generated. The effect of an improvement in the above machinability can also be achieved when a bronze with a low Sn concentration for the B-metal alloy is used. The effect is particularly remarkable in the event in which a bronze is used which has a Sn content of 10% by weight or more contains.
Die oben erwähnte reine Cu-Lage ist so ausgebildet, daß das Verhältnis der Querschnittsfläche der reinen Cu-Lage zu der Querschnittsfläche des einzelnen zusammengesetzten Knüppels 0,03 bis 0,1 ist. Wenn das Verhältnis kleiner als 0,03 ist, kann das beim Drahtziehen auf die äußere Fläche des Drahtes einwirken, so daß die Bronze eine schlechte Bearbeitungsfähigkeit aufweist. Andererseits ist der Effekt bei einem Verhältnis über 0,1 gesättigt und der Durchmesser des zusammengesetzten Knüppels wird unnötig groß ausgebildet, was hinsichtlich der Einrichtungen bzw. Anlagen, beispielsweise für die Kapazität des Extruders, nicht vorzuziehen ist.The above-mentioned pure Cu layer is designed that this relationship the cross-sectional area the pure Cu layer to the cross-sectional area of the individual composite stick Is 0.03 to 0.1. If the ratio is less than 0.03, this can occur when pulling the wire onto the outer surface of Act on the wire so that the Bronze has poor machinability. on the other hand is the effect at a ratio above 0.1 saturated and the diameter of the composite billet is made unnecessarily large, what with regard to the equipment or systems, for example for the capacity of the extruder, is not preferable.
Die reine Cu-Lage wird während des Drahtziehens entfernt. Würden die Stränge mit der einzelnen verbleibenden reinen Cu-Lage in eine äußere Hülle eingelegt werden, um einen zusammengesetzten Sekundär-Knüppel zusammenzubauen, würde der Zwischenraumfaktor des A-Metalls des obigen zusammengesetzten Sekundär-Knüppels, zum Beispiel ein Nb-Kernmaterial, unerwünschterweise reduziert. Da bei der Diffusionswärmebehandlung das B der B-Metall-Legierung, zum Beispiel das Sn in der Bronze, in das Nb-Kemmaterial und in die reine Cu-Lage diffundiert, würde die Versorgung mit Sn zum Herstellen von Nb3Sn herabgesetzt werden. Darüber hinaus ist es notwendig, die reine Cu-Lage vollständig zu entfernen, da ungleichmäßige Belastungen beim Drahtziehen auf den Strang einwirken, wenn Teile der reinen Cu-Lage verbleiben, die in einigen Fällen ein Brechen oder Reißen des Drahtes zur Folge haben.The pure Cu layer is removed during wire drawing. If the strands with the single remaining pure Cu layer were placed in an outer shell to assemble a composite secondary billet, the A-metal space factor of the above composite secondary billet, for example an Nb core material, would be undesirably reduced. Since the B of the B-metal alloy, for example the Sn in the bronze, diffuses into the Nb core material and into the pure Cu layer during the diffusion heat treatment, the supply of Sn for producing Nb 3 Sn would be reduced. In addition, it is necessary to completely remove the pure Cu layer, since uneven stresses are exerted on the strand during wire drawing if parts of the pure Cu layer remain, which in some cases result in the wire breaking or tearing.
Beim Entfernen der reinen Cu-Lage durch Drahtziehen soll, obwohl die oben erwähnte reine Cu-Lage beim Drahtziehen vollständig auf einmal entfernt werden kann, diese nach und nach durch wiederholtes Drahtziehen entfernt werden. In diesem Fall ist es vorteilhaft, wenn die reine Cu-Lage im Hinblick auf die Bearbeitungsfähigkeit bis zum letzten Drahtziehen verbleiben darf. Die Bearbeitungsfähigkeit beim nachfolgenden Drahtziehen wird ebenfalls schlechter, wenn die reine Cu-Lage vorzeitig entfernt wird. Als ein Verfahren zum Entfernen der obigen reinen Cu-Lage während des Drahtziehens kann zum Beispiel das bekannte herkömmliche Oberflächen-Drahtziehen verwendet werden.When removing the pure copper layer by wire drawing, although the pure copper layer mentioned above is used for wire drawing Completely can be removed at once, this gradually by repeated Wire drawing can be removed. In this case it is advantageous if the pure Cu layer in terms of machinability may remain until the last wire drawing. The machinability in the subsequent wire drawing also gets worse if the pure Cu layer is removed prematurely. As a method of removing the pure Cu layer above during wire drawing can be, for example, the known conventional one Surface Wire Drawing be used.
Das herkömmliche Oberflächen-Drahtziehen ist beispielsweise bekannt aus Nonferrous Wire Handbook, Volume 2 – Bare Wire Processing, 1981 von Otto J. Tassi, herausgegeben von THE WIRE ASSOCIATION INTERNATIONAL, INC., Guilford, Connecticut.The conventional surface wire drawing is known for example from Nonferrous Wire Handbook, Volume 2 - Bare Wire Processing, 1981 by Otto J. Tassi, published by THE WIRE ASSOCIATION INTERNATIONAL, INC., Guilford, Connecticut.
Erstes AusführungsbeispielFirst embodiment
Im weiteren wird in Bezug auf
Jeder runde Bronzestab (Länge 600
mm und Durchmesser 230 mm) bestehend aus 14 Gew.-% von Sn, 0,2 Gew.-%
von Ti und der Rest im wesentlichen aus Cu wurde mit 19 Durchgangslöchern, die
annähernd gleichmäßig verteilt
wurden, mit einem Durchmesser von 25 mm ausgebildet und wurde dann
spanabhebend bearbeitet, um eine Bronzeröhre mit einem Durchmesser entsprechend
der Tabelle 1 herzustellen. Nb-Stäbe mit einem Durchmesser von
24,5 mm wurden in die Durchgangslöcher eingesetzt. Die Bronzeröhre wurde
in eine sauerstofffreie Kupferröhre
mit einem äußeren Durchmesser
von 210 mm und einem inneren Durchmesser, dessen Wert in Tabelle
1 angegeben ist, eingesetzt. Sauerstofffreie Kupferscheiben (nicht
dargestellt) wurden an gegenüberliegenden
Enden der Röhre
angeschweißt.
Zum Bilden eines Vakuums wurde der Innenraum evakuiert und abgedichtet.
Die Röhre
wurde dann isostatisch warmgepreßt und spanabhebend bearbeitet,
um einen äußeren Durchmesser
von 200 mm zu erhalten. Der so erlangte zusammengesetzte Primär-Knüppel
Um den Durchmesser auf 40 mm zu bringen,
wurde der zusammengesetzte Primär-Knüppel
Um die Bearbeitungsfähigkeit
bei der Herstellung des zusammengesetzten Strangs vor der Montage des
obigen zusammengesetzten Sekundär-Knüppels auszuwerten,
wurden Beobachtungen des Aussehens des hergestellten zusammengesetzten
Strangs während
des Drahtziehens und Wirbelstromuntersuchungen zur Mängelerforschung
durchgeführt
um festzustellen, ob in der Oberfläche des zusammengesetzten Strangs Risse
vorhanden waren. Der zusammengesetzte Strang in dessen Oberfläche Risse
festgestellt wurden, wurde als defekt klassifiziert. Die Kalkulation
der Produktionsausbeute von nicht defekten zusammengesetzten Strängen beruhte
auf der Menge von Nb, die zur Montage des ursprünglichen zusammengesetzten
Knüppels
Vergleichsausführung zum ersten Ausführungsbeispiel und Ausführung nach dem bekannten BronzeverfahrenComparative execution to first embodiment and execution according to the well-known bronze process
In einer bekannten Ausführung wurde ein zusammengesetzter Strang unter Verwendung eines runden Bronzestabes ähnlich der ersten Ausführung durch Ausbilden von 19 Durchgangslöchern, die annähernd gleichmäßig verteilt wurden, mit einem Durchmesser von 25 mm hergestellt. Um einen äußeren Durchmesser von 210 mm zu bilden, wurde die Bronzeröhre spanabhebend bearbeitet. Die äußere Peripherie der Bronzeröhre wurde nicht mit einer sauerstofffreien Kupferröhre bedeckt. Ähnlich wie bei der ersten Ausführung wurde der so erhaltene zusammengesetzte Strang weiter verwendet, um einen zusammengesetzten Knüppel höherer Ordnung (zusammengesetzter Sekundär-Knüppel) aufzubauen und durch nachfolgendes Ziehen einen superleitfähigen Draht herzustellen. Es wurde eine Vergleichs-Ausführung ähnlich der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung ausgeführt, mit der Ausnahme, daß das Querschnittsflächenverhältnis der reinen Cu-Lage den in der Tabelle 1 angegebenen Wert hatte. Die Anwesenheit oder Abwesenheit von Rissen in der Strangoberfläche, die Produktionsausbeute, und die Ertragsmengen der so erlangten zusammengesetzten Stränge der bekannten Ausführung und der Vergleichsausführung sind ebenfalls in Tabelle 1 angegeben.In a known version a composite strand using a round bronze bar similar to that first execution by forming 19 through holes that are distributed approximately evenly were produced with a diameter of 25 mm. To an outer diameter of To form 210 mm, the bronze tube was machined. The outer periphery the bronze tube was not covered with an oxygen-free copper tube. Similar to the first time the composite strand thus obtained was used further, around a composite stick higher Order (composite secondary billet) build up and by subsequently pulling a super conductive wire manufacture. A comparison was made similar to the first version of the the present invention, with the exception that the Cross-sectional area ratio of the pure Cu layer had the value given in Table 1. The Presence or absence of cracks in the strand surface, the Production yield, and the yields of the composite thus obtained Strands of known execution and the comparison execution are also given in Table 1.
Wie aus Tabelle 1 ersichtlich, weisen Nr. 1 und Nr. 2 der Ausführung der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit Nr. 3 der bekannten Ausführung nachweislich eine wesentlich bessere Bearbeitungsfähigkeit auf, beispielsweise ist die Anzahl der Risse in der Oberfläche geringer und die Produktionsausbeute des zusammengesetzten Strangs größer. Nr. 4 der Vergleichsausführung, bei der das Querschnittsflächenverhältnis der reinen Cu-Lage 0,0268 war, zeigte eine schlechtere Bearbeitungsfähigkeit und Produktionsausbeute. Auf der anderen Seite war die Produktionsausbeute der Vergleichsausführung Nr. 5 gering, obwohl das Querschnittsflächenverhältnis der reinen Cu-Lage 0,1183 betrug und sie eine gute Bearbeitungsfähigkeit aufwies. Da die zusammengesetzten Stränge der ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Vergleich mit denen der bekannten Ausführung und der Vergleichsausführung eine wesentlich bessere Verarbeitungsfähigkeit und Produktionsausbeute aufweisen, ist es möglich, die Produktionskosten für supraleitfähige Drähte bzw. Leiter gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung zu reduzieren.As can be seen from Table 1, point No. 1 and No. 2 of the execution of the present invention in comparison with No. 3 of the known execution demonstrably a much better machinability on, for example, the number of cracks in the surface is less and the production yield of the composite strand is larger. No. 4 of the comparison execution, where the cross-sectional area ratio of the pure Cu layer was 0.0268, showed poor machinability and production yield. On the other hand was the production yield the comparison execution No. 5 low, although the cross-sectional area ratio of the pure Cu layer is 0.1183 and it had good machinability. Because the compound strands the first execution of the present invention in comparison with those of the known execution and the comparison execution much better workability and production yield have, it is possible the production cost for superconductive wires or leader according to the procedure of the present invention.
Zweites AusführungsbeispielSecond embodiment
Im weiteren soll mit Bezug zu
Dann wurden sauerstofffreie Kupferscheiben (nicht dargestellt) an gegenüberliegenden Enden angeschweißt. Um den äußeren Durchmesser auf 200 mm zu bringen, wurde die Röhre isostatisch warmgepreßt und spanabhebend bearbeitet. Auf der äußeren Peripherie des so erlangten zusammengesetzten Sekundär-Knüppels war eine reine Cu-Lage entsprechend der obigen sauerstofffreien Kupferröhre vorhanden. Der innere Durchmesser der reinen Cu-Lage und das Verhältnis der Querschnittsfläche der reinen Cu-Lage zu der Querschnittsfläche des zusammengesetzten Sekundär-Knüppels sind in Tabelle 2 angegeben. Um den Durchmesser auf 40 mm zu bringen, wurde der zusammengesetzte Sekundär-Knüppel bei 650°C extrudiert und mehrfach drahtgezogen, um schließlich einen zusammengesetzten 0,8-mm-Draht zu erhalten. Während des Drahtziehens wurde die oben erwähnte reine Cu-Lage durch Oberflächendrahtziehen vollständig entfernt. Die Untersuchungsergebnisse der Beobachtung von Erscheinungen während des Drahtziehens und die Untersuchung von Rissen in der Oberfläche des zusammengesetzten Stranges durch Wirbelstromuntersuchungen zur Mängelerforschung, die Produktionsausbeute berechnet auf der Basis der beim Zusammenbau des zusammengesetzten Sekundär-Knüppels verwendeten Menge von Nb und die Ertragsmenge (Gewicht) der so erhaltenen supraleitfähigen Drähte bzw. Leiter sind in Tabelle 2 angegeben.Then oxygen-free copper washers (not shown) on opposite Welded ends. To the outer diameter To bring it to 200 mm, the tube was hot isostatically pressed and machined processed. On the outer periphery the secondary billet thus obtained was a pure Cu layer according to the above oxygen-free copper tube. The inner diameter the pure copper layer and the relationship the cross-sectional area of the pure Cu layer to the cross-sectional area of the assembled secondary billet given in Table 2. In order to bring the diameter to 40 mm, the composite secondary billet was extruded at 650 ° C and wire-drawn several times to finally create a composite Obtain 0.8mm wire. While of wire drawing, the above-mentioned pure Cu layer was made by surface wire drawing Completely away. The examination results of observation of phenomena while of wire drawing and the investigation of cracks in the surface of the composite strand through eddy current studies for defect research, the production yield is calculated on the basis of that during assembly of the composite secondary stick used Amount of Nb and the yield amount (weight) of the superconducting wires or Conductors are given in Table 2.
Ausführung nach dem bekannten Bronzeverfahren und Vergleichsausführung zum zweiten AusführungsbeispielExecution after the known bronze process and comparison for the second embodiment
In einer bekannten Ausführung wurde
ein zusammengesetzter Sekundär-Knüppel ähnlich der
zweiten Ausführung
der vorliegenden Erfindung gefertigt, außer daß die Bronzeröhre
Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, führen Nr. 6 und Nr. 7 der zweiten Ausführung der vorliegenden Erfindung im Vergleich zu Nr. 8 der bekannten Ausführung zu einer wesentlich besseren Bearbeitungsfähigkeit, beispielsweise ist die Anzahl der Risse in der Oberfläche gering und die Produktionsausbeute hoch. In Nr. 9 der Vergleichsausführung, bei der das Querschnittsflächenverhältnis der reinen Cu-Lage 0,0258 war, waren viele Risse in der Fläche des Strangs festzustellen und die Bearbeitungsfähigkeit und die Produktionsausbeute geringer. Auf der anderen Seite war die Produktionsausbeute geringer, obwohl die Bearbeitungsfähigkeit in Nr. 10 der Vergleichsausführung, bei der das Querschnittsflächenverhältnis der reinen Cu-Lage 0,1089 betrug, besser.As can be seen from Table 2, no. 6 and No. 7 of the second version of the present invention compared to No. 8 of the known embodiment a much better machinability, for example the number of cracks in the surface is low and the production yield high. No. 9 of the comparative version, in which the cross-sectional area ratio of the pure Cu layer 0.0258 there were many cracks in the surface of the strand and determine the machinability and production yield lower. On the other hand, the production yield was lower, though the editability in No. 10 of the comparative version, where the cross-sectional area ratio of the pure Cu layer was 0.1089, better.
Das Verfahren zur Herstellung eines supraleittähigen Nb3Sn-Drahtes, gemäß der vorliegenden Erfindung gestattet die Herstellung von supraleitfähigen Drähten bzw. Leitern, wie bereits erläutert, sowohl mit einer hohen Produktionsausbeute als auch einer hohen Qualität und verbessert darüber hinaus die Produktivität und liefert damit einen bemerkenswerten Beitrag für die Industrie.The method for producing a superconducting Nb 3 Sn wire according to the present invention allows the production of superconducting wires or conductors, as already explained, with both a high production yield and a high quality, and furthermore improves the productivity and thus provides one remarkable contribution to the industry.
- 11
- A-MetallA metal-
- 22
- B-Metall-LegierungB-metal alloy
- 33
- Cu-LageCu layer
- 44
- Primär-KnüppelPrimary billet
- 55
- hexagonaler Stranghexagonal strand
- 66
- BronzeröhreBronze tube
- 77
- Cu-RöhreCu tube
- 88th
- Nb-FolieNb foil
- 99
- Kupferstahlcopper steel
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2835974B2 (en) * | 1977-09-12 | 1981-07-09 | Airco, Inc., Montvale, N.J. | Method of manufacturing a composite multi-core superconductor |
DE2733511C3 (en) * | 1976-11-01 | 1982-01-14 | Airco, Inc., Murray Hill, N. J. | Multi-wire superconductor stabilized with aluminum and process for its manufacture |
US4533703A (en) * | 1983-10-13 | 1985-08-06 | Ford Motor Company | Flexible basecoat/two component clearcoat coating composition |
DE3203222C2 (en) * | 1981-01-30 | 1986-12-11 | Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif. | Billets for the production of a wire-shaped superconductor |
US5174830A (en) * | 1989-06-08 | 1992-12-29 | Composite Materials Technology, Inc. | Superconductor and process for manufacture |
DE4208678A1 (en) * | 1992-03-18 | 1993-09-23 | Vacuumschmelze Gmbh | Prodn. of tin@ cpd. superconductor - by embedding material into copper@-tin@ matrix, applying tin@ layer, and heat treating |
-
1994
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Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2733511C3 (en) * | 1976-11-01 | 1982-01-14 | Airco, Inc., Murray Hill, N. J. | Multi-wire superconductor stabilized with aluminum and process for its manufacture |
DE2835974B2 (en) * | 1977-09-12 | 1981-07-09 | Airco, Inc., Montvale, N.J. | Method of manufacturing a composite multi-core superconductor |
DE3203222C2 (en) * | 1981-01-30 | 1986-12-11 | Teledyne Industries, Inc., Los Angeles, Calif. | Billets for the production of a wire-shaped superconductor |
US4533703A (en) * | 1983-10-13 | 1985-08-06 | Ford Motor Company | Flexible basecoat/two component clearcoat coating composition |
US5174830A (en) * | 1989-06-08 | 1992-12-29 | Composite Materials Technology, Inc. | Superconductor and process for manufacture |
DE4208678A1 (en) * | 1992-03-18 | 1993-09-23 | Vacuumschmelze Gmbh | Prodn. of tin@ cpd. superconductor - by embedding material into copper@-tin@ matrix, applying tin@ layer, and heat treating |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
TASSI,Otto J.: NONFERROUS WIRE HANDBOOK, Volume 2, BARE WIRE PROCESSING, Guilford, Connecticut, THE WIRE ACCOCIATION INTERNATIONAL, INC., 1981, S.17 * |
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