DE2200769A1 - Stabilized superconductors and processes for their manufacture - Google Patents

Stabilized superconductors and processes for their manufacture

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DE2200769A1
DE2200769A1 DE19722200769 DE2200769A DE2200769A1 DE 2200769 A1 DE2200769 A1 DE 2200769A1 DE 19722200769 DE19722200769 DE 19722200769 DE 2200769 A DE2200769 A DE 2200769A DE 2200769 A1 DE2200769 A1 DE 2200769A1
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niobium
composite
superconducting
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tin
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DE19722200769
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Jean Dosdat
Jacques Lanthier
Claude Levaire
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Compagnie Francaise Thomson Houston SA
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Compagnie Francaise Thomson Houston SA
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    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23K20/00Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating
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    • B23K20/233Non-electric welding by applying impact or other pressure, with or without the application of heat, e.g. cladding or plating taking account of the properties of the materials to be welded without ferrous layer
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00Superconducting devices
    • H10N60/01Manufacture or treatment
    • H10N60/0184Manufacture or treatment of devices comprising intermetallic compounds of type A-15, e.g. Nb3Sn

Description

DIpl.-Ing. Dipl. öse. piiöl.DIpl.-Ing. Dipl. Öse. piiöl.

DIETRICH LEWINSKY -7DIETRICH LEWINSKY -7

8 MBnchan 21 - Gotthardstr. 818 MBnchan 21 - Gotthardstr. 81

Telefon 56 17 62Telephone 56 17 62

6886 - V6886 - V

Compagnie Fran<?aise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt, Paris 8eme, Boulevard Haussmann 173 (Frankreich)Compagnie Fran <? Aise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt, Paris 8eme, Boulevard Haussmann 173 (France)

„Stabilisierte Supraleiter und Verfahren zu deren Herstellung" \ "Stabilized superconductors and processes for their production" \

Priorität vom 8. Januar 1971 aus der französischen Patentanmeldung Nr. 71/00518Priority of January 8, 1971 from the French patent application No. 71/00518

Die Erfindung betrifft stabilisierte Supraleiter und Verfahren zu deren Herstellung. Insbesondere befaßt sich diese mit Verfahren zur Herstellung von stabilisierten Supraleitern auf der Basis von Werkstoffen, die mit einer wolframartigen ß-Struktur, d.h. mit A 15 gemäß der internationalen kristallographischen Klas sifikation, kristallisieren.The invention relates to stabilized superconductors and processes for their production. In particular, this deals with Process for the production of stabilized superconductors based on materials with a tungsten-like ß-structure, i.e. crystallize with A 15 according to the international crystallographic classification.

Supraleiter werden häufig zur Herstellung von Solenoiden verwendet, die in der Lage sind, starke Magnetfelder hervorzurufen. Stößt zufällig bei diesen Solenoiden ein kleiner supraleitender Teil, der kurzzeitig seine Supraleitung verliert, auf einen elektrischen Widerstand,- der nicht den Wert Null aufweist, so führt der durchfließende starke Strom unweigerlich zu einem Freiwerden einher beträchtlichen Energiemenge, die mehr oder weniger zerstörende Wirkungen nach sich zieht. Um dieser Gefahr vorzubeugen, werdlen die Supraleiter bekanntlich „stabilisiert". Die Stabilisierung; eines Supraleiters besteht darin, daß dieser neben einer nicht supraleitenden Auflage angeordnet wird, die sehr gu^e Wärme- und Elektrizitätsleiter-EigenscHaften aufweist und daß zwi sehen diesen beiden Elementen eine enge thermische Verbindung her gestellt wird. Tritt zufälligerweise in einem Teil eines stabili-Superconductors are often used to make solenoids that are capable of generating strong magnetic fields. Coincidentally, a small superconducting part that briefly loses its superconductivity comes across one of these solenoids electrical resistance - which does not have the value zero, the strong current flowing through it inevitably leads to a It releases a considerable amount of energy, which is more or less has destructive effects. In order to prevent this danger, the superconductors are known to be "stabilized" Stabilization; of a superconductor is that it is placed next to a non-superconducting support, which is very good Has heat and electricity conductor properties and that between see these two elements establish a close thermal connection. Occurs by chance in part of a stable

sierten Supraleiters ein Übergang von supraleitenden in den normalen Zustand auf, so wird der starke Strom im Supraleiter in der umgebenden, stabilisierenden Auflage abgeleitet. Der hierbei auftretende Temperaturanstieg ist in den meisten Fällen gering. Da die Dichte des elektrischen Stromes in diesem Teil des Supraleiters abgenommen hat, kann dieser Teil seine supraleitenden Eigenschaften ohne weiteres beibehalten. Die bekannten, stabilisierten Supraleiter, die aus intermetallischen Gemischen hergestellt werden und mit einer A-15-Struktur wie z.B. Nb3 Sn, Nb3 Al, Nb3 Au, V3 Sn, V3 Ga, Ta3 Sn usw. kristallisieren, sind entweder häufig mit hohen Kosten verbunden oder besitzen nicht die gewünschte Stabilität. Diese Nachteile sind im wesentlichen auf die eingesetzten Herstellungsverfahren zurückzuführen und dabei insbesondere auf diejenigen, durch deren Einsatz es entweder nicht möglich ist, auf kostspielige Elemente wie z.B. Niobium, Vanadium oder Tantal zu verzichten bzw. deren Anteil einzuschränken, oder eine gleich-* mäßige Stabilisierungsschicht als Umgebungsmaterial der Supralei-j ter zu erzielen. Hierzu sei angeführt, daß die mit einer Stabili-i sierungsschicht aus Niobium, Vanadium oder Tantal versehenen Supraleiter oft mit hohen Kosten verbunden sind. Andererseits ί wird oftmals eine nur mangelhaft ausgebildete Stabilisierungsschicht bei Supraleitern angetroffen, deren Stabilisierungsschich beispielsweise durch elektrolytische Auflage erreicht wird. Die gleichen Nachteile finden sich ebenfalls bei Supraleitern z.B. aus Nb3 Sn, bei denen die Stabilisierungsschicht aus Niobium durch einen Teil des Niobiums gebildet wird, das bei der Diffusions/Reaktionsbehandlung während der Bildung des supraleitenden intermetallischen Gemischs Nb3 Sn nicht erfaßt wird, da das Vorliegen bzw. Nichtvorliegen dieser Niobiumsohicht von der Dauer und Temperatur dieser Diffusions/Reaktionsbehandlung abhängt.If the superconductor makes a transition from superconducting to normal, the strong current in the superconductor is diverted into the surrounding, stabilizing support. The temperature rise that occurs here is small in most cases. Since the density of the electric current in this part of the superconductor has decreased, this part can easily maintain its superconducting properties. The known, stabilized superconductors, which are produced from intermetallic mixtures and crystallize with an A-15 structure such as Nb 3 Sn, Nb 3 Al, Nb 3 Au, V 3 Sn, V 3 Ga, Ta 3 Sn, etc. are either often associated with high costs or do not have the desired stability. These disadvantages are essentially due to the manufacturing processes used and in particular to those whose use either makes it impossible to dispense with expensive elements such as niobium, vanadium or tantalum or to limit their proportion, or a uniform stabilizing layer as the surrounding material of the superconductor. It should be mentioned here that the superconductors provided with a stabilization layer made of niobium, vanadium or tantalum are often associated with high costs. On the other hand, a poorly formed stabilization layer is often found in superconductors, the stabilization layer of which is achieved, for example, by electrolytic deposition. The same disadvantages are also found in superconductors made of Nb 3 Sn, for example, in which the stabilization layer made of niobium is formed by a part of the niobium that is not detected in the diffusion / reaction treatment during the formation of the superconducting intermetallic mixture Nb 3 Sn, since that The presence or absence of this niobium layer depends on the duration and temperature of this diffusion / reaction treatment.

Darüber hinaus besitzen diese letztgenannten Supraleiter weitere Nachteile wie z.B. eine starke Anisotropie, eine nur mittelmäßige Stabilisierungsqualität gegenüber Flußschwankungen und unüberwindbare Schwierigkeiten bei der Herstellung von Leiterkreu(-zungen. In addition, these last-mentioned superconductors have other disadvantages such as strong anisotropy, which is only mediocre Stabilization quality against river fluctuations and insurmountable difficulties in the production of conductor crossings.

In der Zielsetzung der Erfindung liegt demnach die Schaffung von stabilisierten Supraleitern sowie ein Verfahren zu deren Herstellung und zwar insbesondere solcher auf Grundlage von Werk- . stoffen, die nach einem A-15-Aufbau kristallisieren, wobei es'auf der Basis dieses Verfahrens möglich ist, stabilisierte Supraleiter ohne die genannten Nachteile herzustellen. Bei den erfindungsgemäßen Supraleitern kann es sich sowohl um einsträngige als auch um mehrsträngige Leiter handeln.The aim of the invention is therefore to create stabilized superconductors and a method for their Manufacture, in particular those based on work. substances that crystallize according to an A-15 structure, with es'auf On the basis of this process it is possible to produce stabilized superconductors without the disadvantages mentioned. In the inventive Superconductors can be single-stranded or multi-stranded conductors.

Ein erfindungsgemäßes Verfahren zur Herstellung von stabilisierten Supraleitern und zwar insbesondere solcher, die aus : Werkstoffen bestehen, die nach einem A-15-Aufbau kristallisieren, . besteht aus folgenden Schritten: Bildung von Rohlingen, die jeweils aus einer Seele aus Grundwerkstoffen eines supraleitenden, intermetallischen Gemischs bestehen, die zueinander konzentrisch ange- : ordnet und mit einer Außenhaut aus einem dehnbaren Werkstoff guter Wärme- und Elektrizitätsleiter-Eigenschaften versehen sind, ferner eine Ausziehung dieser Rohlinge, entweder einzeln oder in Gruppen t mit Hilfe einer zweiten Ummantelung des gleichen Materials wie demA method according to the invention for the production of stabilized Superconductors, especially those that consist of: Materials that crystallize according to an A-15 structure,. consists of the following steps: Formation of blanks, each consisting of a core made of base materials of a superconducting, intermetallic Consist of a mixture that are concentric to one another: tidies and with an outer skin made of an elastic material good Thermal and electricity conducting properties are provided, furthermore an extraction of these blanks, either individually or in groups t with the help of a second sheathing of the same material as that

der Ummantelungen dieser Rohlinge und zwar mit oder ohne anschliessende Auswalzung, um entweder kompakte Verbund-Elemente oder Ver- . bundgruppen gewünschter Abmessungen herzustellen und schließlich j eine Wärmebehandlung dieser Verbund-Elemente oder Verbund-Gruppen,| wobei dieser Wärmebehandlung mechanische Umsetz- und/oder Verbindungsvorgänge vorausgehen können oder nicht, wodurch an Ort und Stelle eine Diffusion und Reaktion der Grundwerkstoffe und demzufolge die Umsetzung dieser Werkstoffe in supraleitende, intermetallische Gemische erfolgen kann.the sheaths of these blanks, with or without a subsequent Rolling out to either compact composite elements or ver. produce bundles of desired dimensions and finally j a heat treatment of these composite elements or composite groups, | this heat treatment may or may not be preceded by mechanical relocating and / or joining processes, which in place and Establish a diffusion and reaction of the base materials and consequently these materials can be converted into superconducting, intermetallic mixtures.

Die Erfindung wird im weiteren Verlauf anhand einiger Ausführungsbeispiele im Zusammenhang mit den beigefügten Zeichnungen ■näher erläutert. Es zeigen:The invention will be described in the further course with the aid of a few exemplary embodiments ■ explained in more detail in connection with the accompanying drawings. Show it:

-Figur 1 - eine schematische Perspektivdarstellung eines Rohlingabschnittes eines erfindungsgemäßen Verbundelementes, aus dem sich nach der Wärmebehandlung ein einsträngi-.ger Supraleiter ergibt;Figure 1 - a schematic perspective view of a blank section of a composite element according to the invention, from which a single-stranded .ger Superconductor results;

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- Figur 2 - eine schematische Perspektivdarstellung eines Rohlingabschnittes eines anderen, erfindungsgemäßen Verbundelementes, aus dem sich nach der Wärmebehandlung ein einsträngiger Supraleiter ergibt; - Figure 2 - is a schematic perspective view of a blank portion of another inventive composite element, from the results after the heat treatment, a superconducting single-stranded;

- Figur 3 - eine schematische Teildarstellung (im Querschnitt)- Figure 3 - a schematic partial representation (in cross section)

eines Rohlings einer erfindungsgemäßen Verbundgruppe, die aus Rohlingen entsprechend den Figuren 1 oder 2 gebildet ist und aus der sich nach einer Wärmebehandlung ein mehrsträngiger Supraleiter ergibt undof a blank of a composite group according to the invention, which consists of blanks according to FIGS. 1 or 2 is formed and from which a multi-strand superconductor results after a heat treatment and

- Figur 4 - eine schematische Teildarstellung (im Querschnitt)- Figure 4 - a schematic partial representation (in cross section)

einer erfindungsgemäßen Verbundgruppe, die sich durch eine Ausziehung des in Figur 3 gezeigten Rohlings ergibt. a composite group according to the invention, which is characterized by an extraction of the blank shown in Figure 3 results.

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines einsträngigen Supraleiters Nb „ Sn wird ein Rohling eines Verbundelements zuerst aus Niobium, aus Zinn und einem dehnbaren Werkstoff gebildet, der gute Wärme- und Elektrizitätsleiter-Eigenschaften besitzt. Hierzu wird das Niobium und das Zinn zueinander konzentrisch angeordnet und anschließend von einem Mantel aus einem Werkstoff wie z.B. Kupfer, Nickel, Bronze, Messing, Aluminium, Cu/Ni-Legierungen, rostfreier Stahl bzw. mit jedem anderen Metall oder jeder anderen Legierung umgeben, das bzw. die als mehr oder weniger wirtschaftlicher Stabilisator für den hiermit hergestellten Supraleiter verwendet werden kann. Das in Figur 1 dargestellte Beispiel zeigt einen Rohling 1 eines Verbundelementes , das aus verzinntem Niobiumdraht 2 hergestellt wird, der in einen Mantel 3 eingebettet ist, der wiederum durch ein Kupferrohr oder durch eine eingerollte Kupferfolie gebildet wird. Im Beispiel der Figur 2 wird ein Rohling 4 eines Verbundelementes aus einem Niobiumrohr oder aus einer eingerollten Niobiumfolie 5 gebildet, das bzw. die mit Zinn gefüllt ist bzw. einen Zinndraht 6 enthält und das innerhalb eines Mantels 7 angeordnet ist, der aus einem Kupferrohr oder aus einer eingerollten Kupferfolie besteht.According to the method according to the invention for producing a single-strand superconductor Nb "Sn, a blank of a Composite element first formed from niobium, from tin and a ductile material that has good thermal and electrical conductivity properties owns. For this purpose, the niobium and the tin are arranged concentrically to one another and then covered by a jacket made of a material such as copper, nickel, bronze, brass, aluminum, Cu / Ni alloys, stainless steel or any other Surrounded by metal or any other alloy that is used as a more or less economical stabilizer for the hereby manufactured superconductors can be used. The example shown in Figure 1 shows a blank 1 of a composite element , which is made of tinned niobium wire 2, which is embedded in a jacket 3, which in turn is through a copper tube or is formed by a rolled up copper foil. In the example of FIG. 2, a blank 4 of a composite element is used formed from a niobium tube or from a rolled-up niobium foil 5 which is filled with tin or a tin wire 6 and which is arranged within a jacket 7, which consists of a copper tube or a rolled copper foil.

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Gemäß der Erfindung wird der auf diese Weise gebildete Rohling 1 bzw. 4- einem Ausziehvorgang unterzogen, um eine enge Verbindung zwischen dem Kupfermantel und der Niobium/Zinn-Seele herzustellen und um nach dieser Behandlung ein kompaktes Verbundelement eines gewünschten Durchmessers zu erhalten, das gegebenenfalls einem Walzvorgang unterzogen wird, um einen kompakten Verbundstreifen zu erhalten und zwar bevor dieses kompakte Verbundelement bzw. der Verbundstreifen einer Wärmebehandlung unterzogen wird, die an. Ort und Stelle eine Umsetzung des Niobium/Zinn-Gemisches in einen Nb3 Sn-Supraleiter bewirkt.According to the invention, the blank 1 or 4 formed in this way is subjected to an extraction process in order to produce a close connection between the copper jacket and the niobium / tin core and to obtain, after this treatment, a compact composite element of a desired diameter, which if necessary is subjected to a rolling process in order to obtain a compact composite strip and that before this compact composite element or the composite strip is subjected to a heat treatment which at. On the spot, the niobium / tin mixture is converted into an Nb 3 Sn superconductor.

Die konzentrische Anordnung der Grundwerkstoffe (Niobium Zinn) untereinander in einem Stabilisierungsmantel (Kupfer) führt zu einem äußerst gleichmäßigen. Aufbau des Verbundelementes, aus dem sich nach der Wärmebehandlung ein stabilisierter Supraleiter ergibt, der ausgezeichnete Eigenschaften aufweist. So kann beispielsweise ein Supraleiter Nb- Sn einen stabilisierenden Mantel aus Niobium besitzen. Demgegenüber führt jedoch ein Stabilisierungsmantel aus Niobium zu einer Preiserhöhung des Supraleiters, ! die auf den hohen Preis des Niobiums zurückzuführen ist und erschwert in beträchtlichem Maße die Durchführung der Wärmebehandlung bei der Bildung des Nb3 Sn durch Diffusion und Reaktion an Ort und Stelle,wobei dieser Umstand darauf zurückzuführen ist, daß die Stärke des Niobium-Mantels bzw. allein schon sein Vorlie-' gen an Temperatur und Dauer dieser Behandlung geknüpft ist. Der erfindungsgemäße Einsatz eines stabilisierenden Mantels aus einem preislich vertretbaren,, streckbaren Werkstoff mit guten Wärme- und Elektrizitätsleiter-Eigenschaften führt bei der Herstellung des j Supraleiters zur Beseitigung der obengenannten Nachteile. Die Er- , findung läßt sich auf die Herstellung jedes Supraleiters anwenden, der auf Grundlage von intermetallischen Gemischen hergestellt wird, die mit einer A-15-Struktur wie z.B. Nb3 Au, Nb3 Al, Nb3AlGe Nb3 Sn, Nb3 Ga, V3 Ga, V3 Sn, Ta3 Au, Ta3 Sn usw. kristallisieren Entsprechend der Art des zu bildenden A-15-Gemisches besteht die vorgenommene Wärmebehandlung im allgemeinen in einer zwischenThe concentric arrangement of the base materials (niobium tin) among each other in a stabilizing jacket (copper) results in an extremely uniform. Structure of the composite element which, after heat treatment, results in a stabilized superconductor with excellent properties. For example, an Nb-Sn superconductor can have a stabilizing jacket made of niobium. In contrast, however, a stabilization jacket made of niobium leads to a price increase for the superconductor,! which is due to the high price of niobium and makes it considerably more difficult to carry out the heat treatment in the formation of the Nb 3 Sn by diffusion and reaction on site, this fact being due to the fact that the strength of the niobium jacket or its very presence is linked to the temperature and duration of this treatment. The use according to the invention of a stabilizing jacket made of a reasonably priced, stretchable material with good heat and electricity conducting properties leads to the elimination of the above-mentioned disadvantages in the manufacture of the superconductor. The invention can be applied to the production of any superconductor that is produced on the basis of intermetallic mixtures with an A-15 structure such as Nb 3 Au, Nb 3 Al, Nb 3 AlGe, Nb 3 Sn, Nb 3 Crystallize Ga, V 3 Ga, V 3 Sn, Ta 3 Au, Ta 3 Sn, etc. Depending on the type of A-15 mixture to be formed, the heat treatment carried out generally consists of an intermediate

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fünf Minuten und zwanzig Stunden liegenden Aufheizung auf eine Temperatur zwischen 600 C und 130O0C oder vorzugsweise einer solchen zwischen zehn Minuten und zehn Stunden bei einer Temperatur zwischen 8000C und 1000°C.five minutes and twenty hours heating to a temperature lying between 600 and 130o C 0 C or preferably one from ten minutes to ten hours at a temperature between 800 0 C and 1000 ° C.

Gemäß der Erfindung entstehen die stabilisierten, mehrsträngigen Supraleiter aus einem Rohling 'einer Verbundgruppe, die aus Verbundelementen der Art der Rohlinge 1 bis M- gebildet ist sowie aus einem Mantel des gleichen Werkstoffes wie dem der Mantel dieser Verbundelemente. Bei der Herstellung eines mehrsträngigen Supraleiters Nb3 Sn werden beispielsweise die Rohlinge 1 bzw. 1 oder die hieraus entstehenden Verbundelemente, die einen Kupfermantel 3 besitzen, zuerst in einem Kupfermantel 9 zusammengefaßt, um einen Rohling 8 einer Verbundgruppe 10 zu bilden, die in einer Teilansicht in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist. Die Rohlinge 1 bzw. H oder die hieraus entstehenden Verbundelemente können parallel zur Achse der Verbundgruppe 10 angeordnet werden bzw. innerhalb des Mantels 9 einen Strang bilden. Dieser Rohling 8 der Verbundgruppe 10 wird anschließend ausgezogen, um einen engen Kontakt zwischen den Mänteln 3-9 und den Seelen Nb-Sn herzustellen und um eine kompakte Verbundgruppe 10 eines gewünschten Durchmessers zu erhalten. Nach diesem Ausziehvorgang bilden die Kupfermäntel 3 und 9 eine homogene Masse 11, die die Niobium/Zinn-Seelen einschließt. Die Verbundgruppe 10 kann anschließend ausgewalzt werden, um hierdurch ein Band zu erhalten, das die gewünschten Abmessungen besitzt (nicht dargestellt). Wird die Verbundgruppe 10 (Figur 4) einer bekannten Diffusions/Reaktions-Wärmebehandlung unterzogen, so werden ihre Niobium/Zinn-Seelen an Ort und Stelle in supraleitende Nb3 Sn-Seelen umgewandelt. Die homogene Kupfermasse: 11, die fest mit den Oberflächen dieser supraleitenden Seelen verbunden ist, dient letzteren hierbei in wirksamer Form als Stabilis ierungsmantel.According to the invention, the stabilized, multi-strand superconductors are made from a blank 'of a composite group which is formed from composite elements of the type of blanks 1 to M and from a jacket made of the same material as the jacket of these composite elements. In the production of a multi-strand superconductor Nb 3 Sn, for example, the blanks 1 or 1 or the composite elements resulting therefrom, which have a copper jacket 3, are first combined in a copper jacket 9 in order to form a blank 8 of a composite group 10, which in a partial view is shown in Figures 3 and 4. The blanks 1 or H or the composite elements resulting therefrom can be arranged parallel to the axis of the composite group 10 or form a strand within the jacket 9. This blank 8 of the composite group 10 is then drawn out in order to produce a close contact between the jackets 3-9 and the cores Nb-Sn and in order to obtain a compact composite group 10 of a desired diameter. After this extraction process, the copper jackets 3 and 9 form a homogeneous mass 11 which encloses the niobium / tin souls. The composite group 10 can then be rolled out in order to thereby obtain a strip which has the desired dimensions (not shown). If the composite group 10 (FIG. 4) is subjected to a known diffusion / reaction heat treatment, its niobium / tin cores are converted into superconducting Nb 3 Sn cores on the spot. The homogeneous copper mass : 11, which is firmly connected to the surfaces of these superconducting souls, serves the latter in an effective form as a stabilizing jacket.

Die aus den Rohlingen 1 bzw. 2 entstehenden, kompakten Verbundelemente können mit der kompakten Verbundeinheit 10 auf weitere Auflagen aufgebracht werden, d.h. mechanischen Verbindungsvorgängen mit diesen Auflagen unterzogen werden, an die sich ein Zuschneiden auf die gewünschten Abmessungen anschließt.The compact composite elements resulting from the blanks 1 and 2 can be combined with the compact composite unit 10 further conditions are applied, i.e. mechanical connection processes are subjected to these conditions, to which a Then cutting to the desired dimensions.

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Auch können in diesem Zusammenhang bestimmte Kreuzungen vorgenommen werden, die darin bestehen, daß die Achse ihrer Seelen gegenüber der des supraleitenden Endproduktes in bestimmter Form geneigt wird. Erfindungsgemäß hat jeder Umsetzvorgang vor der Diffus ions /Reaktions-Wärmebehandlung zu erfolgen, bei der die Verbundseelen in supraleitende Seelen umgewandelt werden.Certain crossings can also be made in this context which consist in the fact that the axis of their souls is inclined in a certain form with respect to that of the superconducting end product will. According to the invention, each conversion process has to take place before the diffusion / reaction heat treatment in which the composite souls be transformed into superconducting souls.

Gemäß der Erfindung können die aus den Rohlingen 1 bzw. entstehenden, kompakten Verbundelemente zusammen mit der kompakten Verbundeinheit 10 ebenfalls nach dem Auszieh- und ggf. vorgenommenen Walζvorgang einer unmittelbar anschließenden Wärmebehandlung unterzogen werden, um eine Umwandlung in Supraleiter zu vollziehen *According to the invention, the compact composite elements formed from the blanks 1 and / or, together with the compact Composite unit 10 also after the extraction process and, if necessary, a whale process carried out immediately after a heat treatment be subjected to conversion into superconductors *

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Claims (1)

Uipl.-ifio. ϋ,μ.. uou imlm.Uipl.-ifio. ϋ, μ .. uou imlm. DIETRICH LEWIMSKY .7 . 1070 DIETRICH LEWIMSKY. 7th 1070 PAT ΓίΤΛ. J1VALT £ ' PAT ΓίΤΛ. J 1 VALT £ ' MBnchen 21 - Gotthardstr. 81MBnchen 21 - Gotthardstr. 81 Telefon 56 17 62Telephone 56 17 62 6886 - V6886 - V Compagnie Francjaise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt, Paris 8eme, Boulevard Haussmann 17 3 (Frankreich)Compagnie Francjaise Thomson Houston - Hotchkiss Brandt, Paris 8eme, Boulevard Haussmann 17 3 (France) Pat ent ans prüchePat ent claims 1./Verfahren zur Herstellung von stabilisierten Supraleitern auf Grundlage von Werkstoffen, die nach einem A-15-Aufbau kristallisieren, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus folgenden Schritten besteht: Bildung von Rohlingen, die jeweils aus einer Seele aus Grundwerkstoffen eines supraleitenden, intermetallischen Gemischs bestehen, zueinander konzentrisch angeordnet sind und mit einer Außenhaut bzw. einem Mantel aus einem dehnbaren Werkstoff guter Wärme- und Elektrizitätsleiter-Eigenschaf+- ten versehen sind, ferner eine Ausziehung dieser Rohlinge entweder einzeln oder in Gruppen mit Hilfe einer zweiten Ummantelung des gleichen Materials wie dem der Ummantelungen dieser Rohlinge, um entweder kompakte Verbund-Elemente oder Verbundgruppen eines gewünschten Durchmessers herzustellen und schließ lieh eine Wärmebehandlung dieser Verbund-Elemente oder Verbundgruppen, wobei dieser Wärmebehandlung mechanische Umsetz- und j Verbindungsvorgänge vorausgehen können und diese Wärmebehand- '. lung in einem Aufheizen zwischen fünf Minuten und zwanzig Stun-j den bei Temperaturen zwischen 60O0C und 13000C besteht, wodurct an Ort und Stelle eine Diffusion und Reaktion der Grundwerkstoi .fe der Seelen und demzufolge eine Umsetzung dieser letzteren ii supraleitende, intermetallische Gemische erfolgt.1./Verfahren for the production of stabilized superconductors based on materials which crystallize according to an A-15 structure, characterized in that this consists of the following steps: Formation of blanks, each consisting of a core of base materials of a superconducting, intermetallic mixture exist, are arranged concentrically to one another and are provided with an outer skin or a jacket made of an elastic material with good heat and electricity conductor properties, furthermore an extraction of these blanks either individually or in groups with the help of a second coating of the same material as the one of the sheaths of these blanks in order to produce either compact composite elements or composite groups of a desired diameter and finally a heat treatment of these composite elements or composite groups, this heat treatment being preceded by mechanical conversion and joining processes and this heat treatment . Treatment consists in heating between five minutes and twenty hours at temperatures between 60O 0 C and 1300 0 C, causing a diffusion and reaction of the basic materials of the souls on site and consequently a conversion of these latter ii superconducting, intermetallic Mixtures takes place. 209830/0775209830/0775 2. Verfahren zur Herstellung von stabilisierten einsträngigen2. Process for the production of stabilized single-stranded Nb3 Sn-Supraleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, ' daß dieses aus folgenden Schritten besteht: Bildung von Roh- > lingen (1) durch Verzinnen von Niobiumdrähten und Einführung ! dieser verzinnten Niobiumdrähte in einen Mantel aus z.B. Kup- ; fer, Nickel, Aluminium, Bronze, Messing, Cu/Ni-Legierung, rostfreiem Stahl, ferner eine Ausziehung dieser Rohlinge (1), um kompakte Verbundelemente eines gewünschten Durchmessers herzu- . stellen und schließlich eine Wärmebehandlung dieser .Verbundele-j mente, die in einer Aufheizung zwischen zehn Minuten und zehn Stunden bei Temperaturen zwischen 8000C und 10000C besteht und an Ort und Stelle eine Diffusion und Reaktion des Niobium/Zinn-1.Nb 3 Sn superconductors according to claim 1, characterized in 'that it consists of the following steps: formation of raw> lingen (1) by tinning of Niobiumdrähten and introduction! this tinned niobium wires in a sheath made of, for example, copper; fer, nickel, aluminum, bronze, brass, Cu / Ni alloy, stainless steel, and an extension of these blanks (1) in order to herzu- compact composite elements of a desired diameter. and finally a heat treatment of these .Verbundele-j elements, which consists of heating between ten minutes and ten hours at temperatures between 800 0 C and 1000 0 C and a diffusion and reaction of the niobium / tin- 1 on site . Gemisches, die Bildung von Nb0 Sn und demzufolge die UmwandlungMixture, the formation of Nb 0 Sn and consequently the conversion d Ί d Ί ihrer Niobium/Zinn-Seelen in supraleitende Seelen ermöglicht.of their niobium / tin souls into superconducting souls. 3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Auswalzen der kompakten Verbundelemente einschließt, um diese in Streifen umzuwandeln, bevor diese einer Wärmebehandlung zur Umwandlung des Niobium/Zinn-Gemisches in supraleitendes Nbο Sn unterzogen werden.3. The method according to claim 2, characterized in that this includes rolling out the compact composite elements to convert these into strips before they undergo a heat treatment to convert the niobium / tin mixture into superconducting Nbο Sn are subjected. 4. Verfahren zur Herstellung von einsträngigen, stabilisierten Nb0 Sn-Supraleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses aus folgenden Schritten besteht: Bildung von Rohlingen (4) durch Ausgaben von Niobiumröhren (5) bzw. eingerollten Niobiumfolien mit Zinn (6) und durch Einbringen jeder dieser so gebildeten Röhren in eine Ummantelung aus einem Material wie z.B. Kupferν Nickel, Aluminium, Bronze, Messing, Cu/Ni-Legierung, rostfreiem Stahl, ferner ein Ausziehen dieser Rohlinge (4), um aus letzteren kompakte Verbundelemente eines gewünschten Durchmessers herzustellen und schließlich eine Wärmebehandlung dieser Verbundelemente, die in einer Aufheizung zwischen zehn Minuten und zehn Stunden bei Temperaturen zwischen 8000C und 10000C besteht und an Ort und Stelle eine Diffusion und Reaktion des Niobium/Zinn-Gemisches, die Bildung von supraleitendem Nb0 Sn und demzufolge die Umwandlung ihrer Seelen in supraleitende Seelen ermöglicht.4. A method for producing single-stranded, stabilized Nb 0 Sn superconductors according to claim 1, characterized in that it consists of the following steps: Forming blanks (4) by dispensing niobium tubes (5) or rolled niobium foils with tin (6) and by introducing each of these tubes thus formed into a jacket made of a material such as copper, nickel, aluminum, bronze, brass, Cu / Ni alloy, stainless steel, and also drawing out these blanks (4) to form compact composite elements of a desired from the latter Manufacture diameter and finally a heat treatment of these composite elements, which consists of a heating between ten minutes and ten hours at temperatures between 800 0 C and 1000 0 C and on the spot a diffusion and reaction of the niobium / tin mixture, the formation of superconducting Nb 0 Sn and thus enables the transformation of their souls into superconducting souls. 209830/0775209830/0775 Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß dieses
ein Auswalzen der kompakten Verbundelemente einschließt, um
diese in Streifen umzuwandeln, bevor diese einer Wärmebehandlung zur Umwandlung des Niobium/Zinn-Gemisches in supraleitendes Nb3 Sn unterzogen werden.
The method according to claim 4, characterized in that this
includes rolling the compact composite members to
to convert these into strips before they are subjected to a heat treatment to convert the niobium / tin mixture into superconducting Nb 3 Sn.
Verfahren zur Herstellung von mehrsträngigen, stabilisierten
Nb„ Sn-Supraleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß dieses aus folgenden Schritten besteht: Bildung von Rohlingen (8) mit mehreren Verbundelementen, die entsprechend den in Anspruch 2 beschriebenen durch Zusammenfassung dieser Verbundelemente in einer Ummantelung hergestellt werden, die aus
dem gleichen Material wie der der Verbundelemente besteht, fer·- ner ein Ausziehen dieser Rohlinge (8), um aus letzteren kompakr te Verbundeinheiten (10) eines gewünschten Durchmessers herzustellen und schließlich eine Wärmebehandlung dieser Verbund- ! einheiten (10), die in einer Aufheizung zwischen fünf Minuten i und zwanzig Stunden bei Temperaturen zwischen 6000C und 1300°ci besteht und an Ort und Stelle eine Diffusion und Reaktion des j Niobium/Zinn-Gemisches und demzufolge die Umwandlung der Nio- ! bium/Zinn-Seelen der Verbundelemente dieser Verbundeinheiten j in supraleitende Nb0 Sn-Seelen ermöglicht. i
Process for the production of multi-stranded, stabilized
Nb "Sn superconductors according to claim 1, characterized in that
that this consists of the following steps: Forming blanks (8) with a plurality of composite elements, which are produced in accordance with those described in claim 2 by combining these composite elements in a casing made of
consists of the same material as that of the composite elements, furthermore an extraction of these blanks (8) in order to produce compact composite units (10) of a desired diameter from the latter, and finally a heat treatment of these composite elements! units (10), which consists of a heating between five minutes and twenty hours at temperatures between 600 0 C and 1300 ° ci and on site a diffusion and reaction of the j niobium / tin mixture and consequently the conversion of the Ni ! bium / tin souls of the composite elements of these composite units j in superconducting Nb 0 Sn souls. i
Verfahren zur Herstellung von mehrsträngigen, stabilisierten j Nbo Sn-Supraleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, J daß dieses aus folgenden Schritten besteht: Bildung von Roh- jProcess for the production of multi-stranded, stabilized j Nbo Sn superconductors according to Claim 1, characterized in that J that this consists of the following steps: Formation of raw j lingen (8) mit mehreren Verbundelementen, die entsprechend den! in Anspruch 4 beschriebenen durch Zuaanmenfassung dieser Ver- ; bundelemente in einer Ummantelung hergestellt werden, die aus ! dem gleichen Material wie der der Verbundelemente besteht, Ί ferner ein Ausziehen dieser Rohlinge (8), um aus letzteren
kompakte Verbundeinheiten (10) eines gewünschten Durchmessers
herzustellen und schließlich eine Wärmebehandlung dieser Verbundeinheiten (10), die in einer Aufheizung zwischen zehn Mi- ' nuten und zehn Stunden bei Temperaturen zwischen 8000C und j 10000C besteht und an Ort und Stelle eine Diffusion und Reak- i tion des Niobium/Zinn-Gemisches und demzufolge die Umwandlung >
lingen (8) with several composite elements that correspond to the! described in claim 4 by Zuaanmenfassung this ver; bundle elements are produced in a sheathing made of! consists of the same material as that of the composite elements, Ί also an extraction of these blanks (8) in order to produce the latter
compact composite units (10) of a desired diameter
produce and finally a heat treatment of this composite units (10), the grooves in a heating between ten micro 'and is ten hours at temperatures between 800 0 C and j 1 000 0 C and in place a diffusion and reaction i tion of niobium / Tin mixture and consequently the conversion>
20983Q/G775 - 4 -20983Q / G775 - 4 - _ Lto __ Lto _ der Niobium/Zinn-Seeleh der Verbundelemente dieser Verbundeinheiten in supraleitende Nb Sn-Seelen ermöglicht.the niobium / tin core of the composite elements of these composite units in superconducting Nb Sn souls. 8. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß dieses ein Auswalzen der kompakten Verbundeinheiten einschließt, um diese in Streifen umzuwandeln, bevor diese einer Wärmebehandlung zur Umwandlung des Niobium/Zinn-Gemisches in supraleitendes Nb „ Sn unterzogen werden.8. The method according to any one of claims 6 or 7, characterized in that that this includes rolling out the compact composite units to convert them into strips before these are subjected to a heat treatment to convert the niobium / tin mixture into superconducting Nb "Sn. 9. Verfahren zur Herstellung von Supraleitern nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dieses zur Herstellung von stabilisierten Supraleitern auf der Basis von Nb3 Au, Nb3 Al, Nb3 Sn, Nb3 Al Ge, Nb3 Ga, V3 Ga, V3 Sn, Ta3 Ga, Ta3 Au, Ta3 Al, Ta3 Sn' anwendbar ist.9. A method for the production of superconductors according to claim 1, characterized in that this for the production of stabilized superconductors based on Nb 3 Au, Nb 3 Al, Nb 3 Sn, Nb 3 Al Ge, Nb 3 Ga, V 3 Ga, V 3 Sn, Ta 3 Ga, Ta 3 Au, Ta 3 Al, Ta 3 Sn 'is applicable. 10. Stabilisierte Supraleiter auf der Basis von Grundwerkstoffen, i die nach einem A-15-Aufbau kristallisieren, dadurch gekennzeichnet, daß diese nach dem unter Anspruch 1 beschriebenen Verfahren hergestellt werden.10. Stabilized superconductors based on base materials, i which crystallize according to an A-15 structure, characterized in that that these are produced by the method described in claim 1. 11. Stabilisierte Supraleiter auf der Basis eines Niobium/Zinn-Gemisches, dadurch gekennzeichnet, daß diese nach dem Verfahren hergestellt werden, das in einem der Ansprüche 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8 beschrieben wird.11. Stabilized superconductors based on a niobium / tin mixture, characterized in that these are produced by the method described in one of claims 2, 3, 4, 5, 6, 7 or 8 is described. 209830/0 77 5209830/0 77 5 L e e r s e i t eL e r s e i t e
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2413446A1 (en) * 1973-04-09 1974-10-24 Stichting Reactor Centrum PROCESS FOR PRODUCING A SUPRAL CONDUCTOR WITH BETA TUNGSTEN STRUCTURE
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DE2711496A1 (en) 1977-03-16 1978-09-21 Siemens Ag METHOD FOR REDUCING INTERNAL VOLTAGES IN SUPRAL CONDUCERS
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