DE2365935A1 - Supraleitender verbunddraht und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Description

THE iTJEüEÄWA ELECTRIC CO., LTD., Tokyo, Japan

"Supraleitender Verbunddraht und Verfahren zu seiner Herstellung"

Priorität: 11. September 1972, Japan, 91016/72

13. Oktober 1972, Japan, 102591/72

13. 0E|ber 1972, Japan, 102592/72

13. Oktober 1972, Japan, 102593/72

13. Oktober 1972,· Japan, 10259V72

28. Ifovernber 1972, Japan, 119116/72

27. Februar 1973, Japan, 23598/73

13. März 19 73, Japan, 29303/73 ■

Die Erfindung betrifft einen supraleitenden Verbunddraht mit einer Mehrzahl von Strängen aus einer supraleitenden Verbindung, wobei zumindest ein Teil der Stränge eine Neigung zur Längsachse des'Verbunddrahtes aufv/eist. Ein derartiger supraleitender Verbunddraht ist aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 040 bekannt.

Weiterhin ist ein supraleitender Draht aus einer supraleitenden Verbindung aus der Deutschen Offenlegungsschrift 2 105

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bekannt. Weiterhin ist es aus den Deutschen Auslegeschriften 1 490 639 und 1 490 527 bekannt, voneinander isolierte Drähte aus Hiob-Zinn um die Längsachse des Drahtes zu verdrillen.

Die Erfindung betrifft insbesondere flexible supraleitende Verbunddrähte wie Drahtlitzen, umsponnene oder umklöppelte Drähte und gekreuzte Leitungen, welche aus einer Mehrzahl von Strängen zusammengesetzt sind, von denen jeder eine Schicht der supraleitenden Verbindung aufvreist. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung solcher Verbunddrähte.

Es wurden bereits verschiedene ausführliche Untersuchungen durchgeführt, welche sich mit supraleitenden Verbindungen als Drahtmaterialien für Magnete mit großem Magnetfeld beschäftigten, da diese ein sehr hohes kritisches Magnetfeld (Hcp) im Vergleich zu den supraleitenden Legierungen aufweisen. Zu typischen Vertretern von supraleitenden Verbindungen gehören die ß-V Typ-Verbindungen, wie Fb-Xn, Hb₅Al, ITb₅Ga, ITb₅(AlGe), V₅Ga, V₅Si; des weiteren gehören dazu Verbindungen vom HaCl-Typ, wie HbN, (FbTi)H, ITbC sowie die Laves-Phasen-Verb indungen, wie V₂Hf, VoZr. Von diesen werden lediglich Fb_xSn und V_xGa zum gegenwärtigen Zeitpunkt praktisch verwendet.

Bei der Verarbeitung von supraleitenden Verbindungen zu Drähten tritt das Problem der mechanischen Sprödheit auf. Es wurden bis heute verschiedene Drahtherstellungsverfahren vorgeschlagen und entwickelt, uni dieses Problem zu lösen. Zu den typischen

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Verfahren gehören ein Verbund-Verfahren, ein Oberflächendiffusionsverfahren sowie ein Dampfphasen-Reduktionsverfahren. Bei dem Verbund-Verfahren wird beispielsweise ein Verbund aus Niob und Zinn einem Walzvorgang oder einem Drahtζiehvörgang und anschließend einer Wärmebehandlung unterworfen. Bei der Oberflächendiffusions-Methode wird z. B. geschmolzenes Zinn oder Gallium als Überzug auf eine Vanadium- oder Niobunterlage aufgebracht, wonach die mit dem Überzug versehene Metallunterläge einer Diffusionswärmebehandlung unterzogen wird. Bei dem Dampfphasen-Reduktionsverfahren werden beispielsweise gasförmige Halogenide von Elementbestandteilen einer supraleitenden Verbindung zur Bildung der Verbindung auf der Unterlage mit Wasserstoff reduziert. Auch andere Verfahren, wie ein reaktives Zerstäubungsverfahren und ein Plasmasprühverfahren, seien erwähnt.

Drahtwindungen oder -spulen aus einer supraleitenden Verbindung, welche nach diesen herkömmlichen Verfahren hergestellt wurden, wurden praktisch bisher lediglich in der Form eines Bandes eingesetzt.

Die' herkömmlichen supraleitenden Verbindungen in bandartiger Gestalt weisen jedoch die folgenden Nachteile auf, welche im wesentlichen nicht vermieden werden können.

Ein erster Nachteil beruht darin, daß der in Bandform vorliegende Supraleiter nicht um die 'Magnetspulenkörper in solenoid-

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förmigen ¥indungen herumgeviickelt werden kann, so daß der Magnet dadurch hergestellt v/erden muß, daß man eine bestimmte Anzahl von bauu.kuchenartigen Spulen oder pfannkuchenartigen Spulen anordnet. ' " '

Zum zweiten stellt die strukturelle Anisotropie ein Problem dar, welche eine Anisotropie in dem kritischen Strom und damit in der Spulenleistung hervorruft. Der zweite Nachteil beruht auf der im Englischen als "pinning"-Kraft bezeichneten Erscheinung des Magnetflusees in der senkrecht zur Bandoberfläche verlau- ■ fenden Magnetfeldrichtung, d. h. an den Endbereichen des Magneten, so daß eine Instabilität hervorgerufen wird.

Ein dritter Nachteil beruht darin, daß Unregelmäßigkeiten in dem Magnetfeld Probleme bereiten, wenn als Magnetspule das Band verwendet wird. Falls sich die Intensität des Magnetfeldes über die Breite des Bandes ändert, fließt der Strom im stärkeren Maße zu Bereichen mit schwachem Magnetfeld, so daß die Stromdichte nicht gleichmäßig ist. Hierdurch wird die Ordnung der Magnetfeldverteilung gestört. Des weiteren gibt es immer Abstände zwischen den pfannkuchenartigen Spulen, wobei auch durch diese Abstände die Ordnung der Magnetfeldverteilung gestört wird. Aus den bandförmig gestalteten Spulen läßt sich daher kein äußerst gleichmäßiger Magnet herstellen.

Als vierter Nachteil läßt sich erwähnen, daß der Gesamtpackungsfaktor niemals erhöht werden kann. Die Gesamtstromdichte des

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Magneten nimmt daher insgesamt ab, wenn die herumgewickelten Drähte die gleiche Stromdichte haben, da der Magnet von einem pfannkuchenartigen Typ wie oben erwähnt, einen niedrigen Packungsfaktor aufweist. Darüberhinaus ist bei'der Verwendung einer Spille von pfannlcuchenartiger Bauart die' Zahl der Windungen, welche einen Magnet bilden, gering, so daß jede Windung einen großen Strom führen muß. Dies führt dazu, daß es notwendig wird, eine große Menge von Stabilisierungsmaterial "vorzusehen, welches wiederum, die mittlere Stromdichte herabsetzt.

Ein fünfter !lachteil beruht schließlich darin, daß sich Schwierigkeiten im Hinblick auf die Verträglichkeit des bandartig geformten Supraleiters mit dem herkömmlichen Fb Ti--Legierungsdraht ergeben. Vom Standpunkt einer kostensparenden Konstruktion des Magneten ist es besonders vorteilhaft, Drähte aus supraleitenden Verbindungen, welche in'einem starken Magnetfeld stabil sind, für den Kernbereich des Magneten zu verwenden, in dem das größte Magnetfeld herrscht, jedoch für die äußeren und mittleren Zonen mit niedrigem Magnetfeld einen billigen FbTi-Draht vorzusehen. Der herkömmliche bandartige Supraleiter muß jedoch in der Form einer pfannkuchenartigen Spule verwendet werden, so daß sich Schwierigkeiten hinsichtlich der strukturellen Verträglichkeit beidei¹ Spulen ergeben. Darüber hinaus muß, wie bereits oben erwähnt wurde, der bandartig geformte Halbleiter einen großen Strom aufnehmen, so daß es schwierig ist, eine Übereinstimmung der Ströme für beide Arten von Spulen zu erhalten.

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Es ist Aufgabe der Erfindung, Verbunddrähte aus supraleitenden Verbindungen zu schaffen, welche bei ausgezeichneter Flexibilität in gleicher Weise wie supraleitende Legierungsdrähte gehandha'bt werden können und sich für einen Magneten besonders gut eignen.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, daß zur Vermeidung eines Aneinanderhaftens zwischen den einzelnen Strängen ein Trennmittel angeordnet ist.

Vorteilhafte Weiterbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Erfindungs gegenstände s ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nachfolgend beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben.

Fig. Λ zeigt Querschnittsansichten von drei verschiedenen Strangarten, welche eine Schicht einer supraleitenden Verbindung enthalten, aus denen der supraleitende Verbunddraht zusammengesetzt ist.

Fig. 2 zeigt eine Querschnittsansicht von verseilten supraleitenden Verbunddrähten.

Fig. J mit 5 zeigen Querschnittsansichten von Strängen des stabilisierten supraleitenden Verbunddrahtes.

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I'ig. 6 und 7 zeigen Querschnittsansichten von verseilten supraleitenden Verbunddrähteii.

Fig. 8 z"eigtdie schematische Anordnung für die Wärmebehandlung der zusammengesetzten Stränge, welche zu den supraleitenden Drähten verarbeitet werden.

Fig. 9 (si) zeigt eine Übersichtsskizze für ein Säurebei'zen und eine Schmelzplattierung mit welchem Metall des bei der Herstellung des supraleitenden Verbunddrahtes verwendeten Verfahrens;

Fig. 9 (b) zeigt eine perspektivische Ansicht von einem Beispiel des supraleitenden Verbunddrahtes.

Fig. 10 zeigt eine tTbersichtsskizze von dem Herstellungsverfahren eines upraleitenden Verbunddrahtes mit großer Strombelastbarkeit.

Fig. 11 (a) zeigt eine Aufsicht des Verbindungsbereiches von dem supraleitenden Verbunddraht;

Fig. 11 (b) zeigt eine Querschnittsansicht längs der Linie A-A¹ des Verbindungsbereichesc

Fig. 12 zeigt eine Aufsicht sowie eine Seitenansicht des Verbindungsbereiches von dem supraleitenden Verbunddraht. Fig. 13 zeigt das Verhältnis von Strangdurchmesser zu normiertem kritischem Strom des supraleitenden Verbunddrahtes.

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Fig. 14 zeigt die Beziehung zwischen dem Biegedurchmesser und dem kritischen Strom des verseilten supraleitenden Verbunddrahtes.

Fig. 15 zeigt die Beziehung zwischen der Windungsganghöhe ' der Verseilung und dem kritischen Strom des verseilten supraleitenden Verbunddrahtes„

Fig. 16 zeigt das thermische Ausdehnungs- und Zusammenziehungsverhalten von einem stählernen Spulenkörper, einem supraleitenden Strang und einem Wolframdraht. Fig. 17 zeigt die Einwirkung des Biegedurchmessers auf den kritischen Strom des verseilten Verbunddrahtes mit ebener Oberfläche.

Fig. 18 zeigt eine perspektivische Ansicht eines Verbundkabels mit großer Strombelastbarkeit„

Fig. 19 zeigt das Ergebnis von einer Köntgenstrahlen-Mikroanalyse eines CuGa-V-Verbundstabes, der eine Oxydschicht auf seiner V-Seele trägt«,

Fig. 20 zeigt eine Querschnittansicht des einen Schichtstab zusammensetzenden Verbundstrangs«,

Fig., 21 zeigt eine Querschnittansicht eines supraleitenden Strangs mit einer Hochwiderstandsschicht<, Fig., 22 zeigt eine Querschnittansicht eines Strangs, in dessen Mitte Silber als Stabilisierungsmaterial Verwendung findet, Fig., 23 zeigt eine Querschnittansicht des in Fig» 21 gezeigten Stranges nach einer Wärmebehandlung»

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Der in Mg. 1 (a) gezeigte Strang 1 "besteht aus einer Basis 2 sowie einer einzelnen Schicht 3 einer supraleitenden Verbindung. In Fig. 1 (b) ist ein Strang 1 dargestellt, der Mehrfachfäden aufweist und aus einer Basis 2 besteht, welche- eine Mehrzahl von Schichten 3 aus einer supraleitenden Verbindungin sich trägt. In Fig. 1 (c) ist schließlich ein Mehrfachschicht enst rang 1 dargestellt, der aus mehreren Schichten einer Unterlagsschicht 2, sowie einer Schicht 3 aus· einer supraleitenden Verbindung besteht. Die genannten Ausführungsformen für den Strang 1 sind im Hinblick auf die Biegsamkeit und den Packungsfaktor besonders erwünscht.

Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten supraleitenden Drähte werden für den Fall eines verseilten Drahtes 9 erläutert.

Die Drähte weisen Querschnittsstrukturen auf, wie sie in Fig.2 dargestellt sind. Die Fig. 2 (a) , (b) und (c) geben Drähte wieder, die aus Strängen 1 mit einer Schicht einer supraleitenden Verbindung zusammengesetzt sind, sowie aus Strängen A- von einem Stabilisierungsmaterial wie Kupfer, Silber,' Gold und Indium, und Strängen eines Verstärkungsmaterials 5 wie korrosionsfestem Stahl, Wolfram, Molybdän,-Kohlenstoff und Aluminiumoxyd. In diesen Fällen sind die Stränge (7, 19 "und 37 ·· Stück) in einer dicht gepackten Anordnung miteinander verseilt. Die dicht gepackte Anordnung ist zwar im Hinblick auf den Packungsfaktor erwünscht, die Erfindung ist jedoch nicht auf diese beschränkt.

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Zusätzlich zu den oben beschriebenen verseilten Drähten können nach dem erfindungsgemäßen Verfahren auch gewebte Drähte, gekreuzte Drähte, falsch verdrillte Drähte, bei denen der Drall abwechselnd links und rechts erfolgt, sowie Drähte, in denen, die Stränge durch verschiedene Kombinationen dieser Anordnungsmethoden zusammengesetzt sind, hergestellt werden.

Wie vorstehend beschrieben, ist. bei den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten supraleitenden Drähten ein Teil oder die Gesamtheit der Stränge so zusammengesetzt, daß sie eine Neigung zu der Längsrichtung des Drahtes aufweisen. Hierdurch wird die an jeden Strang übertragene Intensität des Magnetfeldes ausgeglichen, so daß der durch die Stränge hindurchlaufende Strom gleichförmig ist. Auf diese Weise wird die Instabilität der Spule als Ganzes eliminiert, und damit sind die wesentlichen Nachteile der herkömmlichen, bandartig geformten Supraleiter vermieden, nämlich die auf die Anisotropie zurückzuführende Instabilität in dem kritischen Strom, sowie die Ungleichförmigkeit der Stromverteilung über die Breite.

Einer der Vorteile der nach der Erfindung hergestellten Drähte beruht darin, daß der supraleitende Draht eine Biegsamkeit aufweist. Diese ist darauf zurückzuführen, daß die Stränge, welche die Komponenten bilden, nicht einheitlich und eng miteinander verbunden sind. Im Gegensatz zu dem herkömmlichen, bandartig geformten Supraleiter können daher nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Drähte um den Magnetspulenkörper in gleicher Weise wie supraleitende Metall-Legierungsdrähte

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herumgewickelt werden. Im Falle eines Hybridmagneten bei dem der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Draht gemeinsam mit einem supraleitenden Metall-Legierungsdraht verwendet wird, ist es möglich, die durch beide Drähte hindurdiigeleiteten Ströme anzugleichen» Da die Stränge, welche die Komponenten bilden, sich in einer Vielzahl von Ebenen in festen Intervallen über die Länge des Drahtes schneiden, kann darüber hinaus der quer zu dem Strom fließende Kopplungsstrom, der durch rasche Änderungen im Magnetfeld induziert wird, vermindert oder unterdrückt werden, so daß eine Verwendung solcher Drähte auch bei Wechselstromanordnungen möglich ist.

Als nächstes soll das erfindungsgemäße Verfahren im einzelnen beschrieben werden.

Da die aus Verbindungen bestehenden Supraleiter sehr spröde sind im Vergleich zu MetallSupraleitern, ist es nicht möglich, Stränge, welche eine Schicht einer derartigen Verbindung auf v/eisen, zu verseilen oder zu verspinnen bzw. zu verklöppeln. Wenn die Stränge eine Schicht der Verbindung aufweisen, so reißt diese Schicht der Verbindung während des Verseilungs- oder Umspinnungsverfahrens aufgrund der beträchtlichen Biege- und Verdrillungskräfte, und zwar selbst dann, wenn die Schicht selbst sehr dünn ist. Die herkömmliche Technik war daher auf die bandartig geformten Einzeldrähte beschränkt, welche aus einer bandartigen Metallbasis oder Unterlage bestanden, die darauf eine Schicht der Verbindung trug.

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Zunächst v/erden die Stränge, auf denen die Schicht einer supraleitenden Verbindung durch Wärmebehandlung gebildet werden soll, zu den erwünschten Drähten zusammengesetzt, beispielsweise.zu verseilten Drähten oder zu geflochtenen oder geklöppelten Drähten, worauf diese Stränge einer Wärmebehandlung unterzogen werden, so daß die Schicht der supraleitenden Verbindung gebildet wird. Es ist dabei außerordentlich wichtig, bei der durch die Wärmebehandlung auftretenden Diffusion zwischen benachbarten Stränge zu vermeiden, daß benachbarte Stränge aneinander haften» Andernfalls ist es unmöglich, supraleitende Drähte zu erhalten, die eine hervorragende Biegsamkeit aufweisen. Es wird daher gemäß der Erfindung ein Trennmittel zwischen die einzelnen Stränge eingebracht, welches bei der Durchführung der Wärmebehandlung verhindert, daß zwischen den benachbarten Strängen eine gegenseitige Diffusion stattfindet.

Zur Verhinderung einer Diffusion können als Trennmittel Metalloxyde, keramische Stoffe, Kohlenstoff oder andere Substanzen verwendet werden, welche eine geringere Diffusion bei hohen Temperaturen während der Wärmebehandlung für die Bildung der Verbindung zeigen_o Diese können unter Berücksichtigung verschiedener Faktoren wie der Temperatur der Wärmebehandlung und des Materials der Stränge ausgewählt werden= Diese Substanzen können auf die Oberfläche der Stränge aufgebracht oder zwischen diese gelegt werden, was durch chemische oder mechanische Behandlungsmethoden erfolgen

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kann. So kann "beispielsweise die"Oxydschicht auf der Oberfläche des Strangs dadurch gebildet werden, daß man die zusammengesetzten Stränge einer Oxydationsbehandlung unterzieht. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, das Metalloxyd auf die Oberfläche des Strangs aufzubringen. Schließlich ist es auch möglich, eine organische Verbindung auf die Strangoberfläche aufzubringen und eine Kohlenstoffschicht durch thermische Zersetzung zu erzeugen. Wenn Metalle, wie Wolfram, Molybdän und Platin, welche gegenüber hohen Temperaturen stabil sind, im erfindungsgemäßen Verfahren als derartige Substanzen verwendet werden, können darüber hinaus diese Metalle auf die Strangoberfläche beispielsweise durch Plattieren, aufgebracht werden, oder es werden Drähte aus diesen Metallen zusammen mit den Strängen derart angeordnet, daß diese Drähte als Verstärkungsstränge 5 gemäß der Darstellung von 5¹Ig. 2 (c) dienen, wobei sie gleichzeitig auch die Wirkung dieser Substanzen hervorrufen.

Wenn, wie in den Beispielen dargestellt ist, Stränge verwendet v/erden, die eine äußerste Schicht aus Metallen, wie Kupfer oder einer Kupferlegierung welche leicht Oxyde bilden, zusammengesetzt sind, ist es sehr leicht und praktisch durchführbar, die Oxydschicht auf der Oberfläche der einzelnen Stränge durch eine Wärmebehandlung in einer oxydierenden Atmosphäre oder durch eine chemische Behandlung nach dem Zusammensetzen der Stränge zu bilden. Zur Bildung der Oxydschicht ist es insbesondere vorteilhaft, die Strangoberfläche in Kontakt mit der oxydierenden Atmosphäre zu Beginn der für die Bildung der Verbindung durchgeführten Wärmebehandlung erfolgen zu lassen.

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Des weiteren ist es möglich, nach der Bildung der aus einer supraleitenden Verbindung bestehenden Schicht die zur Vermeidung einer gegenseitigen Diffusion aufgebrachte Substanz chemisch oder mechanisch zu entfernen. Zur weiteren Verbesserung der Stabilität der Supraleitung in den supraleitenden Drähten wird beispielsweise das Trennmittel entfernt, und es erfolgt eine Auffüllung der Zwischenräume zwischen den Strängen mit weichen stabilisierenden Metallen wie Indium, Zdnn und Blei, welche die Biegsamkeit der supraleitenden Drähte nicht beeinträchtigen. Zu diesem Zwecke sollen die Substanzen und ihre Bildungsverfahren und -bedingungen geeignet gewählt v/erden.

Als nächstes soll die Struktur der Stränge vor der Wärmebehandlung in Einzelheiten beschrieben werden.

Da die erwünschte Schicht einer supraleitenden Verbindung durch die Wärmebehandlung nach der Zusammensetzung der Stränge gebildet wird, wurdem im Falle der supraleitenden Drähte Überlegungen zu den folgenden Punkten bezüglich der Struktur der Stränge und deren Zusammensetzung durchgeführt. Die Reaktion in der abschließenden Wärmebehandlung sollte überwiegend eine Diffusionsreaktion der die Komponente bildenden Elemente für die Bildung der erwünschten supraleitenden Verbindung sein. Hierdurch sollten derartige Reaktionen vermieden werden, welche eine Verzögerung der Bildung der supra-

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leitenden Verbindung "bewirken,"die Stabilität des Supraleiters aufgrund der Diffusionsreaktion herabsetzen oder ein Anhaften der Stränge aufgrund gegenseitiger Diffusion hervorrufen.

Aus den oben genannten Gründen erweisen sich die folgenden Strukturen der Stränge als erwünscht.

Wenn die Struktur der Stränge eine Vergrößerung des Oberflächenbereiches für die Bildung der Verbindung sowie erhöhte Stabilität bewirken, und wenn die Struktur die folgende chemische . Behandlung und die Tauchlackierung vereinfachen soll, emieist sich die in der Fig. 3 (a) gezeigte Ausführungsforin als zweckmäßig. Bei dieser Struktur wird-entweder Niob oder Vanadium von den die erwünschte supraleitende Verbindung zusammensetzenden Elementen in die Matrix der anderen Elemente oder deren Legierungen eingebettet«

Zur Verbesserung der Stabilität, zur Erzielung einer perfekten Berührung zwischen den Komponentenmetallen durch eine mechanische Bearbeitung vor Durchführung der Diffusionswärmebehandlung, wie durch ein Gesenkschmieden, Ziehen oder Walzen, sowie zur Verhinderung eines Absinkens der Reinheit der Stabilisierungsmaterialien während der Diffusionsbehandlung, eignet sich besonders die in Fig. 3 (b) gezeigte Struktur. In dieser Struktur haftet eine Schicht 6 aus Niob oder aus Vanadium fest an der ' Außenseite des Stabilisierungsmaterials 4-, welches aus wenigstens einem der Stoffe Kupfer, Silber, Aluminium oder/und Gold zusammengesetzt ist. Des weiteren ist eine Matrix -7 von

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anderen Elementen oder deren Legierungen vorgesehen, welche entweder mit Niob oder mit Vanadium reagieren, um die erwünschte supraleitende Verbindung zu bilden, wobei die Matrix 7 fest an der Außenseite der Schicht 6 haftet« Das Innere des Stabilisierungsmaterials 4- kann, wie in Fig. 3 (c) gezeigt, mit einer zusammenhängenden Metallphase 6 versehen sein, wobei dieses Metall aus Niob oder Vanadium oder deren Legierungen besteht. In diesem Falle tritt fast keine gegenseitige !Diffusion zwischen Niob oder Vanadium und den Stabilisierungsmetallen auf, so daß die Reinheit der Stabilisierungsmaterialien nicht vermindert wird und eine gute elektrische sowie thermische Leitfähigkeit der Stabilisierungsmetalle an sich sichergestellt bleibt. Des \tfeiteren ist es möglich, einen stabilisierten Strang herzustellen, welcher einen bemerkenswert geringen elektrischen und thermischen Widerstand der Stabilisierungsmaterialien und der Schicht aus einer supraleitenden Verbindung aufweist, was auf die vollständige Adhäsion zurückzuführen ist, welche durch die oben erwähnte mechanische Bearbeitung erhalten wird. Da die praktische Dicke der Stabilisierungsmetalle groß ist im Vergleich zu dem Falle, bei dem Stabilisierungsmaterialien an der Außenseite der Schicht der supraleitenden Verbindung vorgesehen sind, lassen sich darüber hinaus Vorteile hinsichtlich des Größen-Effektes (size-effect) in dem elektrischen Widerstand und des magnetischen Wxderstandeffekts erhalten,, Da die Schicht der mit Niob, Vanadium oder deren Legierungen reagierenden Elemente für die Herstellung der supraleitenden Verbindung oder Legierung an ,der Außenseite der Schicht angebracht ist₅ welche hauptsächlich aus Niob, Vanadium oder deren Legierungen besteht,

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wird der Oberflächenbereich für die Diffusionsreaktion groß im Vergleich, zu dem Falle, bei dem die Matrix an der Innenseite der Schicht vorgesehen ist, so daß ein großer Anteil der Diffusionsreaktionsschicht an der Außenseite der Schicht in · einer kürzeren Zeit gebildet werden kann. Wenn der gleiche Querschnittsbei'eich der Schicht aus einer supraleitenden Verbindung gebildet werden soll, läßt sich die effektive Dicke der Schicht aus dem oben genannten Grund vermindern. Auf diese Weise lassen sich eine hervorragende adiabatische Stabilität und dynamische Stabilität erhalten. Mit der Bezeichnung adiabatische Stabilität ist ein Verhalten gemeint, das eine Instabilität verhindert, bei der eine adiabatische Erhitzung des Supraleiters als !Folge eines Sprunges im Fluß eintritt und der Hagnetfluß weiter in den Supraleiter eindringt, um Wärme zu erzeugen. Die Bezeichnung dynamische Stabilität bedeutet ein Verhalten, welches eine ähnliche Instabilität verhindert, wenn die in dem Supraleiter erzeugte Wärme durch ein normales leitendes Material übertragen wird. Es ist auch möglich, eine Verunreinigung durch die Atmosphäre in den verschiedenen Behandlungsstufen, wie der Diffusionsbehandlung, zu vermeiden, da die Stabilisierungsmaterialien nicht der Atmosphäre ausgesetzt sind. Die in Fig. 3 (c) gezeigte Struktur vermeidet eine Rißbildung oder Zerstörung in der Schutzhülle des stabilisierten Materials aufgrund der mechanischen Bearbeitungen. Der Strang mit der in Fig. 3 (d) gezeigten Struktur wird zu einer Dreikomponentenstruktur, wenn die supraleitende Verbindung auf der Zwischenfläche zwischen Niob oder Vanadium 6 und der andere Elemente enthaltenden Matrix 7 gebildet wird. In dieser Drei

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kornponentenstruktur sind die Schichten aus der supraleitenden Verbindung alternierend entweder durch Schichten aus stabilisierendem Material 4- oder durch Schichten der Matrix 7 ^mi"t hohem elektrischen Widerstand" voneinander- getrennt. Entsprechend ergibt sich die Wirkungsweise eines Entkopplungsschleifenstromes, beruhend auf einer plötzlichen Änderung im Magnetfeld und daher eine Stabilität bei Anwendungen in Wechselstromkreisen.

Die Ausbildung der supraleitenden Verbindung läßt sich unterstützen, wenn man eine Struktur verwendet, welche in den Fig. 4- (a) und (b) dargestellt ist. Bei diesen Strukturen ist eine Kupferschicht 7 vorgesehen,, welche fest an dem Vanadium oder an der Vanadiumlegierung 4 anhaftet. Des weiteren kommt eine Silberschicht 9 zur Verwendung, welche fest an der Kupferschicht haftet, wobei zumindest entweder die Kupferschicht oder die Silberschicht 0,1 bis 30 Atom-% Gallium enthält. Diese Strukturen fördern die Diffusion von Gallium, wodurch die Bildung von V^Ga beträchtlich beschleunigt und eine Zunahme der Dicke der Verbindungsschicht im Vergleich zu dem Falle ohne Silber bewirkt wird. Es ist daher nicht nur möglich, Gallium wirksam zu verwenden, sondern es gelingt vielmehr, Gallium in einem späteren Stadium zuzuführen, wenn der ursprüngliche Galliumgehalt zu niedrig ist. Kupfer-Galliumlegierungen und Silber-Galliumlegierungen zeigen beispielsweise starke Kaltverfestigung, auch wenn der Galliumgehalt etwa 10 % beträgt, so daß diese Legierungen für eine Strangbildung zwischengeglüht werden müssen. Vorzugsweise wird der Galliumgehalt in dem

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Ausgangsmaterial bei einigen Prozenten (ungefähr 3 bis 8 %) gehalten, und die Verarbeitung des Materials zu Strängen erfolgt fast ausschließlich durch eine Kaltbearbeitung. Die Stränge werden anschließend mit einer Tauchlackierung durch eine geschmolzene Silber-Galliumlegierung hindurchgeführt, wodurch Gallium in die Stränge eingebracht wird.

Die Herstellung des Strangs erfolgt, indem in eine Form ein Stab in aufrechter Lage eingebracht wird, der aus der Metallkomponente der supraleitenden Verbindung mit einem höheren Schmelzpunkt besteht, worauf eine Schmelze der anderen Metallkomponente in· die Form eingegossen, die Schmelze rasch abgekühlt und das auf diese V/eise erhaltene Verbundmaterial mechanisch zu Strängen verarbeitet wird. Die Komponenten mit einem höheren Schmelzpunkt sowie die Komponenten mit einem niedrigeren Schmelzpunkt reagieren unter hohen Temperaturen, während eines Gießvorgangs, eines Heißextrudierens und eines Zwischenglühens, auf der gemeinsamen Berührungsfläche miteinander= In diesem Falle wird es vorgezogen, vor Durchführung des Gießverfahrens einen sehr dünnen Oxydfilm auf der Oberfläche des Metallstabes mit höherem Schmelzpunkt zu erzeugen, um die Bildung von Verbindungen -zu vermeiden, welche eine schlechte Bearbeitbarkeit hervorrufen. Die dünne Oxydschicht wird während der Bearbeitung leicht zerbrochen und stört daher'die Bearbeitbarkeit nicht. Wenn die

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Temperatur der Wärmebehandlung für die Erzeugung der Verbindung hoch ist odör wenn die während der oben beschriebenen Verarbeitung benötigte Temperatur hoch ist, wird entsprechend Fig. 5 eine dünne Überzugsschicht 11 aus Kupfer oder Silber auf· die Außenseite des Stabs 10 aufgebracht, der aus dem Metall mit dem höheren Schmelzpunkt besteht. Anschließend wird die Schmelze 12, welche aus einer Legierung von dem Metall mit dem niedrigen Schmelzpunkt mit Kupfer oder Silber besteht, eingegossen und abgekühlt, so daß man einen Verbundrohling erhält, der zu einem Strang verarbeitet wird. Bei diesem Verfahren lassen sich Kaltbearbeitungsvorgänge, wie beispielsweise ein .Kernziehen für die Herstellung der Stäbe aus dem Metall mit hohem Schmelzpunkt dadurch vereinfachen, daß man eine dünne Schutzschicht aus Kupfer oder Silber auf die Ausgangsstäbe aufbringt, um hiermit das Netzverhalten zu verbessern^ so daß ganze,, d.h. unbeschädigte Gußblöcke erhalten werden können. Da Kupfer'und Silber, welche als Schutzhülle dienen, weich sind, läßt sich ferner die Adhäsion zwischen der Metallkomponente mit hohem Schmelzpunkt und der anderen Metallkomponente verbessern.

Alle oben aufgeführten Herstellungsverfahren für die* Stränge sind Gießverfahren. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die Gießverfahren beschränkt. So ist es beispielsweise möglich, nach Erhalt eines Verbundstabs _s der aus dem !Component enmetallstab 10 mit hohem Schmelzpunkt und der Überzugsschicht 11 aus Kupfer oder Silber an der. Außenseite des Metallstabs 10 zusammengesetzt ist, den Legierungsknüppel aus der Metallkomponente mit niedrigem Schmelzpunkt mit Kupfer oder Silber mit

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Bohrungen zu versehen, wonach die Verbundstäbe in diese Bohrungen eingefügt und der Knüppel anschließend durch mechanische Bearbeitung zu einem Strang verarbeitet wird. Ein weiteres Verfahren 'ergibt sich durch die-Verwendung eines' bekannten -Verfahrens, das bei der Herstellung von Verbündlegierungs-Supraleitern durchgeführt wird. Ein Stab von einem der Komponentenmetalle der supraleitenden Verbindung wird in ein Legierungsrohr eingeführt, welches die andere Metallkomponente enthält. Anschließend werden mehrere dieser Verbundstäbe in ein Metallrohr eingeführt, das durch mechanische Bearbeitung zu einem Strang verarbeitet wird.

Der oben erwähnte, mit einer Schutzschicht versehene Verbundstab kann auch dadurch hergestellt werden, daß man einen Stab aus einer hochschmelzenden Metallkomponente in ein Kupfer- oder Silberrohr einführt und ein Anhaften derselben aneinander durch mechanische Einwirkung erzeugt. Als. weitere Möglichkeit kann man Kupfer oder Silber auf den Stab durch Elektroplattieren aufbringen oder den 'Stab in geschmolzenes Silber oder Kupfer eintauchen und dadurch die Schichten erzeugen.

Bei der Strangaufbereitung durch mechanische Bearbeitung kommen herkömmliche Metallbearbeitungsverfahren, wie warmes Strangpressen, Flüssigkeitsdruckstrangpressen, Senkschmieden, Kalibrierwalzen, Warmdrahtziehen und Kaltdrahtziehen zur Anwendung. Speziell im Falle des vorliegenden Verbundrohlings, bei dem die Behandlungen gegeben sind, welche zwischenzeitlich die Bildung der Verbindung bei hohen Temperaturen vermeiden sollen, erweist sich warmes Strangpressen oder Flüssigkeitsdruckstrang-

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pressen als nützlich, da eine hohe Reduktionsgeschwindigkeit gewählt werden kann.

Im folgenden soll das Verfahren für die Zusammenstellung der Stränge beschrieben werden.

Das bei der vorliegenden Erfindung verwendete Verfahren zum Zusammenfügen der Stränge beruht darin, daß ein Teil oder die Gesamtheit der Stränge unter einer Neigung gegenüber der Längsrichtung des supraleitenden Drahts angeordnet wird. Es versteht sich von selbst, daß der Grad der Neigung entsprechend dem Strangdurchmesser und dem zulässigen Biegungsdurchmesser des supraleitenden Drahts bestimmt wird. Die Bruchdehnung einer üblichen supraleitenden Verbindung beträgt lediglich ungefähr 0,2 %, und es ist notwendig, den Grad der Deformationen, wie

des Biegens und Streckens, innerhalb der tolerierbaren Grenzen zu steuern. .

Die Erfindung wird im Zusammenhang mit dem einfachsten verseilten Draht beschrieben, der aus sieben Strängen besteht. Die Verseilung muß derart durchgeführt werden, daß der Außendurchmesser d der Stränge kleiner ist als das Produkt aus dem zulässigen Biegedurchmesser D (z.B. dem Spulendurchmesser) des supraleitenden Drahts und der Dehnungsgrenze 6, um eine Verschlechterung der Supraleitfähigkeit der Stränge zu vermeiden. Die Länge der Windungsganghöhe der Verseilung muß innerhalb eines Bereichs des 20- bis 1000-fachen des Strangdurchmessers liegen. Der Strangdurchmesser d sollte insbesondere

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innerhalb eines Bereiches liegen, der durch die Formel d<D £ bestimmt ist. Für einen verseilten V^Ga-Draht wurde beispielsweise durch Versuche die empirische Formel d< 0,008 D gefunden.

Wenn sieben Stränge miteinander verseilt sind, beträgt die minimale Windungsganghöhe aus geometrischen Gründen das 6-fache des Strangdurchmessers. Berücksichtigt man die Spannung, den Druck und die Verdrehungsbeanspruchung, welche auf die -Drahtlitze bei ihrer tatsächlichen Verwendung wirken, so ist es notwendig, die minimale Windungsganghöhe wenigstens gleich dem 20-fachen des Strangdurchmessers zu wählen. Zur Aufrechterhaltung der erwünschten Gestald der Drahtlitze und zur Vermeidung, daß sich diese zusammendrückt, wenn die Stränge aufgewickelt werden, sollte die maximale Windungsganghöhe nicht mehr als das 1000-fache des Strangdurchmessers betragen.

Die verseilten Drähte der Drahtlitzen lassen sich auf dieselbe Weise wie herkömmliche supraleitende Legierungsdrähte handhaben. Aufgrund der. Eigenart der verseilten Drähte oder Drahtlitzen weisen die vorliegenden Drähte eine Biegsamkeit auf, die mehr als das 10-fache größer ist als diejenige von festen Drähten des-gleichen Durchmessers. Sie sind ferner sehr einfach zu handhaben und erheblich vorteilhafter gegenüber den herkömmlichen bandartig geformten Supraleitern.

Als nächstes soll die Zusammensetzung der mit Verstärkungsmaterialien versehenen Stränge 'beschrieben werden.

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Es ist unmöglich, die Deformation zu vermeiden, welche darauf zurückzuführen ist, daß die Drähte am Ende in der Spule abgebogen sind und daß bei der Erregung der Spule die Drahte komplizierten Kräften ausgesetzt sind, Vielehe auf 'elektromagnetische Kraft zurückzuführen sind. Wie oben bereits dargestellt wurde, er-, folgt eine Zerstörung der eigentlichen Verbindung bei einer Dehnung von ungefähr 0,2 ^, so daß es notwendig ist, die Deformationen der Verbindung, welche auf die Handhabung, auf die elektromagnetischen Kräfte usw. zurückzuführen sind, innerhalb dieser Grenzen zu halten. Wenn man daher abschätzen kann, daß Deformationen auftreten, welche über diesen Grenzen liegen, ist es notwendig, Verstärkungsmaterialien zu verwenden. Für diese Bedingung schlägt die vorliegende Erfindung supraleitende Drähte vor, welche zumindest in ihrem Mittelbereich verstärkt sind. In der Praxis liegen die Kräfte, welchen die Drahtstränge während des Herstellungsverfahrens nach der Bildung der supraleitenden Verbindung und nach dem Aufspulvorgang unterworfen wer-

den,bei 3 bis K kg/mm . Die auf den Draht während der Erregung der Spule wirkende Kraft beträgt dagegen ungefähr 2,5 kg/mm bei einem Magnetfeld von 100 KG in Umfangsrichtung der Spule, Andererseits liegt der Grenzwert für die Spannung bei den erfindungsgemäßen supraleitenden Drähten, bei welchen noch keine Verschlechterung der Supraleitfähigkeit der Verbindung auftritt, bei ungefähr j50 kg/mm ohne irgendwelche Verstärkung. Wenn daher für Notfälle ein 10-facher Sicherheitsfaktor benötigt wird, genügt eine Verstärkung für den Draht, welche seine Festigkeit verdoppelt.

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Ein typisches Beispiel der verstärkten supraleitenden Drähte gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 6 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform kommen sechs Stränge 1 zur Verwendung, deren innere Struktur nicht im einzelnen dargestellt ist. Jeder dieser die Schicht der supraleitenden Verbindung enthaltenden Stränge ist um das Verstärkungsmaterial 5, das den gleichen Durchmesser aufweist, litzenartig herumgewickelt. Die Hohlräume dazwischen sind mit einem weichen Metall 13 ausgefüllt.' Der Draht ist mit einem isolierenden uberzugsfilm 14- umhüllt.

In einer Ab^/andlung des erfindungsgemäßen Verfahrens für die Zusammensetzung der Stränge werden die Oberflächen der angeordneten Stränge geglättet, was durch ein Drahtziehen oder -walzen usw. erfolgen kann. Dementsprechend ist das Randgebiet der zusammengesetzten Stränge wie in Fig. 7 gezeigt annähernd kreisförmig, ohne daß hierbei die ihnen innenwohnende Biegsamkeit beeinträchtigt wird, so daß eine Instabilität aufgrund gegenseitiger Verschiebungen der Stränge, die bei der Erregung hervorgerufen wird, vermieden werden kann. Da ferner Oberflächenunregelmäßigkeiten der zusammengesetzten Stränge geglättet werden, sind die supraleitenden Drähte von örtlichen Beschädigungen durch die Handhabung befreit. Ferner ergibt sich eine Ersparnis von ungefähr 10 % im Wicklungsfaktor bei dem Aufspulverfahren, so daß diese supraleitenden Drähte für eine Vervrendung als Magnetdrähte äußerst vorteilhaft sind.

Im folgenden soll auf die Wärmebehandlung eingegangen werden, welche bei der Ausbildung der supraleitenden Verbindung der

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zusammengesetzten Stränge in der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt.

Damit die Biegsamkeit der supraleitenden 'Verbunddrähte auf- · .rechterhalten "bleibt, ist es, wie "bereits erwähnt, notwendig,-ein gegenseitiges Anhaften der Stränge während der lange dauernden ¥ärme"behandlung zu vermeiden. Das Grundprinzip dieses Verfahrens "beruht daher in einer vorher durchgeführten leichten Oxydierung der Strangoberfläche oder in der Verwendung von Substanzen, welche ein Anhaften vermeiden. Erfindungsgemäß wird die Wärmebehandlung für längliche zusammengesetzte Stränge folgendermaßen durchgeführt: ·

Die zusammengesetzten Stränge werden auf einen Rahmen gewickelt, auf vrelchen ein Stoff aufgebracht ist, der in der folgenden Wärmebehandlung nicht mit den Strängen reagiert. Die zusammengesetzten Stränge werden auf eine Temperatur erhitzt, welche ausreicht, um die erwünschte supraleitende Verbindung zu bilden. Wenn die zusammengesetzten Stränge 16 in mehreren Schichten in dem Rahmen 15, wie in Fig. 8 gezeigt, herumgewickelt werden, werden Abstandhalter 17 zwischen die Windungen und die" Schichten eingeführt. Der Abstandshalter 17 enthält die Substanz, welche nicht mit den zusammengesetzten Strängen reagiert. Es ist diesbezüglich wichtig, die Wärmekapazitäten des Rahmens und des Abstandshalters so klein wie möglich zu halten, so daß sie nicht die Wärmeübertragung zu den zusammen™

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gesetzten Strängen "behindern. Ferner müssen bei der Auswahl des Stoffs die thermischen Ausdehnungskoeffizienten der zusammengesetzten Stränge und der zu- "bildenden supraleitenden Verbindung berücksichtigt werden. Für das Beispiel von'V^G-a ist eswünschenswert, einen Flußstahlrahmen sowie Abstandsdraht und Folie jeweils mit Kohlenstoff beschichtet zu verwenden.

Aufgrund der vorliegenden Erfindung ergibt sich kein Problem durch eine Änderung der Querschnittsgestalt oder durch Verwicklungen oder Verwirrungen d.er zusammengesetzten Stränge und es ist möglich, die supraleitende Verbindung in gleich- ' mäßiger Dicke über die Längsrichtung der so erhaltenen Drähte auszubilden. Gemäß einer Abwandlung werden nach der Bildung der supraleitenden Verbindung die Drähte, wie sie um den Eahmen herumgewickelt sind, durch eine Vakuumimprägnierung mit Fett oder Epoxydharz fixiert, um eine Instabilität zu vermeiden, welche auf mechanische Schwingungen zwischen den Strängen zurückzuführen ist, und um den Eontakt mit dem Kühlmedium zu verbessern. Auf diese Weise läßt sich die Drahtlitze direkt als ein supraleitender Magnet verwenden. Der Aufwickelvorgang wird gemäß dieser Abwandlung bemerkenswert erleichtert, und es erfolgt keine Verschlechterung in den Charakteristiken der supraleitenden Verbindung, da keine Bearbeitung, wie ein Abbiegen oder ein Strecken, stattfindet.

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Es s⁴ λ<1 zwar Massen bekannt, welche in die Verbindung umgewandelt werden in Abhängigkeit von der Temperatur und der Zeit, .die für die Bildung der supraleitenden Verbindung in der Wärmebehandlung notwendig sind. Die Charakteristiken, insbesondere jedoch der kritische Strom der so erhaltenen supraleitenden Verbindungen, sind jedoch außerordentlich minderwertig oder von bemerkenswerten Abweichungen begleitet. Dies ist darauf zurückzuführen, daß man den Äbküblungsvorgang nach der Bildung der supraleitenden Verbindung bei den hohen Temperaturen nicht ausreichend berücksichtigt hat, wie er sich im Inneren und lußeren des Verbund-Rohlings ergibt, das aus verschiedenen Materialien zusammengesetzt ist, welche unterschiedliche physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen»

Die Grundmaterialien des zusammengesetzten Rohlings weisen unterschiedliche thermische Ausdehnungskoeffizienten auf. Diese sind üblicherweise in der Verbindung um ein Zehntel kleiner, auch wenn sie in den Metallteilen ähnlich sind. Des weiteren ist die Deformationsbeständigkeit der Metalle bei hohen Temperaturen bemerkenswert herabgesetzt. Andererseits weist die übliche supraleitende Verbindung einen hohen Schmelzpunkt auf, so daß eine Herabsetzung ihrer Deformationsbeständigkeit, bei der Temperatur der Wärmebehandlung nicht in so starkem Maß erwartet v/erden kann. Es entsteht daher eine Versprödung, auch wenn ihre Deformationsbeständigkeit bei einer Temperatur bemerkenswert abnimmt, welche höher ist als der halbe Wert ihres Schmelzpunktes. Die Verbindung x^eist ferner unmittelbar nach ihrer Entstehung viele G-itterstörstellen, wie beispielsweise !Fehlstellen

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auf. Des weiteren enthält sie viele Störfaktoren, so daß ihre Festigkeit relativ gering ist. Wenn diese Grundmaterialien bei hohen Temperaturen compoundiert.und aus dem von thermischen und Deformationsspannungen freien Zustand abgekühlt werden, kommt es zu einer Speicherung der thermischen und Deformationsspannungen in dem Verbund-Rohling, da seine Überführung von einem Zustand bei hohen Temperaturen zu einem Zustand bei niedrigen Temperaturen nicht vollständig durchgeführt werden kann und da die Kühlgeschwindigkeit praktisch begrenzt ist, so daß eine Freisetzung der thermischen Spannung wegen der Warmdehnung und der Deformationsspannung nicht ausreichend schnell bewirkt werden kann. Dies führt zum Auftreten von Scherkräften an den Zwischenflachen in dem Verbund-Rohling, so daß bei Überschreiten des Grenzwerts für die Spannung der Verbindung, bei der eine Zerstörung auftritt, diese tatsächlich stattfindet. Diese Erscheinung tritt auf, wenn die Abkühlgeschwindigkeit relativ gering ist, sie ist bemerkenswert, wenn eine Wasserkühlung oder Luftkühlung mit hoher Abkühlgeschwindigkeit durchgeführt wird. Wenn bei der Abkühlung ein derart rascher Unterschied in der thermischen Absorption zwischen der Innenseite und der Außenseite des Verbund-Rohlings bewirkt wird,-erzeugt die Zugbeanspruchung nahe der Oberfläche eine Wärmespannung und eine Druckbeanspruchung in dem mittleren Bereich. Darüber hinaus tritt als sekundärer Beschädigungsfaktor für die Verbindung bevorzugt eine Konzentrierung der thermischen und Deformationsspannungen obiger Art an der Zwischenflache zwischen der Verbindung und der Matrix auf, so daß möglicherweise sehr kleine Risse, wie Griffith'sehe Risse,

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hervorgerufen werden, und zwar im Hinblick auf die Anisotropie des Kornwachstums der Verbindung, der Unregelmäßigkeit der Korngrenzen, sowie konvexen und konkaven Bereichen, welche an den Grenzen der Matrix auftreten. Wenn die Verbindung von der Matrix abgezogen wird, wird die Kerbwirkung noch ausgeprägter. Das erfindungsgemäße Verfahren betrifft daher eine Wärmebehandlung, welche die durch obigen Faktoren bewirkte Zerstörung der Verbindung vermindert. Diese Wärmebehandlung bewirkt ein langsames vollständiges Abkühlen der Verbindung von der Temperatur, bei der die Bildung der Verbindung erfolgte. Im Falle von Rohlingen, bei denen die supraleitenden Eigenschaften durch Erhöhung des Ordnungszustandes nach der Bildung der Verbindung erzeugt wird, erfolgt die vorliegende Wärmebehandlung, indem der Rohling über die für die Ordnung notwendige Zeit auf der erwünschten Temperatur gehalten und anschließend in der oben erwähnten Weise langsam abgekühlt wird.

Die Kühlgeschwindigkeit bei der Wärmebehandlung hängt auch von der Wärmekapazität des zusammengesetzten Supraleiters ab, wobei im Falle von Supraleitern mit einem thermischen Diffusionsabstand von ungefähr 10 mm die theoretisch maximale Kühlgeschwindigkeit 1 bis 10°C/Minute beträgt. Da der Durchmesser des tatsächlichen supraleitenden Drahtes klein ist und da auch die Wärmekapazität relativ klein ist, wird eine große Temperaturdifferenz zwischen der Oberfläche und dem Inneren des Leiters durch eine herkömmliche Wärmebehandlung kaum hervorgerufen, so daß die Kühlgeschwindigkeit von der Geschwindigkeit abhängt, mit der die gespeicherten inneren

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Spannungen freigesetzt werden, durch thermisches Kriechen und die Zerstörungsfestigkeit der zusammengesetzten Grundmaterialien freigesetzt werden. Insbesondere bei höheren Temperaturen, wo die Freisetzung durch thermisches Kriechen relativ groß ist, ■ besteht eine Abhängigkeit von der Festigkeit der Grundmaterialien. Bei niedrigen Temperaturen ist die Freisetzung relativ gering. Die thermische Absorption unter den Grundmaterialien ist hier ebenfalls relativ gering, und die Kühlgeschwindigkeit wird nicht wesentlich beeinflußt. Im allgemeinen ist es erwünscht, den Abkühlvorgang von der Temperatur, bei der die Bildung der Verbindung erfolgt (gemessen in ⁰K) auf die Hälfte dieser Temperatur so langsam wie möglich durchzuführen, wobei bei der Abkühlgeschwindigkeit von einigen Graden pro Minute die Verbindung nicht wesentlich beschädigt wird. Die Abkühlgeschwindigkeit nach der Wärmebehandlung des zusammengesetzten supraleitenden Drahtes beträgt" daher vorzugsweise einige Grade pro Minute.

Die durch die Wärmebehandlung gebildete supraleitende Verbindung wird auf normale Temperaturen abgekühlt, ohne daß eine Zerstörung stattfindet, so daß ein supraleitender Verbunddraht mit den der supraleitenden Verbindung innewohnenden Charakteristiken erhalten werden kann.

Des weiteren erfolgt aus Sicherheitsgründen eine Isolierung des Drahtes, unter Verwendung organischer Materialien oder anderer Stoffe. Der so erhaltene Draht erweist sich als stabilisierter supraleitender Verbunddraht äußerst nützlich. Wenn jedoch eine

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weitere Stabilität "benötigt wird, wie dies "beispielsweise bei Leitern der Fall ist, die in einem hohen Magnetfeld verwendet werden, sowie bei großen Leitern für Magnete, kann das folgende Verfahren zur Anwendung kommen. '

Der zusammengesetzte supraleitende Draht ist dadurch charakterisiert, daß die Komponentenstränge nicht aneinander haften und daß er eine hervorragende Biegsamkeit aufweist. Diese Eigenschaft wird im wesentlichen nicht zerstört, wenn man einen Überzug aus einem weichen Metall wie aus Indium auf die zusammengesetzten Stränge aufbringt, so daß es möglich wird, einen stabilisierten supraleitenden Verbunddraht zu schaffen, in dem wenigstens die äußersten Bereiche der zusammengesetzten Stränge mit dem weichen Metall überzogen sind. Ein typisches Beispiel für eine mit einem stabilisierenden Metall überzogenen supraleitenden Verbunddraht ist in der Fig. 6 dargestellt. Für die Aufbringung des Überzugs aus dem weichen Metall erweist sich eine Tauchlackierung als besonders vorteilhaft, da diese Metalle einen niedrigen Schmelzpunkt haben.

In diesem Falle ist es erwünscht, die zusammengesetzten Stränge durch eine Säurebeizstufe hindurchzuführen, welche in Reihe mit der Tauchlackierstufe und vor dieser vorgesehen ist. Dieses Säurebeizen dient der Entfernung eines dünnen Oxydfilms, der auf der Drahtoberfläche entstanden ist, während der Draht ge-

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trocknet oder an der Atmosphäre liegen gelassen wurde. Nach der Wärmebehandlung war der Draht gekühlt worden, und es erfolgte eine Entfernung des Oxydfilms durch Sä.urebeizen. Wenn die Bildung des Überzugs nach Art einer Tauchlackierüng anschließend an den Säurebeizschritt durchgeführt wird, ist ein gutes Fließvermögen des geschmolzenen Metalls sichergestellt, und man erhält die Überzugsschicht als gleichmäßigen Film. Die Erfindung liefert ein Verfahren, um das geschmolzene Metall gleichmäßiger und wirksamer als Überzug"aufzubringen. Das überzugsverfahren mit dem geschmolzenen Metall wird entweder gemäß Fig· 9 (a) derart durchgeführt, daß der Draht 16 gleichförmig durch eine Lösung 19 hindurchgefülirt wird, welche mit Indiumteilchen 18 versetzt ist und. hierdurch einer Säurebeizung unterzogen wird, bevor er durch das Bad 20 aus geschmolzenem Indium hindurchläuft. Ein weiteres Verfahren besteht darin, daß ein Metalldraht 21, der leicht mit Indium überzogen werden kann, gemäß Fig. 9 (b) um die Oberfläche des zusammengesetzten supraleitenden Drahtes herumgewickelt wird, bevor dieser durch das Bad 20 aus geschmolzenem Indium wie in Fig. 9a gezeigt hindurchläuft.

Der Grund für die Verwendung von Indiumteilchen in dem ersteren der' genannten Verfahren beruht darin, daß das Indium in der Säure der Beizlösung als Ion in Lösung geht, welches einen dünnen Niederschlag auf der Oberfläche des zusammengesetzten supraleitenden Drahtes abscheidet oder ansammelt, während die Oberfläche des Supraleiters ionisch gelöst wird und die Elemente mit geringem lonisationsvermögen zur Unterstützung des Säurebeizens von dem zusammengesetzten supraleitenden Draht aaf dem

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Indium abgeschieden werden. Der Grund für die Verwendung des
Metalldrahts, der leicht mit Indium zu überziehen ist, im
zweiten Verfahren beruht darin,.daß die Oberfläche eines
Metalls .oder einer Legierung, die relativ schwierig mit Indium zu' überziehen ist,von einem Metalldraht umfaßt ist, der beispielsweise aus Chrom und Nickel besteht, so daß die Benetzbarkeit
von Indium verbessert oder ein kontinuierlicher Indiumfilm
erhalten wird. Der durch den'auf obige Weise erhaltenen Indiumüberzug stabilisierte supraleitende Verbunddraht wird schließlich durch organische Verbindungen isoliert. In einigen Fällen kann eine Schicht aus einer anorganischen Verbindung, wie von
Oxyden, Sulfiden und Chloriden des Indiums, als isolierter Film auf dem Indiumüberzug gebildet werden.

Im folgenden sollen Verfahren beschrieben werden, welche eine
Erhöhung der Strombelastbarkeit ermöglichen, indem eine weitere Zusammensetzung der supraleitenden Verbunddrähte der vorliegenden Erfindung vorgenommen wird.

Wie bereits oben erwähnt wurde, wird eine Mehrzahl der oben
beschriebenen supraleitenden Verbunddrähte durch ein Bad eines weichen geschmolzenen Metalis hindurchgeführt, und anschließend in eine Atmosphäre bei einer Temperatur gebracht, welche unterhalb des Erstarrungspunktes des weichen Metalles liegt. Während dieses Verfahrens werden die supraleitenden Drähte zu einer Gestalt mit erwünschtem Querschnitt zusammengefügt. Dies geschieht
mittels des geschmolzenen weichen Metalls, das auf der Oberfläche der einzelnen supraleitenden Verbunddrähte abgeschieden ..

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wird, und zwar spätestens bevor das abgeschiedene geschmolzene weiche Metall erstarrt. Anschließend läßt man das abgeschiedene geschmolzene weiche Metall erstarren, um einen supraleitenden Draht mit großer Belastbarkeit zu erhalten. ·'■■·-'

In diesem Falle kann eine Reduziermatrize verwendet werden, sobald der supraleitende Draht aus dem Bad herausgenommen wird. Was die Stränge in diesem Zusammenhang betrifft, so erweist sich der zusammengesetzte supraleitende Draht der vorliegenden Erfindung als wünschenswert. Es ist jedoch auch möglich, Stränge, welche unter entsprechenden Bedingungen.wie bei der vorliegenden Erfindung zur Bildung der Verbindung der Wärmebehandlung unterworfen sind, wie sie in den Fig. 1 .(a), 1 (b) und 1 (e) dargestellt sind, zu verwenden. Des weiteren ist es möglich, falls erforderlich, Stabilisierungsmetalldrähte, beispielsweise solche aus Ag, Cu_s Al und Au, sowie Verstärkungsdrähte, beispielsweise solche aus Wolfram oder korrosionsbeständigem Stahl mit gleichem oder unterschiedlichem Durchmesser, wie diejenigen des Strangs, welche die Verbindung enthalten, zu verwenden. Ferner lassen sich auch faserförmige Verstärkungsmittel wie Stahlwolle und Kohlenstoffasern in das geschmolzene weiche Metall einschwimmen und gemeinsam mit dem zusammengesetzten supraleitenden Draht herausnehmen.

Das Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird im folgenden anhand von Fig. 10 erläutert.

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Zuerst werden die Stränge 210, welche einer Wärtaebehandlung unterzogen sind und in ihrem Inneren die Schicht der supraleitenden Verbindung aufweisen, durch die Schmelze 20 aus weichem Metall hindurchgezogen. Anschließend werden sie durch eine Matrize 22 der gewünschten Gestalt hindurchgeführt und in eine Zone herausgeführt, in der eine Temperatur herrscht, die niedriger ist als der Schmelzpunkt des weichen Metalles. Darauffolgend werden sie um den Spulenkern 23 herumgewickelt. Die Stränge können, wie aus der Figur hervorgeht, Jeweils durch eine Eolle derart geführt werden, daß sie eine bestimmte Lage in dem Bad einnehmen. Der aus den Matrizen austretende Draht wird zu einem verseilten Draht zusammengestellt, was durch die Drehung der Aufwickelspule 23 und der Führungsrollen 242 erfolgt. Wenn die Matrizen eine rechteckige Gestalt aufweist, erhält man Drähte mit rechteckiger Gestalt. Wenn eine zweifach strukturierte Matrize (unter Verwendung eines Schwimraeinsatzes) verwendet wird, erhält man einen Hohlleiter bzw. ein Hohlseil. Bei den oben beschriebenen Verfahren sollten die folgenden Betrachtungen gelten.

Da die Stränge die supraleitende Verbindung tragen, sollte zum ersten der Biegeradius derselben größer sein als derjenige Radius, der durch den Außendurchmesser des Strangs und die zulässige Dehnung in denjenigen Strangteilen bestimmt ist, welche während des gesamten Verfahrens abgebogen werden, beispielsweise durch die Eolle 241, die Aufwickelspule 23 sowie in der Hähe der Matrizen 22. Zum zweiten sollten die Matrizen im Vergleich zum Querschnitt des zu erhaltenden Drahtes groß

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genug sein. Im Falle eines kreisförmigen Querschnitts wird vorzugsweise anstelle einer Verwendung von Quetschmatrizen eine dünne Schicht aus Asbest, Kohlenstoff oder Glas auf die Oberfläche des geschmolzenen Metallbades aufgebracht-, um- Verwicklungen zu vermindern, wie sie beispielsweise von schwimmenden Oxyden hervorgerufen werden. Zum dritten sollte die Windungsganghöhe bei der Verseilung der Litzen vorzugsweise in -einem Bereich liegen, der zwischen dem 20- und dem 1000-fachen des Strangdurchmessers liegt, und zwar aus entsprechenden Gründen wie in dem Falle der zuvor erwähnten supraleitenden verseilten Drähte.

Die durch die vorliegende Erfindung erhaltenen supraleitenden .Drähte weisen naturgemäß die Eigenschaften auf, wie sie supraleitende Drähte normalerweise haben. Darüber hinaus weisen sie neuartige technische Vorteile auf, welche darin beruhen, daß ihre Strombelastbarkeit wahlweise festgelegt werden kann, so daß es möglich ist, ihre Querschnittsgestalt nach Wunsch festzulegen. Die erfindungsgemäßen Drähte sind auch für die Herstellung von Kabeln mit rechteck.igem Querschnitt sowie für Hohlleiter oder Hohlseile für große Magnete besonders geeignet.

Im folgenden wird schließlich ein Verfahren zur Verlängerung der supraleitenden Drähte der vorliegenden Erfindung beschrieben, sowie ein Verfahren zum Verbinden der Drähte. Die aus Verbindungen bestehenden Supraleiter sind zwar denen aus Legierungen bestehenden Supraleitern hinsichtlich ihrer Supraleitungscharakteristiken überlegen, sie haben jedoch den Nachteil, daß sie sehr spröde sind. Es ist erforderlich, daß die Supraleiter

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über mehrere zehntausend Meter in einem kontinuierlichen Längsstück gleichförmige Charakteristiken aufweisen. Es ist jedoch schwierig, Drähte in einem kontinuierlichen Längsstück, wie man es -für die tatsächliche Verwendung benötigt, ohne Verbindungen herzustellen, da die Froduktionstechnik und die Ausrüstungen Begrenzungen unterliegen. Die Drähte werden daher zur Erzielung der benötigten Längen miteinander verbunden.

Die vorliegende Erfindung bezweckt daher die Bereitstellung eines einfachen Verfahrensfür eine Verbindung der Verbundsupraleiter. Die supraleitenden Verbunddrähte der vorliegenden Erfindung können insofern ohne irgendwelche Beschränkungen miteinander verbunden werden, als hierbei im Hinblick auf die mechanischen Eigenschaften der Verbindung der maximal zulässige Biegedurchmesser eingehalten bleibt.

Für ein Verbinden der supraleitenden Drähte gelten die folgenden vier Überlegungen. Der Kontaktwiderstand zwischen den verbundenen Drähten sollte niedrig sein. Die Supraleitfähigkeit kann gut gegenüber Strom- oder Magnetfeldänderungen aufrechterhalten werden, sowie gegen mechanische Vibrationen. Der Verbindungsbereich sollte im Hinblick auf eine kostensparende Ausbildung des Magneten und seiner Befestigungen ausreichend kompakt sein. Der Verbindungsvorgang sollte schließlich einfach und mit einem hohen Grad an Zuverlässigkeit.durchführbar sein.

Überprüft man im Hinblick auf die obigen Ausführungen das herkömmliche Verbindungsverfahren für die bandartig geformten

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Supraleiter (die Supraleiter werden durch Löten unter Verwendung eines normalen leitenden Metalles verbunden oder durch Plasmazerstäubung usw.)j so erkennt man, daß die bandartig geformten Leiter verschiedene Nachteile aufweisen, daß der Betrieb sehr kompliziert ist, daß die Verbindung einen erheblichen Raumbedarf hat, daß die Stabilität aufgrund einer losen Fixierung der miteinander verbundenen Teile gering ist und daß sie nicht für einen Dauerstrom verwendet werden können.

Bei den Verbindungsverfahren der vorliegenden Erfindung wird der supraleitende Draht 29 mit einem Lot 30 ^an der Metallplatte 27 fixiert, welche elektrisch unabhängig von dem äußeren Bereich des Spulenflansches 25 ausgebildet ist, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist. Diese Verbindung kann durch einen äußerst einfachen Lötvorgang durchgeführt werden, ohne daß hierbei die supraleitenden Drähte beschädigt werden. Wenn die Metallplatten übereinander gelegt werden, lassen sich die verbundenen Bereiche wirksam verwenden.

Das obige Verbindungsverfahren ist für normale Magnetbewicklungen geeignet. In diesem Fall liegt der Kontaktwiderstand in der Größenordnung von einigen η J(L. Für Anwendungen, bei denen der supraleitende Magnet mit einem Dauerstrom betrieben wird (im allgemeinen in einem Bereich von 1 bis 0,1 η SL) wird das in Fig. 12.gezeigte Verbxndungsverfahren angewandt. In diesem Falle werden die benötigten Längen der beiden supraleitenden Drähte 35 und 36 um den Spulenkörper, welcher einen erwünschten Querschnitt aufweist, herumgewiekelt, so daß man eine gleich-

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mäßige Wicklung erhält, wobei die Zwischenräume zwischen den Drähten, in einigen Fällen gemeinsam mit dem Spulenkern mit einem weichen Metall (34·) wie Indium ausgefüllt und zwecks Fixierung der verbundenen Bereiche erhitzt werden. Bei diesem Verfahren fließt der Strom in allen Richtungen im Inneren
der Spule und der Eontaktwiderstand ist geringer als 1 η Λ und damit für eine Verbindung von Dauerströmen geeignet.

Die nachfolgenden Beispiele erläutern die Erfindung weiter.

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Beispiel 1

In einen Messingkörper mit 45 mm Durchmesser wurden 55 Bohrungen mit 5 mm Durchmesser in dichtgepackter·Anordnung eingebracht. 55 Vanadinstäbe mit 3,o5mm Durchmesser'und 90 mm Höhe wurden auf- dem Körper aufgestellt, wobei die unteren Bereiche der Stäbe in die Bohrungen eingeführt wurden. Des weiteren wurde eine Eisen-Gießform mit 46 mm Durchmesser in einem elektrischen Ofen auf 600⁰C vorerhitzt, worauf der obengenannte Körper mit den eng darauf gepflanzten Vanadinstäben in diese Gießform eingebracht wurde. Die folgende Tabelle I zeigt die Ergebnisse von Untersuchungen, die zur Feststellung der optimalen Gießbedingungen durchgeführt wurden. Die Untersuchungen bezogen sich auf die "Dichte der gegossenen Blöcke' und die Dicke der Reaktionsschicht zwischen CuGa und V für gegossene Blöcke der gleichen Größe, welche bei unterschiedlichen Temperaturen in der Metallschmelze und unterschiedlichen Abkühlbedingungen erhalten wurden.

Tabell-e I

Temperatur der Abkühlungsbedingung Dichte der Dicke der Metallschmelze, Abschrecken Abkühlung Verbund- Reaktions-⁰C in V/asser in Luft rohllnge, schicht zwi-

(g/cnr ) sehen CuGa u. V ( /α)

960	ja nein	nein ja	ΊΛ 7,1	<1 1,2
looo	ja nein	nein ja	8,1 8,2	<1 2,1
lloo	ja nein	nein, ja	• g>2 8,2	< 1 5,o
12oo	ja nein	nein ja	8,15 8,2	1,7 7,5
I250	ja nein	nein ja	8,2 8,17	2,5 9,o

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Aus obiger Tabelle ist ersichtlich, daß man gute Ergebnisse bei einer Temperatur der Metallschmelze zwischen looo°C und 12oo°C, insbesondere zwischen looo°C und lloo°C erhält, wenn die Abkühlung nach dem Gießvorgang in Wasser erfolgt. Basierend auf obigen Ergebnissen wurde eine Metallschmelze aus einer Cu-19 Atomprozent Ga-Legierung ;bei lloo°C gegossen und in Wasser abgekühlt. Die Dichte dieses gegossenen Blockes wurde durch Röntgenstrahlung, sowie mittels eines Ultraschallverfahrens' zur Feststellung von Rissen in metallischen Werkstoffen untersucht. Hierbei wurde festgestellt, daß der Block frei von G-ießfehlern war. Anschließend wurde dieser gegossene Block mit einem Durchmesser von 46 mm und 90 mm Länge erhitzt und über eine Dauer ■ von 15 Minuten bei 800⁰C gehalten, darauf zu einem Durchmesser von Io mm warm stranggepreßt und wiederholt gezogen und geglüht, so daß ein Draht von o,12 mm Durchmesser erhalten wurde. Sieben Litzendrähte wurden zu einer Litze verseilt, welche eine Windungsganghöhe von 8 mm aufwies. Anschließend wurde die Litze oxidiert, indem sie in Luft bei 650⁰C über 1 Minute lang erhitzt wurde, um einen dünnen Oxidfilm zu bilden. Darauffolgend wurde sie in gestreckter Form einer Wärmebehandlung unterzogen, die in einem

—4 •- ο
Vakuum von Io Torr bei 625 C über 50 Stunden durchgeführt wurde.

Anschließend wurde die Litze in eine j5o gew.-$-ige wässrige Salpetersäure-Lösung eingetaucht, um den Oxidfilm auf der Oberfläche der Litze zu entfernen. Anschließend erfolgte eine Tauchlackierung mit Indium. Zur Feststellung des Einflusses der Abkühlgeschwindigkeit von dem nach der Wärmebehandlung durchgeführten

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■ - 4-3-

Abkühlungsvorgang auf den kritischen Strom Ic wurden die Litzen mit einem Strangdurchmesser von o,12 mm und einer Windungsganghöhe von 8 mm einer Behandlung mit unterschiedlichen Kühlgeschwindigkeiten unterworfen. Die Ergebnisse hiervon sind in " Tabelle II gezeigt. Die Ergebnisse zeigen, daß der kritische Strom Ic im Falle des Abschreckens in Wasser sowie eines Kühlens in Luft ungefähr 1/3 des Wertes annimmt, den man im' Falle einer langsamen Abkühlung erhält,wobei die Abweichung in dem Ic-Wert

im Falle eines Abschreckens doppelt so groß oder größer war, als im Falle einer langsamen Abkühlung. Nach der Wärmebehandlung ist somit eine Äbkühlgeschwindigkeit erwünscht, die nicht größer ist als 1°C pro Minute.

Abkühlung s be dingungen

Tabelle II

Abkühlgeschwindig^- Ic(A) (7oKG, Mittel- _keit wert über 5 Proben)

Abschrecken in Wasser

Abkühlen.in Luft

Abkühlen im Ofen'

Langsame Abkühlung (l) Langsame · Abkühlung (2)

2ooo°C/see. oder mehr.

2oo bis j5°o°C/sec. (bis zu einer unteren Temperatur von 300 C) 5.0 bis 2qo C/sec. (bis zu einer unteren Temperatur von 300 C)

1 (zwischendurch auf 5^·ο^ο gehalten für eine Dauer von Io Stunden)

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Beispiel 2

Im folgenden sollen Erläuterungen zu der Verbindung zwischen Drahtlitzen gegeben werden. Ein Magnet mit einer Spule, welche einen Innendurchmesser von 30 mm, einen -Außendurchmesser von 70 mm sowie eine Länge von 72 mm aufwies, wurde unter Verwendung von Drahtlitzen hergestellt, welche einen Isolationsüberzug aus Polyvinylbutylalkohol (PVBA) aufwiesen. Die Drahtlitze war aus sieben 0,12 mm dicken Strängen zusammengesetzt und wies eine Struktur wie im Beispiel 4 auf, wobei sie ferner gemäß Beispiel 1 hergestellt war. lür die Herstellung eines Hybrid-Magneten wurde hier ein Messingspulenkörper 25 hergestellt, wie er in Fig. 11 (d) dargestellt' ist. Ein 40 mm abstehender Vorsprung mit einem Innendurchmesser von 20 mm und einem Querschnittsbereich von 25 mm im Quadrat war an der Außenseite des Spulenkörpers vorgesehen, welcher einen Innendurchmesser von 20 mm, einen Trommeldurchmesser von 25 Jam* eine innere Breite von ——

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70 mm, eine Flanschdicke von 5 ram»" einen Flanschdurchoiesser von 80 mm aufwies. Der Vorsprung diente für die Herstellung einer Verbindung.

Wie aus der Zeichnung hervorgeht, wurden an zwei Stellen durch den Flansch 25 des Spulenkörpers hindurchgehende schraubenartige Kerben erzeugt, welche bis zu der Trommeloberfläche und zur Ebene des Vorsprungsreichen, um die supraleitenden' strornleitenden Drähte einzuführen. Des weiteren ist ein Gewinde im Mittelbereich des Vorsprunges vorgesehen, welcher der Befestigung einer Verbindmigsplatte 27 für Anschlußzwecke dient. Die Verbindungsplatte 27 bestand aus einer 2 mm Kupferplatte mit abgebogenen Enden, welche über eine 40 mm lange, 30 μ breite und 1 mm dicke Bakelit-Platte 26 - wie in Fig. 11 (b) gezeigt derart geklemmt war, daß ein 5 ram Abstand mit dem Flansch gebildet wurde. Diese Verbindungsplatte war an dem Vorsprung des Spulenkörpers mittels einer Schraube 28 befestigt. Der-VerbindungsVorgang erfolgte duz""ch Einführung des supraleitenden Drahtes in den mit Kerben versehenen Bereich, Entfernung eines notwendigen Teiles des isolierenden Films auf dem supraleitenden Draht, welcher aus dem mit Kerben versehenen Bereich herausgenommen wurde sowie durch Fixieren des von dem isolierenden Film befreiten Drahtes auf der Kupferplatte mittels eines Indium-Lotes. Zur Verbindung des supraleitenden Drahtes und des Kupferanschlußdrahtes 31 in der innersten Schicht oder der äußersten Schicht können ähnliche Verfahren wie die vorgenannten angewandt werden. Der Außendurchmesser· der Spule

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"betrug 70 mm. Die Quersclinxttsansicht des derart hergestellten Verbindungsteiles ist in Pig. 11 (b) dargestellt. Hierbei wurden Bakelit-Abstandshalter 32 zwischen die Verbindungsplatten zum Zwecke einer elektrischen Isolierung eingefügt. Auch der Verbindungsteil, welcher aus einer Bakelit-Platte 26 bestand, sowie die Kupferplatte 27 wiesen eine halbkreisförmige Gestalt auf, so daß eine wirksame Eaumausnutzung möglich ist.

Bei einer Temperatur von 4-,2⁰K- wurde ein Strom von 58 Ampere durch diesen Hagnet hindurchgeschickt und hierbei wurde ein Magnetfeld von 72 KG erzeugt. Da der Viert für Ic von einem kurzen Stück Draht von dieser Drahtlitze 68 Ampere betrixg, erreichte der Ic-Wert der Spule 53 % von demjenigen des kurzen Drahtstückes c Während der Erregung des Magneten wurden keine Sprünge in dem Fluß festgestellt. Des weiteren zeigte der Magnet keine Verschlechterung trotz mehrerer Abschreckungen und arbeitete in einem stabilen Betrieb. Dies wux^de dadurch erreicht, daß eine Vielzahl supraleitender und feingestalteter Seelen verwendet und verdrillt wurde, sowie durch die Stabilisierungswirkung des Überzugs aus reinem Indium und die mechanische Stabilisierung durch den Verstärkung^draht.

Beispiel 3

Für einen annähernden Dauex^s trombe trieb des Magneten ist es notwendig, den Widerstand des Verbindungsteils des Magneten unterhalb eines vorgeschriebenen Wertes zu halten. Hierzu wurde ein Magnet mit dem folgenden Verbindungsteil hergestellt. Zuerst

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wurde ein Spulenkörper 33 aus hochreinem Kupfer gemäß Fig. 12 hergestellt« Er hatte folgende Ausmaße: Innendurchmesser 1,5 cm, Tromneldurchm.esser 2 cm, Innenweite 1 cm, Flanschdurchrnesser 3 cm und Flanschdicke 0,5 cm. Dieser-Spulenkörper wurde- zuerst mit einem dünnen Indiumüberzug versehen. Anschließend wurden zwei supraleitende Drähte 35 parallel zueinander herumgewickelt. Nach jeweils einer Windungsschicht wurde eine Verlötung mit Indium vorgenommen, "bis der Windungsbereich den Flanschdurchmesser erreichte, wobei ungefähr 10 m. des supraleitenden Drahtes verwendet wurden. Der auf diese Weise erhaltene supraleitende Magnet wurde in Betrieb genommen, um die Dämpfung des Magnetfeldes zu messen. Aus der Induktivität des Magneten wurde der Widerstandswert berechnet, wo"bei sich ein Wert von 2 χ 10 ^J Ohm ergab. Eine Messung des Widerstands des auf obige Weise verbundenen Magneten 1, welche zu Vergleichszwecken in derselben Weise

_n

durchgeführt wurde, ergab einen Wert von 9 x 10 ' Ohm, und man erhielt einen Widerstandswert, bezogen auf die Längeneinheit der Verbindung, von 9 x 10" Ohm/cm. Andererseits hatte der Magnet 2 zwar einen Widerstandswert von 2 χ 10 Ohm/cm, der somit -r—^-

desjenigen des Magneten 1 war. Es wird angenommen, daß dies auf den Umstand zurückzuführen ist, daß der Kontakt des verbundenen supraleitenden Drahtes auf alle Eichtungen innerhalb der gleichen Schicht verteilt war, d. h. nach links und rechts, oben und unten.

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Beispiel 4-

100 kupferplattierte Niob-Stäbe mit einem Außendurchmesser von 5 mm und jeweils den halben Bereichen an Kupfer und Niob wurden in eine 'Cu-IO Gew.-% Sn-Legierungsmatrix mit einem Durchmesser von 100 mm gemäß Beispiel 1 eingebettet. Der erhaltene Knüppel wurde einem warmen Strangpressen unterzogen, so daß man einen Verbundstab mit einem Außendurchmesser von 20 mm erhielt. Dieser Stab wurde anschließend unter wiederholtem Zwischenglühen gezogen, so daß er eine Dicke von 1,0 mm erhielt. Ein Kohlenstoff-überzogener Draht aus korrosionsbeständigem Stahl mit einem Außendurchmesser von 0,8 mm sowie eine an ihrer Oberfläche oxidierte 30 Ά dicke Ti-Folie wurden hergestellt.

Anschließend wurde der Verbunddraht um einen Spulenkörper herumgewickelt, der aus 18 Cr- 8 Ni korrosionsfestem Stahl bestand und eine Schicht aus keramischen Stoffen trug, die durch Flamm- ' spritzen aufgebracht war. Bei diesem Aufwickeln wurde der Draht aus korrosionsbeständigem Stahl zwischen die einzelnen Wicklungen gelegt. Die Ti-Folie wurde zwischen die einzelnen Schichten eingebracht. Auf diese Weise wurde eine Spule mit.einem Außendurchmesser von 100 mm, einem Innendurchmesser von 25 nun und einer Länge von 100 mm erhalten. Die Spule wurde anschließend über eine Dauer von 50 Stunden einer Wärmebehandlung bei 700 ⁰C im Vakuum unterworfen, um aus ITb und Cu-Sn NbJSn zu bilden. Während der Wärmebehandlung entstand eine gewisse Lockerung zwischen den Drähten aufgrund der thermischen Ausdehnung. Es wurde daher eine Fixierung der Drähte, durch eine Vakuumimprägnierung mit Epoxydharz vorgenommen. Bei der Untersuchung des so erhaltenen

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supraleitenden Magneten in flüssigem Helium wurde ein Magnetfeld von 101 KG erzeugt.
Beispiel 3

Die Oberfläche eines 3»o5 mm x 9'o mm-Vanadium-Stabes wurde in Luft bei einer Temperatur von 4oo°C j5 Minuten lang, wie im Beispiel 1 beschrieben,- oxidiert. Der auf diese Weise oxidierte Stab wurde zur Herstellung eines CuGa-V-Gußblockes verwendet. Anschließend wurde die Beziehung zwischen der Temperatur der Metallschmelze und der Dicke der Reaktionsschicht an der Oberfläche von CuGa und V mit derjenigen verglichen, Vielehe man im Falle der V-Seele mit einer sauberen Oberfläche erhielt. Die Ergebnisse sind in Tabelle V dargestellt. Hieraus wurde ersichtlich, daß der oxidierte Film auf der Vanadin-Oberfläche die Reaktion zwischen V und Ga verhinderte. Daraus ergab sich, daß die Arbeit bei dem folgenden Ziehvorgang leicht war.

Tabelle V

Dicke der Reaktionsschicht (/a) von CuGa

und V '

Temperatur der Metallschmelze ( C) 9βο looo lloo 12oo 125o

Probe .

Vergleichsbeispiel 1,2 2,1 5,ο 7,5 9,ο (Luftkühlung)

vorliegende Erfindung ^₁ ^₁ ^₁ χ 2 2 ο (Luftkühlung) .

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■■■■ - .5 0-

Beispiele

Ein Vanadiumsfcab mit einem Durchmesser von 6 ram wurde in ein Rohr aus reinem Kupfer eingefügt, das einen Außendurchmesser von Io mm und einen Innendurchmesser von 6,o5 ram aufwies. Durch Kaltgesenkschmieden wurde ein Stab mit einem Durchmesser von 5 mm erhalten. Anschließend wurden 19 dieser Stäbe aufrecht in eine Gußform mit einem Innendurchmesser von 5o mm angeordnet und eineCu-19 Gew.-% Gallium-Legierung in sie eingegossen. Anschließend wurde rasch abgekühlt, so daß man einen Gußblock erhielt, welcher anschließend durch warmes Strangpressen bei 8oo°C zu einem Verbundstab mit einem Außendurchmesser von 15 mm weiterverarbeitet wurde. Dieser Stab wurde zu einem Draht mit einem Durchmesser von o,J5 mm ausgezogen, was mit einem wiederholten (25-fachen) Zwischenglühen bei 6oo°C erfolgte. Die Wirkung der Wärmebehandlung, d.h. des warmen Extrudierens und des Kühlens, wurde mit einem Röntgenstrahlen- Mikroanalysator untersucht, wobei die Ergebnisse in Fig. dargestellt sind. Die Bezugszeichen 4;5 und 44 zeigen hierbei die jeweiligen Vanadin- und Gallium-Bestandteile. Es wurde festgestellt, daß das Gallium der CuGa-Legierung in die Kupferschicht rund um das Vanadin diffundiert war und daß die Reaktionsschicht (V^Ga) nicht an der Berührungsfläche von V und der Kupferschicht gebildet war, so daß der folgende Ziehvorgang" leicht und problemlos durchgeführt werden konnte.

Beispiel 7

Sieben Cu-Nb Verbundstäbe mit einer Kupferdicke von 1 mm und einem Außendurchmesser von Io mm wurden in Bohrungen eingeführt,

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welche in einen Block aus einer Kupfer-lo Atomprozent Sn-Legierung mit einem Außendur chines ser von ^o mm und einer Länge von 2oo mm eingebracht waren. Der Block wurde durch Kalibrierwalzen und Ziehen mit zwischenzeitlichen Glühvörgängen bei . 5op°C bei jeweils 4o$ des Kaltverformungsverhältnlsses zu einem Verbunddraht mit" 0,5mm Durchmesser verarbeitet. Die Dicke des Kupfers in dem Querschnitt des Drahtes betrug ungefähr H- ,M₃ während die Dicke der Reaktionss.ch.icht außerhalb Kupfer 6 ax betrug. Die folgenden Vorteile wurden durch das Überziehen des Niobs mit Kupfer erzielt. Zum einen erwies sich die Herstellung des Niob-Stabes als äußerst einfach. Zum anderen .war auch die Herstellung des Verbunddrahtes äußerst einfach, da die Bildung von Nb-^Sn durch die Kupferplattierungsauflage unterdrückt wird.

Beispiel 8

Es wurden Untersuchungen mit einem verseilten Verbunddraht mit einer elektrischen Hochwiderstandsschicht durchgeführt. Ein Cu-19 Atomprozent Gallium-Legierungsstab mit 6,8 mm Durchmesser vjurde von einer Vanadinröhre umhüllt, welche einen Außendurchmesser von Io mm und einen Innendurchmesser von 7nwn aufxiies.Der so erhaltene Stab wurde in ein sauerstoff freies Kupferrohr eingeführt, das einen Außendurchmesser von 12 mm und einen Innendurchmesser von lo,2 mm hatte. Der Durchmesser der Stäbe wurde unter wiederholtem Zwischenglühen bei 600⁰C auf 4,2 mm reduziert. Als nächstes wurde auf den Stab eine Nickelplattierung mit einer Dicke.von 2oo(ti aufgebracht. Seine Querschnitts-.gestalt ist in Fig. 2o dargestellt. Hierin bedeutet das.Bezugs-

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zeichen 45 die Nickeiplattierungsschicht, 46 das Kupfer, 47 das Vj 48 die Cu-2o Ga-Legierung. Anschließend wurde dieser Stab mit einem Durchmesser von 4,24 mm in ein sauerstofffreies hochleitendes Kupferrohr mit einem Außendurchmesser von · 55 mm und einem Innendurchmesser von 45 mm eingefügt. Durch Ziehen wurde schließlich ein Stab gefertigt, der keinen Zwischenraum aufwies und einen Durchmesser von 5o mm hatte. Anschließend wurde der Stab in 9o mm lange Stücke zerteilt und seine Außenseite wurde auf einen Durchmesser von 45 mm geschliffen, so daß ein Bolzen für ein Strangpressen gebildet wurde, wobei die Dicke des sauerstofffreien Kupfers in der äußersten Schicht ungefähr'1,5 mm betrug. Anschließend wurde dem Beispiel 1 entsprechend ein Strangpressen, ein Ziehen, eine Verseilung, eine Wärmebehandlung und eine Isolierung durchgeführt, und man erhielt eine Drahtlitze mit einer Verseilung, welche eine Querschnittsgestalt aufwies," wie sie in Fig. 21 dargestellt ist. Das Bezugszeichen 51 kennzeichnet hierbei V^Ga, das an der Berührungsfläche zwischen dem mit 49 bezeichneten V und dem mit bezeichneten CuGa gebildet wurde. Eine an der Berührungsfläche zxvischen Ni und Cu gebildete CuNi-Legierung wird durch das Bezugszeichen 52 gekennzeichnet. Der Wert von Ic betrug für diese Drahtlitze bei einem Magnetfeld von 7oKG 46 Ampere. Eine Spule mit einem Innendurchmesser von 2o mm, einem Außendurchmesser von 76 mm, einer Länge von loo mm und einer Drahtbelegung von 630 Wicklungen/cm wurde bewickelt, wobei zwischen die Schichten Mylar in einer Dicke von 50 ,u eingefügt wurde. Diese Spule konnte bei 37 Ampere 71 KG erzeugen. Ein Sprung in dem Fluß konnte nicht festgestellt .werden und die Spule zeigte eine

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stabile Wirkung, selbst wenn eine Erregungsgeschwindigkeit von 1 KG/sec. verwendet wurde.

Beispiel 9 ' ·" · ■"

.Eine ungefähr 1Ou dicke Silberschicht wurde auf die Oberfläche von einem CuGa-V-Draht aufplattiert, wicher einen Durchmesser von 0,12 mm aufwies und aus derselben Zusammensetzung bestand, sowie nach denselben Verfahren hergestellt und einer entsprechenden ',/ärinebehandlung unterzogen worden war, wie dies in Beispiel 1 dargestellt ist. Auf diese Weise wurde eine V-,Ga- . Schicht erzeugt. Als Vergleichsmaterial wurde ein CuGa-V-Draht verwendet, der keine Silberplattierung aufwies und der gleichen Wärmebehandlung unter den gleichen Bedingungen unterzogen wurde. Man erhielt als Ergebnis eine V^Ga-Dicke von 1,65Ji in dem mit Silber plattierten Draht, während man in dem Vergleichsmaterial eine Dicke von 1,15/U erhielt. Der Wert für Ic bei 70 EG betrug 13,5 A iia Falle des silberplattierten Drahtes, im Falle des Vergleichsmaterials 10,1 A.

Beispiel 10

Ein Vanadin-Stab mit 5 mm Durchmesser wurde in ein Rohr aus einer Kupfer-5 Atomprozent Gallium-Legierung mit einem. Innendurchmesser von 5j2 mm und einem Außendurchmesser von 6 mm eingeführt, um einen Verbunddraht mit einem Außendurchmesser von 3 mm herzustellen. 55 dieser Drähte wurden in einem. Stab aus einer Ag-18,5 Atomprozerit Ga-Legierung eingebettet, woraus durch Kalibrierwalzen und Ziehen ein Draht mit einem Durchmesser von 0,12 mm gefertigt wurde. Anschließend wurde eine

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235-5935

Wärmebehandlung im Vakuum über eine Zeitdauer von 5o Stunden bei einer Temperatur von 625°C gemäß Beispiel 1 durchgeführt, um eine V-,Ga-Schicht zu bilden.- Die Dicke der so erhaltenen V^Ga-Schicht betrug 2,1 /U. Die V^Ga-Schicht war somit sehr ' dick im Vergleich zu der 1,15/U dicken V^Ga-Schicht in dem Vergleichsbeispiel des Beispiels If₃ während die kritische Stromdichte Jc ungefähr dieselbe war.

Beispiel

Ein Stab aus reinem Silber mit einem Durchmesser von 11,8 mm wurde in ein Vanadiimrohr eingeführt, das einen Außendurchmesser von 15 mm und einen Innendurchmesser von 12 mm aufwies. Das so gebildete Verbundrohr wurde durch Ziehen auf einen Durchmesser von 12 mm gebracht. Anschließend wurden 4 dieser Verbundstäbe in ein Vanadiunrohr eingeführt, das einen Innendurchmesser von 3o mm und einen Außendurchmesser von 35 mm hatte. Das Vanadjumrohr mit.den in sie eingeführten Stäben wurde anschließend durch Ziehen zu einem Verbunddraht aus V-Ag mit einem" Außendurchmesser von 21 mm verarbeitet. J3o Vanadiums täbe mit einem Durchmesser von 3*o5 mm wurden mit gleichmäßigen Abständen um den obigen V - -Ag-Verbunddraht aufgestellt. Anschließend wurde eine Schmelze von einer Cu-19 Atomprozent Ga-Leglerung eingegossen, um einen Bolzen mit einem Durchmesser von 45 mm für ein Strangpressen zu bilden. Der Querschnitt dieses Verbunddrahtes ist in Fig. 22-dargestellt. Mit dem Bezugszeichen 53 ist V, mit 3^ CuGa und mit 55 reines Silber bezeichnet. Fig. 23 zeigt schließlich den Querschnitt der Litze oder des verseilten Drahtes, der durch das Verfahren gemäß

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236593S

Beispiel 1 erhalten wird. Hierin ist mit dem Bezugszeichen 56 die Silber-Seele, mit 57 eine Schicht des V-Rohres, welche an dem nicht-reaktiven Teil zur Zeit der Diffusionsreaktion verbleibt, mit 58 die Cu-Ga-Matrix, mit 59 die durch.die Diffusionsreaktion gebildete V-,Ga-Verb indungs schicht bezeichnet. Da das V-Rohr in der Mitte in Berührung mit weichem Ag bearbeitet worden war, ist es in unregelmäßiger Weise deformiert. Es kann während des Bearbeitungsprozesses zerbrochen werden und ausdiffundieren, so daß es von den Matrixelementen verunreinigt wird. Durch eine Verstäi-kung mit V, welche als Abschirmungwandung von Ag und CuGa dient, wurde eine Verunreinigung des Stabilisierungsmaterials Ag sicher vermieden. Der elektrische Widerstand eines Silberdrahtes, der derselben Wärmebehandlung wie die oben erwähnte Silber-Seele 56 unterworfen war und der auch dieselbe Gestalt aufweist, wurde bei 4,.2⁰K gemessen. Es zeigte sich, daß kein wesentlicher Unterschied zu dem spezifischen Widerstand der Silber-Seele 56 bestand. Damit war sichergestellt, daß Cu, Ga und V nicht in die Silber-Seele 56 eindiffundiert waren. · ■

Beispiel

Ein Kupferstab wurde in ein Rohr aus einer V-1 Atomprozent Zr-Legierung eingeführt, so daß ein Verbundstab erhalten wurde, der einen Außendurchraesser von 3,05 mm für V und einen Innendurchmesser von 1,5 mm für Kupfer aufweist. Eine Cu-13 Atomprozent Gallium-Legierung wurde hierin eingegossen, um ein Verbundmaterial gemäß dem Verfahren von Beispiel 1

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herzustellen. Anschließend wurde eine V-,Ga-Schicht durch Strangpressen, Ziehen, Verseilen (Windungsganghöhe 7 eibi) und Wärmebehandlung wie in Beispiel 1 geschaffen. Der Querschnitt der Litze von diesem verseilten Draht ist in 5¹Ig. 3(e) dargestellt. Das Bezugszeichen 60 bedeutet eine Kupfer-Seele, eine V-Zr-Legierungsschicht, welche an dem nicht-reagierten Bereich während der Wärmebehandlung verbleibt, 62 eine Cu-Ga-Legierungsbasis und 63 schließlich Y^Ga. Dieser verseilte Draht wurde mit PVBA nach Aufbringung eines Indiumübersuges isoliert. Der Wert von Ic dieses verseilten Drahtes betrug bei einem Magnetfeld von 70 EG 70 A. Es wurde ein .Magnet mit einer Spule hergestellt, die einen Innendurchmesser von 30 mm, einen Außendurchmesser von 61 mm und eine Länge von 72 mm aufwies. Wenn bei einer Temperatur von 4-,2⁰K ein Strom von 68A durch den Magnet hindurchgeschickt wurde, entstand ein Magnetfeld von 72 KG. Es wurde somit bestätigt, daß der verseilte Draht ausreichende Eigenschaften für praktische Anwendungszwecke aufweist.

- Patentansprüche

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Claims (1)

1. 236593

   Patentansprüche

   1. Supraleitender Verbunddraht mit einer Mehrzahl von Strängen aus einer- supraleitenden Verbindung, wobei zumindest ein Teil der Stränge eine Neigung zur Längsachse des Verbunddrahtes aufweist, dadurch gekenn ζ eichnet, daß zur Vermeidung eines Aneinanderliaf tens zwischen den einzelnen Strängen ein Trennmittel angeordnet ist.

   2. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zumindest in dem MitteIbereich des supraleitenden Drahtes ein Verstärkungsmaterial vorgesehen ist.

   3. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkungsniaterial aus Wolfram, Molybdän, korrosionsbeständigem Stahl, Glas, Kohlenstoff oder/und Aluminiumo^cyd in Easer- oder Drahtform besteht.

   4-, Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 1, "dadurch gekennzeichnet , daß der Außendurchmesser des Stranges kleiner ist als das Produkt aus dem zulässigen Biegedurchmesser des zu erhaltenden supraleitenden Drahtes und dem Grenzwert für die Dehnung, bei welchem die Supraleitungscharakteristiken der Stränge nicht herabgesetzt werden und daß die Windungsganghöhe der Verseilung von den Strängen in einem Bereich von dem 20- bis zu d_em 1000-fachen des Strangaußendurchmessers liegt.

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   5. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die freiliegende Oberfläche wenigstens der äußersten der zusammengesetzten Stränge mit einem v/eichen Metall überzogen ist. ' .·.·■·■

   6. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 5s dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Metall Indium, Zinn oder/und Blei ist. - ■

   7. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das v/eiche Metall auf seiner Oberfläche eine Schicht einer nicht leitfähigeri Verbindung aus dem weichen Metall zur Isolierung des supraleitenden Verbunddrahtes aufweist.

   8. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang „eine Schicht aus ITiob oder Vanadium aufweist, die eng an der Außenseite des Stabilisierungsmaterials haftet, das aus Kupfer, Silber, Aluminium und/oder Gold besteht, daß eine Schicht der supraleitenden Verbindung, welche ITiob oder Vanadium enthält, eng an der Außenseite der ITiob- oder Vanadiumschicht haftet und daß eine Schicht von Elementen, ausgenommen Eiob oder Vanadium, in der die Verbindungen enthalten sind, oder eine legierung, welche derartige Elemente enthält, gebildet ist, wobei die dritte Schicht eng an der Außenseite der Schicht aus den Verbindungen anhaftet. .

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   • - 59 -

   9..Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß als supraleitende Verbindung Nb^Sn, , ITb₅(AlGe) j Nb₅Ga,- V₅Ga, V-,Si, V₇Al, V₃Hf und/oder verwendet ist. ■' · ■

   10. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Phase aus einer supraleitenden Verbindung in der Schicht der Elemente, ausgenommen Niob oder Vanadin, oder in der Schicht aus Legierungen, Vielehe diese Elemente enthalten, vorhanden ist, wobei diese Elemente Bestandteile der Niob- oder Vanadiumverbindung sind.

   11. Supraleitender Verbunddraht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine .kontinuierliche Phase aus Niob oder Vanadium'oder deren Legierung im Inneren des Stabilisierungsmaterials vorhanden ist.

   12. Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Verbunddrahtes, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stränge, von denen eine erwünschte Verbindungsphase durch eine Wärmebehandlung gebildet werden soll, in derartiger Weise zusam-

   ' mengesetzt werden, daß wenigstens ein Teil der Stränge, eine Neigung zu der Längsrichtung des supraleitenden Drahtes aufweist, daß die zusammengesetzten Stränge auf eine Temperatur erhitzt werden, welche ausreicht, um die erwünschte Verbindung zu bilden, und daß die Stränge anschließend abgekühlt werden.

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   1J. Verfahren nach Anspruch. 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge einer Wärmebehandlung in einer oxydierenden .Atmosphäre unterworfen werden, um -einen Oxydfilm auf der Oberfläche von jedem Sträng zu·'bilden, bevor diejenige Wärmebehandlung durchgeführt wird, welche die Verbindung bildet.

   14. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallstränge durch Einbringen von Stäben eines Metalles, das einen höheren Schmelzpunkt als andere in der er-, wünschten Verbindung enthaltene Metalle aufweist, in eine Gießform, anschließendes Gießen der anderen Metalle in die Gießform und rasches Abkühlen der Gießform sowie mechanisches Verarbeiten des so erhaltenen Verbund-Rohlings zu einem Strang hergestellt werden.

   15» Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß zuvor ein Oxydfilm auf der Oberfläche des Stabes aus dem ■Metall mit einem höheren Schmelzpunkt gebildet wird.

   16. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß ■ die Metallstränge durch Erzeugimg eines Überzugsfilms von Kupfer oder Silber auf der Außenseite von jedem Stab des Metalls mit einem höheren Schmelzpunkt, durch Anordnung der Stäbe in einer Gießform, Eingießen einer Schmelze aus einer Legierung von Kupfer oder Silber und einem Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt in die Gießform sowie

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   durch Abkühlen der Schmelze zur Bildung eines Verbundrohlings und mechanische Verarbeitung des Verbundrohlings zu einem Strang hergestellt werden, wobei diese Metalle mit zv/ei unterschiedlichen Schmelzpunkten die erwünschtesupraleitende Verbindung bilden.

   17. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Stränge· durch Schaffung eines Überzugsfilms aus Kupfer oder Silber an der Außenseite des Stabs von dem Metall mit einem höheren Schmelzpunkt zur Herstellung eines Verbundstabes, durch Einbetten des Verbundstabes in einen Bolzen einer Legierung aus Kupfer oder Silber und einem Metall mit einem niedrigeren Schmelzpunkt sowie durch anschließende mechanische Bearbeitung des Verbundbolzens zu einem Strang hergestellt werden, wobei diese Metalle mit zwei unterschiedlichen Schmelzpunkten die erwünschte supraleitende Verbindung zusammensetzen.

   18. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die zusammengesetzten Metallstränge eine an der Außenseite eines Stabilisierungsmaterials eng anhaftende Schicht aus

   . " Niob oder Vanadium aufweisen, welche aus Kupfer, Silber, Aluminium ader/und Gold besteht und daß eine Schicht aus Elementen, Vielehe mit Niob oder Vanadium zur Bildung einer erwünschten supraleitenden Verbindung reagieren oder eine Legierung, welche derartige Elemente enthält, eng an der Außenseite der Schicht aus Niob oder Vanadium anhaftend ■ aufgebracht wird.

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   19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Matrix aus Elementen, welche zur Bildung der erwünschten supraleitenden Verbindung mit Niob oder Vanadium reagieren oder die derartige Elemente enthaltende Legierung eine kontinuierliche Metallphase auf v/eist, welche ein Element enthält, das mit den die Schicht bildenden Elementen reagiert, um eine kontinuierliche Phase einer erwünschten supraleitenden Verbindung zu bilden.

   20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß eine kontinuierliche Phase eines Metalls aus E"iob, Vanadium oder/und deren Legierungen im Inneren des Stabilisierungsmetalls vorhanden ist.

   21. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammengesetzte Metallstrang eine Kupferschicht aufweist, welche eng an Vanadium oder einer Vanadiumlegierung haftet, sowie eine Silberschicht, welche eng--an der Eupf erschient haftet, und daß zumindest die Kupferschicht oder die Silberschicht 0,1 bis JO Atomprozent Gallium enthält.

   22. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Strang aus einem Verbundstab von Elementen besteht, welche eine erwünschte supraleitende Verbindung bilden, überzogen mit einem stabilisierenden Material sowie mit einem Metall, das eine Schicht von einer Legierung oder Verbindung bildet, welche einen hohen elektrischen Widerstand

   aufweist, durch eine Reaktion rait dem stabilisierenden Material zu der Zeit der Wärmebehandlung.

   23. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitenden Drähte nach dem Abkühlen durch ein geschmolzenes Bad eines weichen Metalles hindurchgeführt werden.

   24. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß das weiche Metall aus Indium, Zinn oder/und Blei besteht.

   25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Draht einem Säurebeizen unterzogen wird, und zwar in einer Lösung, welche Bruchstücke von Indium enthält, bevor der Draht durch das geschmolzene Indiumbad hindurchgeleitet wird.

   26. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, daß ein Metalldraht, der mit Indium überziehbar ist, um die Oberfläche des supraleitenden Drahtes herumgewickelt wird, bevor der Draht durch das Bad der Indiumschmelze hindurch-

   ■ bewegt wird.

   27. Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Kabels mit großer Belastbarkeit, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vielzahl der supraleitenden Verbunddrähte nach Anspruch durch ein Bad eines geschmolzenen weichen Metalles hindurchgeführt und in eine Atmosphäre außerhalb des Bades bei

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   einer Temperatur gebracht wird, die niedriger ist als die Verfestigungstemperatur des v/eichen Metalles, wobei während dieses Verfahrensschrittes die supraleitenden Drähte zu
   einer Anordnung mit gewünschter Querschnittsgestalt- mit ■ Hilfe des geschmolzenen weichen und auf der Oberfläche
   der supraleitenden Drähte abgelagerten Metalles zusammengesetzt werden, spätestens bevor das weiche Metall erstarrt, und daß man anschließend das Metall erstarren läßt.

   28. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß
   die supraleitenden Drähte nach ihrem.Austritt aus dem Bad durch eine Quetschmatrize hindurchgeführt werden.

   29. Verfahren nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß
   die supraleitenden Drähte mit einem stabilisierten Metalldraht und einem Verstärkungsdraht zusammengesetzt werden.

   30. Supraleitender Magnet, gekennzeichnet durch eine Spule
   eines supraleitenden, aus einer Mehrzahl von Strängen
   zusammengesetzten Verbunddrahtes, welche eine kontinuierliche Phase einer supraleitenden Verbindung aufweist, wobei ein Teil oder die Gesamtheit der Stränge eine■Neigung gegen die Längsrichtung des Drahtes aufweist und wobei die Stränge nicht wesentlich aneinander haften.

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   31. Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden Magneten, gekennzeichnet durch ein Bewickeln eines Rahmens mit einem zusammengesetzten Metalldraht, in dem eine erwünschte Verbindungsphase während einer folgenden Wärmebehandlung gebildet wird, x^obei zwischen benachbarte Drähte und zwischen die Lagen der Spule Abstandshalter eingebracht werden, und jeder Abstandshalter wenigstens an seiner Oberfläche einen elektrisch isolierenden Stoff trägt, der nicht mit dem Metalldraht während der Wärmebehandlung reagiert, sowie durch eine Wärmebehandlung des auf dem Rahmen aufgewickelten Drahtes und durch anschließendes Abkühlen.

   32. Supraleitender Magnet nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch einen Verbindungsbereich, in dem mehrere der supraleitenden Verbunddrähte oder mehrere supraleitende Verbunddrähte und Stromzuführungsdrähte zusammen in einer Spulenform aufgewickelt sind, wobei die Abstände mit.einen Lot ausgefüllt sind.

   33. Supraleitender Magnet nach Anspruch 30, gekennzeichnet durch einen Verbindungsbereich, in dem mehrere der supraleitenden Verbunddrähte oder me'hrere der supraleitenden Verbunddrähte und Stromzuführungsdrähte miteinander auf einer Metallplatte befestigt sind, welche an der Außenseite des Spulenkörpers angebracht ist, auf dem die Drähte aufgewickelt sind.

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