DE2248705A1

DE2248705A1 - Verfahren zur herstellung eines supraleiters

Info

Publication number: DE2248705A1
Application number: DE19722248705
Authority: DE
Inventors: Anthony Clifford Barber; Ian Leitch Mcdougall
Original assignee: Imperial Metal Industries Kynoch Ltd
Current assignee: Imperial Metal Industries Kynoch Ltd
Priority date: 1971-10-04
Filing date: 1972-10-04
Publication date: 1973-04-26
Also published as: CH546014A; GB1342157A; FR2155522A5; AU4729772A; DD102016A1; CA983684A; BE789680A; DE2248705B2; DE2248705C3; IT967971B; JPS4845192A

Description

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TEL. (0611) 53 0211 TELEX: 5-24 303 topat

630212

PATENTANWÄLTE

München: Frankfurt/M.:

Dipl.-Chem.Dr.D.Thomssn Dlpl.-Ing. W. Welnkauff Dlpl.-Ing. H. Tiedtke (Fuciiahohl 71)

Dipl.-Cham. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne Dipl.-Chem. Dr. U. Eggers

η c Si β η 2

4_β Oktober 1972

Imperial Metal Industries (Kynoeh) Limited Birmingham (Großbritannien)

Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters

Die Erfindung bezieht sich auf Supraleiter und Verfahren zu deren Herstellung. Die Erfindung befaBt sich speziell mit Supraleitern _t welche eine supraleitende intermetallische Verbindung von mindestens zwei Elementer umfassen, wovon Beispiele Nb₃Sn und Nb₃Al sind₀

Viele Jahre ist die supraleitende intermetallische Verbindung Nb₃Sn als eine solche mit einer sehr hohen laten-'ten handelsmäßigen Nutzbarkeit hinsichtlich ihrer ausgezeichneten supraleitenden Eigenschaften anerkannt worden» Diese Eigenschaften sind ihre hohe kritische Temneratur und groRe S tromfördervermögen, insbesondere in magnetischen

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Mündliche Abreden, Insbesonder« durch Telefon, bedürfen schriftlicher Bestätigung Postscheck (München) Kto. 116974 Drosdntr Bank (München) Kto. 55697C9

Feldern von 100 Kilogauss und darüber.

Jedoch leiden Nb₃Sn und nahezu sämtliche anderen
intermetallischen Verbindungen unter dem Nachteil, daß sie
so spröde sind, daß die Verbindung, einmal hergestellt, nur mit Sorgfalt gehandhabt werden kann und keine übermäßige Deformierung der Verbindung ohne wesentliche Beschädigung zulässig ist. So wird für Nb₃Sn die elastische Grenze bei
einer Ausdehnung von etwa 0,002% erreicht.

Folglich existieren drei Grundmetboden für das Herstellen eines Supraleiters aus der intermetallischen Verbindung Nb₃Sn. Bei der ersten Methode werden Niob und Zinn zu der erforderlichen gestreckten Form des Supraleiters zusammerrerarbeitet. Bei der zweiten Methode wird das Zinn einem längsgestreckten Niobleiter zugeführt. Bei der dritten Methode werden Niob und Zinn auf einem geeigneten längsgestreckten Substrat abgeschieden. Bei allen Methoden tritt
schließlich oder während des Abscheidens eine gegenseitige
chemische Einwirkung zwischen dem Niob und dem Zinn zur Erzeugung der supraleitfähigen Verbindung ein.

Diese Methoden leiden unter ernstlichen Nachteilen. Was die erste Methode betrifft, sind die Bearbeitungseigenschaften, insbesondere die Streckgrenze und die Beständigkeit

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gegen Deformierung von Niob und Zinn so sehr unterschiedlich und viele Arbeitsprozesse sind bei solcher Temperatur und solchem Druck durchzuführen, daß das Zinn geschmolzen ist» so uaü man beim Einschließen des Zinns und dessen Halten im " Kontakt mit dem Niob großen Schwierigkeiten begegnet. Eine andere Schwierigkeit bei der ersten Methode ist die des Sehaf~ fens hinreichender Niob-Zinn-Grenzflache, so daß nach der Reaktion ein hinreichend großes Volumen an Supraleiter innerhalb des Verbundstoffes erhalten wird» Bei der zweiten und dritten Methode ist der verlängerte .Niobleiter, welcher die Nb₃Sn-Schlcht enthält, extrem zerbrechlich und es ist Sorgfalt erforderlich, diese Schicht auf oder in der Nähe der neutralen Achse des Leiters anzubringen« Auch ist es schwie= rig, den Leiter in einer unterteilten Form bereitzustellen, welche für stabiles und vorherbestimmbares Arbeiten erforderlich ist, und darüberhinaus ist es schwierig, die verdrillte Anordnung von Fäden bereitzustellen, welche sich in zusammengesetzten Leitern für die Anwendung unter Wechselstrombedingungen oder wo ein rasches Schwanken bzw. Variieren des Stromes bzw» Feldes wahrscheinlich ist; als erforderlich gezeigt hat.

Wenn auch die obigen Methoden und Nachteile speziell unter Bezugnahme auf die Herstellung von Nfo-jSn beschrieben worden sind, so begegnet man ihnen doch allgemein bei der

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Herstellung der meisten supraleitfähigen intermetallischen Verbindungen, so daß die Erfindung, wenn sie auch sich insbesondere mit der Herstellung von Nb^Sn befaßt, einen beträchtlich größeren Rahmen unter den anderen supraleitfähigen intermetallischen Verbindungen besitzt.

Erfindungsgemäß soll ein verbessertes Verfahren zur Herstellung von Supraleitern geschaffen werden, welche supraleitfähige intermetallische Verbindungen aufweisen.

Erfindungsgemäß besteht ein Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters, welcher eine supraleitfähige intermetallische Verbindung von mindestens zwei Elenenten aufweist, darin, daß man einen Verbundrohling aus mindestens einem Faden erzeugt, welcher mindestens eines dieser Elemente aufweist und welcher in ein Matrixmaterial eingebettet oder durch dieses gehaltert ist; daß man den Rohling in ein flüssiges Material oder einen Dampf gehen läßt, welcher den restlichen Teil dieser Elemente enthält, um zumindest einen Teil des Matrixmaterials aus dem Faden bzw. aus den Fäden zu entfernen und das entfernte Matrixmaterial durch eine Substanz zu ersetzen, welche den restlichen Teil dieser Elemente bildet; und daß man zur Erzeugung dieser Verbindung die Elemente miteinander reagieren läßt.

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Das Miteinanderreagieren der Elemente zur Erzeugung dieser Verbindung kann entweder in dem flüssigen Material oder in einem Dampf dieses Materials, oder nach dem Austreten dieses Fadens aus dem flüssigen bzw. dampfförmigen Material in diese Substanz durchgeführt werden.

Vorzugsweise läßt man den Rohling in ein geschmolzenes Material gehen, welches die restlichen Elemente enthält, um das Matrixmaterial aus diesen Fäden durch Auflösung zu entfernen, in welchem Falle der Schmelzpunkt dieses Fadens höher sein muß als die Temperatur des geschmolzenen Materials.

Bei Anwendung der Erfindung wird der normalerweise zerbrechliche Faden oder werden solche Fäden eines Elements der Verbindung, z.B. Niob innerhalb eines Matrixmaterials gestützt und geschützt, und zwar bis zum Eintauchen in das flüssige oder dampfförmige Material, woraufhin das Matrixmaterial entfernt und unmittelbar durch eine Substanz aus dem flüssigen Material ersetzt, wird, die dann dem Faden oder den Fäden Schutz und Stütze bietet und das andere Element oder die anderen Elemente liefert, die zur Bildung der intermetallischen Verbindung notwendig sind,. Die Bedingungen für das flüssige Material können so sein, daß gleichzeitig die intermetallische Verbindung gebildet wird, obwohl man größere Effizienz- erhalten könnte, wenn das gegenseitige miteinander Reagieren dieser Elemente aufeinanderfolgend durchgeführt wird.

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Vorzugsweise besitzt der zusammengesetzte Vorläufer oder Rohling wenigstens einen Verstärkungsfaden, der durch das flüssige Material nicht entfernt wird und der auch in dem fertigen Supraleiter vorliegt. Dies erhöht die Festigkeit des fertigen Supraleiters und wirkt jeglicher Sprödigkeit entgegen, wie sie bei der supraleitenden Verbindung auftritt. Das Verstärkungsmaterial kann aus wenigstens einem Faden aus einem Material gebildet sein, der mit dem flüssigen Material nicht reagiert, z.B. aus rostfreiem Stahl, sofern dieses Material geeignet ist; auch kann dieser Faden vor Angriff durch das flüssige Material dadurch geschützt sein, daß er in den Faden eingeschlossen wird, der das erste der Elemente bildet. Alternativ kann wenigstens ein Verstärkungsfaden vorgesehen werden, und zwar als entsprechender Strang in einem Kabel, das den zusammengesetzten Rohling oder Verbundrohling aufweist. Es werden nunmehr eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sowie zahlreiche mögliche Alternativen beschrieben.

Diese Ausführungsform wird in Bezug auf die supraleitende Verbindung Nb-jSn beschrieben; es wird zunächst ein Verbundrohling hergestellt, der aus einem Matrixmaterial besteht, das eine Vielzahl von Fäden enthält, die jeweils aus Niob bestehen. Der Verbundrohling muß angenähert die korrekten Endabmessungen des endgültigen Supraleiters haben, so daß als Matrixmaterial ein dehnbares oder duktiles Metall gewählt wird,

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das mit Niob zusammenverarbeitet werden kann, d.h. ein Metall also, das eine ähnliche. Bruchfestigkeit und ähnliche Kaltverarbeitungseigenschaften hat» Es wurde festgestellt, daß ein geeignetes Metall Kupfer oder Kupferlegierungen sind? selbstverständlich könnten auch andere Materialien wie Nickel oder Aluminium geeignet sein, die sich mit Niob verarbeiten lassen. Es wird dementsprechend eine Extrusionsbüchse aus Kupfer mit einer Niobstange zu einer Einheit vereinigt^ die dann vorzugsweise nach dem Evakuieren geschlossen und anschließend zwischen Raumtemperatur und 9OO°C extrudiert wird, um eine mit Kupfer plattierte oder mit Kupfer beschichtete Niobstange zu erhalten. Diese Stange wird durch eine Folge von Ziehsteinen gezogen, um einen kupferplattierten Stab zu erhalten.

Der kupferplattierte Stab wird dann in beispielsweise 61 Einzeteiicke geschnitten, die miteinander in einer weiteren aus Kupfer bestehenden Extrusionsbüchse zusammengestellt werden, welche anschließend evakuiert und verschlossen wird, wobei die so gebildete Einheit bei Raumtemperatur bis 9OO°C durch eine weite Reihe von Ziehsteinen oder Düsen gezogen wird, um den Durchmesser jedes Niobfadens auf etwa 10 pm zu reduzieren»

Die vorbeschriebene Folge atis Zusammenverarbeiten, Schneiden, Zusammenstellen und weiterem Bearbeiten kann ie nach Bedarf häufig wiederholt werden, wobei der Bearbeitungsgrad

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so variiert wird, daß der erforderliche Verbundrohling erhalten wird, bei dem in einer Kupfermatrix die erforderliche Anzahl von Niobfäden eingebettet ist, die jeweils den erforderlichen Durchmesser haben. Ein tynischer Verbundrohling besteht aus einem Kupferdraht mit einem Durchmesser von 250 /im der 61 Niobfäden mit einem Durchmesser von 10/um jeweils enthält.

Der Verbundrohling oder ein zusammengesetztes Kabel, das aus vielen Strängen des Verbundrohlings besteht, wandert dann durch ein Bad aus geschmolzenem Zinn, das vorzugsweise bei etwa 500°C gehalten wird - auch andere Temperaturen, bei denen Zinn geschmolzen ist reichen aus - wobei jeder Abschnitt des Rohlings für etwa 5 Minuten dem bevorzugten Temperaturbad ausgesetzt wird. Bei dieser Temperatur löst das Zinn schnell das Kupfermatrixmaterial weg, hat jedoch nur geringen Einfluß auf die Niobfäden innerhalb der Matrix, so daß die Niobfäden kurzzeitig durch das geschmolzene Zinn gestützt werden. Die Fäden werden dann zusammen aus der Oberfläche des Zinnbads mit einer Lage aus geschmolzenem Zinn um jeden Faden herausgezogen, wobei die Oberflächenspannung zwischen den Zinnlagen die Niobfäden zu einer geometrischen Ordnung zusammenzieht, die angenähert identisch mit der Anordnung ist, wie sie im Rohling vorliegt. Es ist vorteilhaft, den Verbundrohling vor dem Durchlauf durch das geschmolzene Zinnbad zu verdrillen oder verzwirnen. Hierdurch wird die Aufrechterhaltung der Fadenordnung im Verbundkörper unterstützt, wobei man eine verdrillte Fadenan-

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Ordnung erhält, die für bestimmte Anwendungsgebiete vorteilhaft ist.

Die mit Zinn beschichteten Niobfäden werden dann einer Temperatur von etwa 870 bis 90O⁰C in einem weiteren flüssigen Zinnbad für etwa 5 Minuten ausgesetzt, um eine Tnterdiffusion zwischen dem Zinn und dem Niob zu bewirken und eine intermetallische Verbindung Nb^Sn zu erhalten. Der Grad der Umwandlung des Niobs der Fäden zu der intermetallischen Verbindung hängt von der Zeitspanne ab, während der die Temperatur von 870 bis 95O°C wirksam ist. Beide flüssigen Zinnbäder werden entweder unter Vakuum oder unter einer geeigneten inerten Atmosphäre gehalten. Alternativ können die ζirinbeschichteten Niobfäden einerTemperatur von etwa 870 bis 950 C in einem Vakuum oder einer inerten Atmosphäre für etwa 5 Minuten ausgesetzt werden, um die Interdiffusion zwischen dem eingeschlossenen Zinn und den Niobfäden herbeizuführen.

Im Bedarfsfall kann ein einziges Zinnbad benutzt v/erden, das auf einer Temperatur von 95OC gehalten wird, um die Erzeugung, von Nb-,Sn zu beginnen, sobald genügend Kupfer von dem Rohling weggelöst worden ist, um die äußersten Niobfäden freizulegen. Dies führt jedoch dazu, daß die äußersten Niobfäden dem geschmolzenen Zinn für eine längere Zeitspanne ausgesetzt werden als die inneren, so daß auf den äußersten' Fäden in größerem Ausmaß die Verbindung Nb₃Sn gebildet wird.

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Es ergibt sich dadurch eine gewisse Inhomogenität zwischen den ursprünglichen NiobfSden, die nicht erwünscht sein kann.

Als weitere Alternative können zwei geschmolzene ZinnbMder verwendet werden, von denen das erste auf etwa 800 C gehalten wird. Dieses löst das Kupfer sehr schnell weg und bildet langsam die Verbindung Nb_fiSn,- rund um die Niobfäden. Bei dieser Temperatur liegt eine sehr geringe Bildung von stabilem Nb₃Sn vor. Im zweiten Bad, das auf einer Temperatur von etwa 950 C gehalten wird, wird die Verbindung NbgSnc langsam in die supraleitende Verbindung Nb-Sn umgewandelt, wobei dies jedoch in einer langsameren Geschwindigkeit erfolgt als reines Niob mit Zinn zur Bildung von Nb₃Sn reagiert. Es kann auf diese Weise eine bessere Kontrolle der Bildung von Nb₃Sn erhalten werden. Zusätzlich bleibt zwischen dem Nb₃Sn und dem Zinn eine dünne Schicht aus Nb₆Sn₅# die nicht supraleitend ist bei den üblichen Arbeitstemperaturen von 4,2 K oder darüber und die daher relativ isolierend ist, wenn Nb₃Sn supraleitend ist» Dies kann Vorteile gemäß nachfolgender Beschreibung haben.

Sind die Wärmebehandlungen des Supraleiters zur Bildung von Nb₃Sn beendet, wird der sich ergebende Supraleiter ' gekühlt, um die dünne Zinnlage zu verfestigen, die noch zwischen den Nb-jSn-Lagen mit oder ohne Zentralkerne aus Niob verbleibt, so daß dann das Nb₃Rn in einer Stfltzmatrix aus Zinn gehalten wird. _A

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Betrachtet man den hergestellten Supraleiter, so dient die Zinnmatrix für das Zusammenhalten der supraleitenden Fäden und gibt diesen Schutz und wirkt weiterhin als Wärmeabzug, sollte Wärme beispielsweise bei Fluxsprüngen während der Benutzung des Supraleiters bei kryogenen Temneraturen auftreten. Das Zinn kann auch dafür dienen, Ströme um irgendwelche Normalbereiche eines speziellen Supraleiterfadens vorbeizuführen, da es eine größere elektrische Leitfähigkeit hat als die Verbindung Nb₃Sn _t wenn letztere nicht supraleitend ist.

Für elektrischen Schutz und für die Erhöhung der Stabilität der Zusammensetzung oder des Verbundkörpers ist die Gegenwart von etwas gutem normalem Leiter erwünscht. Dies läßt sich auf verschiedene Ttfeise erreichen:

a) Es können die Niobfäden des Rohlings durch einen oder mehrere Niobrohre ersetzt werden, in denen sich Kupfer oder Aluminium, Silber oder eine Legierung hiervon befindet;

b) der umgesetzte Verbundkörper kann durch ein Bad aus geschmolzenem Kupfer, Aluminium oder Silber geführt werden, um eino Schicht aus gutem normalem Leiter auf dem Verbundkörper zu bilden;

c) es kann auf den umgesetzten oder einer Reaktion ausgesetzten Verbundkörper eine Schicht aus Kupfer, Aluminium oder Silbnr durch Plattieren oder in sonstiger Weise aufqe— bracht werden. 309817/0735

Zusätzlich können die vorbeschriebenen Zinnbäder durch Bäder aus geschmolzener Bronze oder anderen Legierungen ersetzt werden, die Zinn enthalten und noch die Kupfermatrix vom Verbundrohling entfernen, sie jedoch durch die entsprechende Legierung ersetzen. Im Bedarfsfall kann die Bronze oder jegliche andere Legierung auf einer Temperatur zwischen der flüssigen und festen Phase der GLeichgewichtsphasenzusammensetzung gehalten werden, so daß die flüssige Phase einenhöheren, für die Reaktion verfügbaren Zinngehalt hat und die feste Phase die Aufrechterhaltung der Fadenordnung im Bad unterstützt. Diese Legierung liefert ohne Schwierigkeit das Zinn für die Interdiffusion mit Niob zur Erzeugung von Nb-Sn, ist jedoch stärker als eine reine Zinnmatrix.

Der supraleitende Teil des Supraleiters wird durch die Verbindung Nb^Sn geliefert, die entweder in der Form einer Oberflächenhaut rund um jeden ursprünglichen Niobfaden vorliegt oder - für den Fall, daß die Reaktion zur Erzeugung von Nb-,Sn für eine genügend lange Zeitspanne fortgesetzt worden ist - in Form von homogenen Fäden aus Nb-^Sn mit vollständiger Absorption des Niobs zur Bildung der intermetallischen Verbindung vorliegt. Welche Form auch immer durch das Nb₃Sn erhalten wird, es wird stets die Grenzschicht zwischen dieser Verbindung und der Zinnmatrix durch die nichtsupraleitende intermetallische Verbindung Nb^Sn₁- gebildet.

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Diese Verbindung reduziert somit die elektrische Verbindung zwischen einem Faden und dem nächsten und unterstützt dadurch die Reduktion von Wirbelströraen innerhalb des Supraleiters» Mit besonderer Relevanz zum letzteren Punkt der Wirbelstromminderung können die supraleitenden Fäden um die Achse des Supraleiters verdrillt werden, wie es beispielsweise in der Patentanmeldung 1 205 130 beschrieben ist, wobei die Lage jedes NboSn-Fadens durch die entsprechende Lage des Niobfadens im Verbundrohling festgelegt wird. Das Verdrillen oder Verzwirnen der Fäden unterstützt die Kontrolle der Niobfäden innerhalb des geschmolzenen Zinnbads, in dem übermäßige Drift zwischen'unterschiedlichen Fäden verhindert wird. Ein überraschendes Merkmal der Erfindung liegt in der Weise, wie das Driften der Fäden im kurzzeitigen ungestützten Zustand innerhalb des geschmolzenen Zinnbads durch die Oberflächenspannungskräfte beim Entfernen des Supraleiters aus dem Bad kompensiert wird. Diese Kräfte ziehen die Fäden aufeinander zu, wobei diese eine Ordnung annehmen, die- erheblich nahe zu der ursprünglichen Ordnung liegt. Es ergibt sich somit ein niedriges Verhältnis von Matrixvolumen zu Supraleitervolumeri. Dies ist in der beigefügten Querschnittszeichnung verdeutlicht, die 61 Niobfäden zeigt, die sich in einer Zinnmatrix befinden, wobei die Grenzschicht jedes Niobfadens durch geeignete Wärmebehandlung in Nb₃Sn umgewandelt worden ist. Gerade noch sichtbar befindet sich unmittelbar neben den Rändern der Zinnmatrix eine sehr dünne Schicht aus der Verbindung NbgSng. Man ersieht

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ohne Schwierigkeit, daß die Niobfäden in einer sehr gleichförmigen geometrischen Ordnung liegen, und zwar trotz der Tatsache, daß nach der Herstellung des Rohlings mit der Niobfadenlage in derselben Ordnung die Fäden durch das Zinnbad hindurchgeführt worden sind und die ursprüngliche Kupfermatrix durch das Zinn ersetzt worden ist.

Als Alternative zur Verwendung von Kupfer als ursprüngliches Stützmaterial für das Niob kann Silber oder Nickel verwendet werden, obwohl Silber teurer ist als Kupfer hat es den Vorteil, daß es sich nicht in einem solchen Ausmaß wie Kupfer im Niob löst. Dieses Lösen des Trägers in Niob führt zu einer Verminderung der Endleistung des Supraleiters und sollte daher soweit als möglich auf ein Minimum reduziert werden. Kupfer hat eine 3Atom% Löslichkeit in Niob bei 2O°C, während Silber im wesentlichen Null-Lösbarkeit bis zu 17OO°C hat.

Die Zugfestigkeit von reinem Silber beträgt etwa die Hälfte derjenigen von reinem Kupfer, kann jedoch auf die gleiche Höhe wie diejenige von Kupfer durch Zugabe von 5 Cew.% Kupfer gebracht werden. Der Schmelzpunkt dieser Legierung liegt bei 89O°C. Es kann daher die Verträglichkeit mit Niob in Bezug auf die Verformung und den Fluß unter Verwendung von Silberlegierungen herbeigeführt werden. Wenn diese Kupfermenge sich insoweit als nachteilig erweist, daß Kuofer weiter

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noch in Lösung geht in der Nb₃Sn--Verbindung, kann man die Zugfestigkeit des Silbers dadurch auf diejenige von Kupfer bringen, daß man Materialien hinzufügt, die eine chemische Affinität mit Nb₃Sn haben, jedoch keine störenden Effekte, wie z.B. Pb und In oder Al. Silber kann dadurch mechanisch verträglich mit Nb gemacht werden, daß man entweder 2,5 Atom% PbO, 10itom%Al oder 10Äon%In zugibt,

Zugfestigkeit χ 0,07 Legierung Atom% 20 000 kg/cm² 99,99 Ag

40 000 " 95 Ag + 5 Cu

38 000 " . 99,99 Cu

37 000 " Ag + 2,5 PbO

39 000 " Ag -f 10 In

41 000 " Ag + 10 Al

Die Hauptbeschreibung war auf die Herstellung eines Supraleiters aus Nb₃Sn gerichtet.' Zwar werden die Hauptvorzüge der Erfindung insbesondere bei Nb-Sn deutlich, jedoch kann die Erfindung wegen der Weichheit des Zinns und der Schwierigkeit seiner Eingrenzung während der gemeinsamen Verarbeitung und der Ttfärmebehandlung auch bei der Herstellung anderer supraleitender intermetallischer Verbindungen angewendet werden. Ein Beispiel ist die Herstellung von Nb₃Al, bei der die Niobfäden in der vorbeschriebenen Weise

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in einem Rohling mit einer Kupfermatrix hergestellt werden und der Rohling dann durch ein geschmolzenes Bad aus Aluminium geführt wird. Weitere Beispiele sind die Herstellung von:

Nb-Al-Ge unter Verwendung von Niobfäden und einem Bad aus Al und Ge

V .,Si unter Verwendung von VanadiumfHden und einem Bad aus Silicium oder Siliciumlegierung, z.B. Cu-Si-

Ein besonderer Vorteil dieser Technik besteht darin, daß die Badzusammensetzung variiert werden kann, um unterschiedliche Zusammensetzungen von A15 Kristallarten zu erzeugen, wie sie auf Seite 333 der "International Tables for X-Ray Crystallography", Band 1 (1952) definiert sind.

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Claims

21) /ί Ο7Π
/ 4 ο /U·

Patentansprüche

.yVerfahren zur Herstellung eines Supraleiters _t der
aus einer supraleitenden intermetallischen Verbindung aus mindestens zwei Elementen besteht, dadurch gekennzeichnet, daß
man einen Verbundrohling herstellt? der wenigstens einen Faden aufweist, der aus mindestens einem der Elemente besteht und
in ein Matrixmaterial eingebettet ist und durch dieses gestützt wird, daß man den Rohling in ein flüssiges Material oder einen Dampf führt, worin der Rest der Elemente enthalten ist, um wenigstens einen Teil des Materials von dem Faden oder den Fäden zu entfernen und das entfernte Matrixmaterial durch eine Substanz zu ersetzen, die den Rest der Elemente bildet und daß
man diese Elemente zur Bildung der Verbindung miteinander reagieren läßt oder umsetzt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Umsetzungsschritt zur- Herstellung der Verbindung
in dem flüssigen Material oder in einem Dampf aus diesem Material durchführt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man den Schritt der Umsetzung der Elemente zur Bildung der Verbindung nach dem Austritt des Fadens aus dem flüssigen
oder dampfförmigen Material in der Substanz vornimmt,

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4. Verfahren nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß man den Rohling durch ein geschmolzenes Material führt, das den Rest der Elemente enthält, um das Matrixmaterial von jeglichem Faden durch Auflösung zu entfernen, wobei die Temperatur des geschmolzenen Materials unter dem Schmelzpunkt jeglichen Fadens liegt.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling wenigstens einen Verstärkungsfaden enthält, der nicht in dem flüssigen oder dampfförmigem Material lösbar ist und der auch im endgültigen Supraleiter vorliegt.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsmaterial von wenigstens einem Faden eines Materials gebildet ist, das mit dem flüssigen oder dampfförmigen Material nicht reagiert, oder von wenigstens einem Faden, der mit einem Material überdeckt ist, das mit dem flüssigen oder dampfförmigen Material nicht reagiert.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling aus einem Matrixmaterial aus Kupfer, Silber, Nickel oder Aluminium und die .Fäden aus Niob gebildet ist und der Rest der Elemente aus Zinn, Aluminium

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oder Aluminium und Germanium gewählt wird₀
8. Verfahren nach einen der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohling aus einem Matrixmaterial aus Kupfer, Silber, Nickel oder Aluminium oder einer Legierung auf der Basis dieser Elemente und die Fäden aus Vanadium geformt werden und der Rest der Elemente Silicium in Form von Silicium oder einer Siliciumlegierung, insbesondere einer Kupfer-Siliciumlegierung vorliegt»
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch die Anwendung zur Bildung von Nb₃Al oder Nb₃Ga oder V₃Ga.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden um die Achse des Supraleiters verdrillt werden.
11. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Niobfäden in einer.Matrix aus Kupfer oder Silber oder einer Legierung hiervon durch ein Bad aus geschmolzenem Zinn bei einer Temperatur von etwa 5OO°c für eine Zeitspanne von etwa 5 Minuten geführt und dann aus dem Bad entfernt und in einem weiteren flüssigen Bad für eine Zeitspanne von etwa 5 Minuten in einem Temperaturbereich von etwa 87O bis 950 c wHrmebehandelt werden.

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12. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Niobfäden in einer Matrix aus Kupfer oder Silber oder einer Legierung hiervon in ein Bad aus geschmolzenem Zinn bei einer Temperatur von 950 C für eine Zeitspanne über 5 Minuten hinaus geführt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Niobfäden in einer Kupfermatrix durch ein erstes Bad aus geschmolzenem Zinn bei einer Temperatur von 8OO°C und dann durch ein zweites Bad mit einer Temperatur von etwa 95O°C geführt werden.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden aus dem wenigstens einen Element in Form eines Rohrs vorliegen, das Kupfer, Aluminium, Silber oder eine Legierung hiervon enthalt.
15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der umgesetzte Verbundkörper durch ein Bad aus geschmolzenem Kupfer, Aluminium oder Silber oder einer geschmolzenen Legierung hiervon geführt wird» um eine Lage aus gutem normalem Leiter auf dem Verbundkörper zu bilden.
16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fäden aus dem wenigstens einen Element einen Durchmesser von angenähert 10 Mikron haben. ,

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