DE2412573B2

DE2412573B2 - Verfahren zur herstellung eines unterteilten supraleitenden drahtes

Info

Publication number: DE2412573B2
Application number: DE19742412573
Authority: DE
Inventors: William G.; Ormand Frederick T.; Basking Ridge NJ. Marancik (V.StA.)
Original assignee: Airco Inc
Current assignee: Airco Inc
Priority date: 1973-03-19
Filing date: 1974-03-15
Publication date: 1977-01-13
Also published as: FR2222776A1; US3918998A; GB1451168A; JPS5026076A; FR2222776B1; DE2412573A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstllung eines unterteilten, supraleitenden Drahtes.

Unterteilte supraleitende Drähte, weiche eine Vielzahl von sich in Längsrichtung erstreckenden Fasern ίο aus einer Hochfeld-supraleiienden Legierung in einer Umgebungsmatrix aus Kupfer oder einem ähnlichen guten Wärmeleiter aufweisen, werden in zunehmendem Maß in supraleitenden Magneten für Spulen verwendet, welche zur Erzeugung von außerordentlich hohen Magnetfeldern dienen.

Ein unterteilter supraleitender Draht der obengenannten Art wird normalerweise dadurch hergestellt, daß zunächsi ein Rohdrahl oder ein Rohstab erzeugt wird, der eine extrudierte Kupferhülle aufweist, der eine Vielzahl von dicht gepackten hexagonalen Stabeinlagen aufweist. Jede dieser Stabeinlagen kann in einer typischen Ausführungsform aus einem zentralen Rundstab aus einem Typ-Il-Supraleiter bestehen, beispielsweise aus einer Niob-Titan-Legierung, welche von einem oder mehreren konzentrischen Rohren aus Kupfer mit besonders hoher Leitfähigkeit umgeben ist, wobei diese Einheit zu einer zusammenhängenden hexagonalen Stabanordnung gezogen wird, bevor sie in die Extrudierhülle eingesetzt wird. Die Hülle, welche die gepackten Stäbe enthält, ist an ihren Enden in geeigneter Weise abgedichtet und wird dann Verfahren wie Extrudieren oder Anspitzen und Ziehen unterwor fen, wodurch allmählich der Durchmesser des Rohstabes oder des Rohdrahtes und der darin enthaltenen Einsätze vermindert wird. Der schließlich erreichte Draht mit einem sehr geringen Durchmesse·" enthält die einzelnen Fasern oder Stränge der Halbleiterlegierung in der Umgebungskupfermatrix. Die obengenannten Ziehvorgänge werden aus nachfolgend erläuterten Gründen bei Raumtemperatur durchgeführt, und während einer derartigen mechanischen Bearbeitung des Rohdrahtes kann /wischen einzelnen Ziehvorgängen ein Glühen erforderlich sein, um die Auswirkungen der Kaltbearbeitung zu beseitigen und um die erforderliche Dehnbarkeit für eine weitere Querschnittsverminderung zu erhalten.

Im Falle von verschiedenen oder im Falle von einer größeren Anzahl von Hochfeld-Supraleitcrn zweiter Art, kann das obengenannte Verfahren unter Umständen nicht leicht anwendbar sein. Insbesondere sind intermetallische Verbindungen wie VjGa und NbjSn, die gegenwärtig als die geeigneteren Typ-Il-Supraleiter gelten, von Natur aus so spröde, daß zu ihrer Bearbeitung Ziehverfahren nicht anwendbar sind. Zur Lösung dieses Problems ist bereits versucht worden, unterteilte Drähte herzustellen, die aus solchen intermetallischen Hochfcld Typ-Il-Supraleitem bestehen, indem ein Rohdraht hergestellt wird, welcher dem oben beschriebenen ähnlich ist, wobei jedoch als Kerneinlagen ein zentraler Vanadiumkern oder ein Niobkern verwendet wird, der aus einer Matrix von Ga-Bronze oder von Sn-Bronze umgeben ist. Nach diesem Versuch wird der Rohdraht in entsprechender Weise reduziert, und zwar in ähnlicher Weise, wie es oben für den Draht aus einer Nb-Ti-Verbindung beschrieben wurde, und nach dem Erreichen der gewünschten Drahtstärke wird das erzeugte Produkt einer verlängerten Aufheizung unterzogen, welche dazu dient, das Gallium oder das

Zinn in den Zentrallekor hineindiffundieren zu lassen, um dort die gewünschte supraleitende Legierung zu erzeugen.

Aus dieser Vorgeheosweise ist ersichtlich, daß gute Gründe für die Annahme vorliegen, daß der Ziehvorgang normalerweise bei Raumtemperatur durchgeführt werden sollte. Insbesondere ist es bekannt, daß bei einem Typ-I!-Supraleiter die Stärke des erreichbaren Magnetfeldes, wenn ein solcher Draht in einem Elektromagneten verwendet wird, begrenzt ist, weil der supraleitende Zustand der Wicklung durch einen kritischen Strom durch sein eigenes Magnetfeld beeinträchtigt wird. Der Übergang der Spule in den normalen Zustund tritt weiterhin bei einem viel geringeren kritischen Strom auf als bei demjenigen, welcher dem oberen kritischen Feld entspricht. Zu diesem Ergebnis führt die Wechselwirkung der Flußlinien, welche in dem Draht durch das Magnetfeld erzeugt werden, und desjenigen Stromes, durch welchen die Spule erregt wird. Insbesondere ist die Lorentz-Kraft, welche auf eine Flußleiiung wirkt, derart beschaffen, daß dann, wenn eine solche Leitung nicht am Draht befestigt ist, sie sich zu bewegen beginnt, wodurch eine lokale Aufhei/ung erfolgt, welche einen Übergang in den normalen Zustand auslösen kann. Abgesehen von der Verwendung in unterteilten Drähten für eine hochleitende Matrix von normalem Material, um eine solche lokale Aufheizung zu verhindern, ist es bekannt, daß Fehlstellen im Gitter, welche durch eine plastische Verformung hervorgerufen werden, und zwar ebenso wie Inhomogenitäten in der Legierung, da/u in der Lage sind, Haftbereiche zu schaffen, welche eine Bewegung der Flußleitungen verhindern. Kaltverformungsverfahren, welche gemäß der obengenannten Vorgehensweise angewandt werden, dienen dazu, um die gewünschten Gitterfehlstellen zu erzeugen, um dadurch 1 lafibereiche zu schaffen.

Wenn als Rohstäbe unterteilte Körper einer Legierung verwendet werden, beispielsweise Nb-Zr oder Nb-Ti, die in eine Matrix aus reinem Kupfer eingebettet sind, so sind die Anforderungen an das Glühen nicht zu streng. Wenn es jedoch erwünscht ist, intermetallische Verbindungen wie V₃Ga oder NbjSn zu erreichen, treten weit schwierigere Probleme auf. Insbesondere liegen die Verhältnisse unglücklicherweise derart, daß die in der Verbindung vorhandenen Ga- Bronze- oder Sn-Bron/e-Matrizen beim Ziehen sich sehr rasch verfestigen. Deshalb bedarf die bearbeitete Legierung nach jeweils zwei oder drei Ziehvorgängen oder nach jeweils einer Querschnittsverminderung von 40% eines Zwischenglühens, wobei allerdings ein Kaltziehen angewandt werden kann. Diese Anforderung für häufiges »Glühen« muß weiterhin im Zusammenhang auf das gesamte Herstellungsverfahren in Betracht gezogen werden, wenn der vollen schädlichen Auswirkung Rechnung getragen werden soll. Das verhältnismäßig komplexe Verfahren der Herstellung von supraleitenden Drähten mit geringem Durchmesser und vielen Strängen oder Fasern, bei welchem das Glühen nur einen Teil darstellt, umfaßt nämlich die Schritte des ürahtziehens, des Einbringens des Drahtes in einen Glühofen, des Glühens des Drahtes in einer trägen Atmosphäre während einer bestimmten Zeit, des Kühlens unter Vermeidung einer Oberflächenoxidation, des Durchführens des geglühten Drahtes durch eine Drahtzichvorrichtung, des Ziehens des Drahtes und schließlich des Wiederholens der gesamten Operation, nachdem das Material sich verfestigt hat.

Eine solche Arbeitsweise, bei der der Draht nach jeweils zwei oder drei Ziehvorgängen geglüht werden muß, stellt sich somit als unwirtschaftlich dar.

In der DT-AS 2105 828 sind Supraleiter und Verfahren zu deren Herstellung beschrieben. Bei dieser Arbeitsweise wird kaltgezogen, was, wie vorstehend ausgeführt, ein Zwischenglühen nach ein oder zwei Ziehvorgängen erforderlich macht. Dies ist umständlich und zeitraubend und daher unwirtschaftlich.

In der DT-OS 2044 660 ist ein Verfahren zur Herstellung von Supraleitern beschrieben, bei dem die Materialien zusammen bei einer Temperatur unterhalb des Schmelzpunktes eines der Materialien in einem Maße bearbeitet werden, daß die Materialien verfestigt werden und sich zwischen diesen eine metallurgische Bindung ergibt, und zwar so lange, daß eine wesentliche Reaktion zwischen den Materialien eintreten kann. Anschließend wird die Querschnittsverringerung entsprechend der Arbeitsweise der DT-AS 21 05 828 durch Kaltziehen vorgenommen. Diese Arbeitsweise macht gleichfalls ZwischengJöhungen nach zwei oder drei Ziehvorgängen erforderlich, wodurch das Verfahren zeitraubend und unwirtschaftlich wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung eines unterteilten, supraleitenden Drahtes zu schaffen, das sich gegenüber den bekannten Verfahren dadurch auszeichnet, daß ein häufiges Zwischenglühen, nämlich nach jedem zweiten oder dritten Ziehvorgang, entbehrlich ist, und das aus diesem Grund äußerst wirtschaftlich ist. Dabei soll die Verfestigung der Matrix, die das Element enthält, das mit dem Stab zu legieren ist, minimal sein und die Bildung entsprechender Haftbereiche in dem endgültigen Halbleiter nicht gestört werden.

Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß diese Aufgabe dadurch gelöst werden kann, daß die Querschnittsverminderung oberhalb 100⁰C erfolgt und pro Ziehvorgang eine Querschnittsverminderung um etwa 15 bis 20% vorgenommen wird.

Gegenstand der Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines unterteilten, supraleitenden Drahtes mit einem Hochfeld-Typ-11-supraleitenden Strang, de.· in einer leitenden metallischen Matrix aus normalem Material eingebettet ist, indem man einen zusammengesetzten Körper herstellt, bei dem der Stab von der Matrix aus normalem Material umgeben ist, wobei der Stab ein Metall aufweist, welches nach einer Hochtemperaturreaktion mit einer Komponente der Matrix einen Hochfeld-Typ-II-Supraleiter darstellt, diese Zusammensetzung auf einen mittleren Durchmesser bringt und anschließend durch mehrmaliges Ziehen auf einen endgültigen Durchmesser bringt, und danach den Draht einer Hochtemperaturreaktion aussetzt, um eine Komponente der Matrix in den Stab eindiffundieren zu lassen und auf diese Weise den Supraleiter im Stab zu erzeugen, das dadurch gekennzeichnet ist, daß die Querschnittsverminderung ausschließlich durch Heißziehen oberhalb 100⁰C erfolgt und pro Ziehvorgang eine Querschnittsverminderung um etwa 15 bis 20% vorgenommen wird.

Gemäß der Erfindung wird zunächst ein zusammengesetzter Rohdraht erzeugt, der aus einer Leitermatrix aus normalem Material besteht, in die ein oder mehrere Stäbe eines Metalls eingebettet sind, die dazu in der Lage ist, nach einer Hochtemperaturreaktion mit einer Komponente der Matrix einen Hochfeld-Typ-lI-Supraleiter zu bilden. Die Metallstäbe werden in eine Kupfermatrix oder in eine Matrix aus einem anderen

guten Wärmeleiter wie Silber oder Gold eingebettet, die in Legierung das zweite Element der supraleitenden Stränge oder Fasern enthält, die hergestellt werden sollen. Dieser zusammengesetzte oder unterteilte Rohdraht wird auf einen mittleren Durchmesser gebracht und danach bei Temperaiaren oberhalb von 100⁰C gezogen, und zwar vorzugsweise etwa im Bereich von 100 bis 300⁰C auf seinen endgültigen Durchmesser gebracht, wobei die Querschnittsverminderung pro Ziehvorgang etwa 15 bis 20% beträgt. Die obere Temperaturgrenze wird durch die Stabilität des Drahuieh-Schmiermittels bestimmt und schließlich durch die Oxidation der Oberfläche des Drahtes. Durch die Verwendung von Hochtemperatur-Schmiermitteln wie Molybdän-Disulfid oder Graphit und eine Abschirmung durch ein Edelgas kann die Verbindung bei etwa 600⁰C gezogen werden. Die Hochfeld-Supraleiter wie intermetallische Verbindungen V₃Ga und Nb₃Sn werden nach dem Ziehen durch eine Hochtemperatur-Reaktion und -Diffusion hergestellt Durch Verwendung der verhältnismäßig hohen obengenannten Temperaturen kann der Ziehvorgang ausgeführt werden, ohne daß häufig geglüht wird: Im allgemeinen ist ein Glühen nicht häufiger als jeweils nach 10 bis 12 Ziehvorgängen erforderlich. Beispielsweise kann in einem typischen Ausführungsbeispiel ein vorgeglühter Vanadiumdraht mit 110 Fasern in einer Ga-Bronze-Matrix (insgesamt 14,85% Ga) von etwa 1,447 mm auf etwa 0,330 mm bis 218°C heißgezogen werden, indem nur ein einziges Mal zwischengeglüht wird. Das auf diese Weise hergestellte Produkt ist im wesentlichen gleichwertig zu einem Draht, welcher aus demselben Rohdraht erzeugt wurde, wenn ein Kaltziehverfahren angewandt wurde.

Die anfänglichen Schritte des erfindungsgemäßen Verfahrens können im wesentlichen mit den herkömmlichen Verfahrensschritten nach dem Stand der Technik zur Vorbereitung eines unterteilten supraleitenden Drahtes identisch sein. Die Hauptbedingung für den Rohdraht besteht darin, daß er eine leitende Matrix aus normalem Material enthält, welche sich in Längsrichtung erstreckende Stäbe oder Drähte aus einem Material umgibt, das dazu in der Lage ist, nach einer entsprechenden Hochtemperatur-Reaktion mit einer Komponente der Matrix den gewünschten Hochfeld-Typ-11-Supraleiter zu bilden. Der Rohstab oder Rohdrahi kann in einer beliebigen geeigneten Weise hergestellt werden, welche die obengenannte Konstruktion liefert. Beispielsweise kann ein Körper der gewünschten Matrixlegierung zunächst gegossen werden und es können anschließend Längsdurchführungen durch entsprechende Bohrung erzeugt werden, worauf die Stäbe in die Durchgänge eingesetzt werden, um die erwünschte Rohdrahtkonstruktion zu bilden.

Bronzeverbindungen bilden das Matrixmaterial, welches bei dieser bevorzugten Ausführungsform verwendet wird. Hierbei besteht eine Bronzematrix aus einer Legierung auf Kupferbasis, welche das Material enthält, das den gewünschten Hochfeld-Typ-11-Supraleiter als Hauptzusatzelement bildet.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird zunächst ein Rohdraht hergestellt, der eine Vielzahl von eng gepackten Stäben enthält, die in einer Bronze-Extrudierhüllc angeordnet sind, wobei der Rohdraht evakuiert und an beiden Enden abgedichtet wird, bevor er extrudiert oder gezogen wird. Die Technik dieser Vorgehensweise ist beispielsweise in der US-PS 36 18 205 beschrieben. Bei einem Rohdraht dieser bevorzugten Ausführungsform einschließlich der Vielzahl von Strängen oder Fasern einer intermetallischen Supraleiter-Legierung vom Typ Il in einer Bronzematrix werden zunächst hexagonale Metallstäbe geformt, die ein Element des herzustellenden supraleitenden Materials enthalten. Insbesondere enthalten die Stäbe einen Zentralkern des metallischen Elementes, welches in einer den Kern umgebenden Rohranordnung aus einer Bronzelegierung eingebettet ist, beispielsweise in Kupfer, und das andere Element des Supraleiters.

Unter der Annahme, daß die herzustellenden Supraleiter-Stränge beispielsweise V₃Ga sind, bestehen die Stäbe aus einem Kern aus Vanadium, der von einer rohrförmigen Umhüllung aus Ga-Bronze wie Kupfer mit etwa 15% Gallium umgeben ist Eine Vielzahl solcher Stäbe sind somit dicht gepackt (die Stäbe sind zunächst in eine hexagonale Form gebracht), und zwar innerhalb der sie umgebenden Extrudierhülle, so daß der sich ergebende Rohdraht folgendermaßen aufgebaut ist: Er besteht beispielsweise aus Vanadium-Stabkernen, die

von einer Matrix aus Ga-Bronze umgeben sind. In ähnlicher Weise besteht dann, wenn beispielsweise Nb₃Sn hergestellt werden soll, der Rohdraht im wesentlichen aus sich in Längsrichtung erstreckenden Niob-Elementen, die von einer Matrix aus Sn-Bronze umgeben sind.

Rohdrähte der oben beschriebenen Art können zunächst bei verhältnismäßig hohen Temperaturen extrudiert werden, beispielsweise im Bereich von etwa 500⁰C und können dann bei Raumtemperatur auf einen mittleren Durchmesser kaltgezogen werden, wonach der Draht auf den endgültigen Durchmesser heißgezogen wird. Die Bedingungen für das Ziehen und das angewandte Verfahren werden in den nachfolgenden Beispielen erläutert:

Beispiel I

Ein extrudierter Rohdraht mit einem Durchmesser von etwa 26,67 mm mit 110 Adern aus Vanadium in einer Matrix aus Gallium-Bronze (etwa 15 Gew.-% Ga) wurde auf einen Durchmesser von etwa 5,21 mm kaltgezogen, und zwar unter Anwendung einer Querschnittsverminderung von etwa 13 bis 20% pro Ziehvorgang. Die Verfestigung der Matrix erforderte ein Glühen in einer Argon-Atmosphäre über eine Stunde bei 500⁰C, und zwar nach jeweils 2 oder 3 Ziehvorgängen.

Der Draht mit einem Durchmesser von etwa 5,21 mm wurde dann nach dem erfindungsgemäßen Verfahren und nach folgendem Zeitplan auf etwa 0,203 mm gezogen:

(a) Heißziehen auf etwa 1,829 mm Ziehtemperatur 200-221⁰C, in einer Argon-Atmosphäre über eine Stunde bei 500°C geglüht;

(b) Heißziehen auf 0,635 mm dieselbe Ziehtemperatur und derselbe Glühzyklus wie in (a);

(c) Heißziehen auf etwa 0,254 mm, dieselbe Ziehtemperatur und derselbe Glühzyklus wie in (a);

(d) Heißziehen auf etwa 0,203 mm, Ziehtemperatur 200-221⁰C.

Proben dieser Drähte mit einem Durchmesser von etwa 0,203 mm und einer V- und Ga-Bronze-Matrix wurden bei 600⁰C über 3,4, 5,6, 7 und 11 Tage in einer Argon-Atmosphäre geglüht, um die gewünschte intermetallische Verbindung V₃Ga auf dem Umfang jedes Stranges oder jeder Faser zu erzeugen. Die Reaktionszeit von 5 Tagen lieferte die beste Leistung, insbesondere einen kritischen Strom von 11,17 Ampere bei 79 Kilogauß.

Um die kritische Stromdichte zu bestimmen, war eine exakte Ausmessung der V₃Ga-Reaktionszone erforderlich. Dieses Gebiet wurde aus Planimetermessungen abgeleitet, die auf Mikrophotographien des mittleren Bereiches und des Randbereiches eines Querschnittes dieses Drahtes mit etwa 0,203 mm Durchmesser durchgeführt wurden. Die V₃Ga-Reaktionszone wurde als die Differenz zwischen der gesamten Strangquerschnittsfläche und derjenigen Querschnittsfläche ermittelt, auf welcher keine Reaktion stattgefunden hatte. Durch Multiplikation der Reaktions-Querschnittsfläche mit der Anzahl der Stränge oder Adern im Draht wurde die gesamte VsGa-Reaktionszonenfläche bestimmt. Um die kritische Stromdichte für einen speziellen Magnetfeldpegel zu bestimmen, ist der kritische Strom bei diesem Pegel durch die gesamte V₃Ga-Reaktionszonen-Querschnittsfläche zu teilen.

Durch Anwendung dieses Verfahrens sind die supraleitenden Eigenschaften dieses Drahtes, welche am Siedepunkt des Heliums bei 79 Kilogauß gemessen wurden, ein kritischer Strom (Ic) von 11.17 Ampere und eine kritische Stromdichte (Jc) von 4,31 ■ 10' Ampere/cm².

Beispiel II _2J

Ein Draht mit einem Durchmesser von etwa 5,21 mm wie in Beispiel I oben (d. h. aus einem Rohdraht mit etwa 26,67 mm Durchmesser kaltgezogen) wurde nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Einhaltung des folgenden Zeitplans auf etwa 0,330 mm gezogen:

(a) Heißziehen auf etwa 1,448 mm, Ziehtemperatur 200-218⁰C, geglüht in einer Argon-Atmosphäre während einer Stunde bei 500°C;

(b) Heißziehen auf etwa 0,495 mm, dieselbe Ziehtemperatur und derselbe Glühzyklus wie in (a);

(C) Heißziehen auf etwa 0,330 mm, Ziehtemperatur 200-218°C. ,

Proben dieses Drahtes wurden geglüht, und zwar nach dem Aufwickeln auf Graphitspulen, die zu Prüfzw ecken verwendet wurden, und wurden im «o Vakuum über 120 Stunden bei 600°C geglüht, um die intermetallische Verbindung V₃Ga auf dem Umtang jedes Stranges oder jeder Ader zu bilden. Nach dieser Hochtemperatur-Reaktion wurde eine Prüfung am Siedepunkt des Heliums durchgeführt

Die kritische Stromdichte wurde wiederum aus Planimetermessungen ermittelt wie es oben im Beispiel I erläutert wurde. _ ,. _A-

Die supraleitenden Eigenschaften dieses Drahtes die am Siedepunkt des Heliums gemessen wurden, waren 5" folgende:

(a) bei 79 Kilogauß ein kritischer Strom (Ic) von23 Ampere und eine kritische Stromdichte (Jc) von ^ 4,9 · W Ampere/cm²;

(b) bei 40 Kilogauß ein kritischer Strom (Ic)' "*^l Ampere und eine kritische Stromdichte (Jc) von 8.7 - ΙΟ* Ampere/cm².

Beispiel IU

Obwohl für die meisten praktisch« dungsfäüe ein supraleitender Draht am Vielfachaderanordnung bevorzugt ^£j£ indem in einer Induktionsschmelze reines Zinn und Kupfer mit besonders hoher Leitfähigkeit in einem Graphitrohr in einer Argon-Atmosphäre geschmolzen wurden, indem weiterhin ein Niob-Stab in die Mitte des Rohres eingeschoben und die Gesamtanordnung abgekühlt wurde. Nachdem der feste Bronze-Stab zonenweise erneut zum Schmelzen gebracht wurde, um Blasen und Hohlräume zu beseitigen, wurde ein Stab mit einer Länge von etwa 22,1 cm und einem Durchmesser von etwa 14,859 mm erreicht. Der Rohstab wurde bei 500⁰C während 2 Stunden in Argon homogenisiert und in Wasser abgekühlt. Er wurde dann bei 100 bis 110° C von 14,859 mm auf 3,556 mm im Durchmesser heißgezogen, wobei jeweils bei etwa 6,934 mm und etwa 3,556 mm geglüht (und abgekühlt) wurde. Die dabei hergestellten Proben wurden dann bei 200⁰C von etwa 3,556 mm auf etwa 0,25 mm im Durchmesser heißgezogen, wobei bei etwa 0,5 mm geglüht wurde, und die Proben wurden dann für eine Hochtemperatur-Reaktion auf Graphitspulen gebracht. Verschiedene Proben wurden dann bei 900° C über 6, 5, 8 und 10 Stunden in einer Argon-Atmosphäre gehalten, um die gewünschte intermetallische Verbindung Nb₃Sn auf dem Umfang jedes Stranges oder jeder Ader zu erzeugen. Diese Proben hatten kritische Ströme von 1,36, 2,07 und 3,51 Ampere bei 79 Kilogauß.

Gute Ergebnisse werden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren erreicht, wenn die Ziehtemperaturen oberhalb von 100° C liegen. Wenn das aus vielen Strängen oder Adern zusammengesetzte Produkt V₃Ga ist, liegt ein bevorzugter Arbeitsbereich zum Ziehen zwischen etwa 200° und 300°C, obwohl in der Tat höhere Temperaturen verwendet werden können. Wenn das zusammengesetzte Produkt Nb₃Sn sein soll, so hat sich eine Ziehtemperatur von mehr als 100⁰C als ausreichend erwiesen. Vor dem Ziehen wird der Draht vorzugsweise auf einer Temperatur in der Nähe derjenigen Temperatur vorgeheizt, bei welcher er gezogen werden soll. Dies kann in beliebiger bekannter Art erfolgen, beispielsweise durch die Verwendung einer Induktionsheizung über eine Induktionsspule, indem der Draht durch eine entsprechende Strahlungsröhre gezogen wird oder durch ähnliche Verfahren. Ein Faktor, welcher die obere Temperaturgrenze für das erfindungsgemäße Verfahren beherrscht ist die Stabiii tat des Drahtzieh-Schmiermittels, welches während des Heißziehens verwendet wird. Wenn beispielsweise ein Tieftemperatur-Schmiermittel verwendet wird, beispielsweise ein Schmiermittel auf Ölbasis, so sind diese Schmiermittel bis oberhalb von 300⁰C beständig. Deshalb müßte aus ersichtlichen Sicherheitsgründen die Heißziehtemperatur unterhalb dieser Temperatur liegen. Durch die Verwendung von Hochtemperatur-Schmiermitteln wie Graphit oder Molybdändisulfid können jedoch Ziehtemperaturen bis zu etwa 6OO⁰C verwendet werden. Deshalb ist die Auswahl eines entsprechenden Schmiermittels für den jeweiligen Ziehvorgang ein bestimmender Faktor zur Festlegung der Temperatur, bei welcher das Heißziehen durchgeführt wird.

Ein kommerzielles Schmiermittel auf Fettsäurebasis wurde durch Zusatz von 5% MoS₂ modifiziert Diese

erfadungsgemäße Verfahren nic

tang von Vieliachadera beschränkt

Nach dem vorliegenden Beispiel wurde J^J^s

oft einer einzigen Ader oder einem OfSf¹^fS

Niob in 10% Sn/ and θβ% Kupfer ab Matrix bergesaan.

fläche, und das Schmiermittel schien sich zu zersetzen. Es ist sehr wahrscheinlich, daß durch Erhöhung der Menge an M0S2 eine höhere Ziefatemperatnr verwendet

«09582/106

werden könnte.

In bezug auf die Bildung von Haftbereichen wird jedoch angenommen, daß das Heißziehen die Bildung solcher Bereiche nicht beeinträchtigt Es ist bekannt, daß sich Haftbereiche als Ergebnis von Gitterfehlstellen bilden, welche durch Kaltverformung erzeugt werden. Da die Einlagen oder Einsätze aus Niob und Vanadiumstäben eine wesentlich höhere Zugfestigkeit aufweisen als das Matrixmaterial, könnte ein Vorgang, der für die Matrix als HeiBbearbeitung gelten müßte, für die Einlagen oder Einsätze noch als Kaltbearbeitung gelten. Deshalb werden in den Einsätzen oder Einlagen noch Haftbereiche erzeugt Sobald sie gebildet sind, bleiben diese Haftbereiche als Gitterfehlstellen in der entsprechenden Behandlung erhalten, und zwar auch beim Heißziehen und bei einer Hochtemperatur-Diffusion.

Es ist keine exakte metallurgische Theorie bekannt

welche den Erfolg der Erfindung erklären könnti Jedoch läßt sich die Wiederherstellung der Dehnbarkei durch Heißziehen mit dem auftretenden Effekt vermin derter Verfestigung am besten als eine Form de Regenerierung oder Erholung erklären. Unter Regene riening oder Erholung wird gemäß Seite 10 des A.S.V Metals Handbook (1948) die Aufhebung von Restspan nungen durch lokalisiertes plastisches Fließen al Ergebnis von Glühvorgängen bei niedrigen Temperatu

ίο ren verstanden. Dies wird auf kaltverformte Metall· angewandt ohne daß die Kornstruktur oder di< Festigkeitseigenschaften wesentlich geändert werden Der Effekt der Regenerierung oder Erholung besteh darin, daß Restspannungen, welche durch Kaltbearbei tung hervorgerufen waren, stark vermindert werden, se daß dadurch zusätzliche mechanische Arbeit ermöglich! wird, ohne daß ein aufwendiges Glühen angewandi wird.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Herstellung eines unterteilten, supraleitenden Drahtes mit einem Hoehfeld-Typ-11-supraleitenden Strang, der in einer leitenden metallischen Matrix aus normalem Material eingebettet ist. indem man einen zusammengesetzten Körper herstellt, bei dem der Stab von der Matrix aus normalem Material umgeben ist, wobei der Stab ein Metall aufweist, welches nach einer Hochiciiipcraturreaktion mit einer Komponente der Matrix einen Hochfeld-Typ 11 -Supraleiter darstellt, diese Zusammensetzung auf einen mittleren Durchmesser bringt und anschließend durch mehrmaliges Ziehen auf einen endgültigen Durchmesser bringt, und danach den Draht einer Hochtemperaturreaktion aussetzt, um eine Komponente der Matrix in den Stab eindiffundieren zu lassen und auf diese Weise den Supraleiter im Stab /u erzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß die Querschnittsvermindcrung ausschließlich durch Heißziehen oberhalb 100"C erfolgt und pro Ziehvorgang eine Querschnittsverminderung um etwa 15 bis 20% vorgenommen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Slab ein Metall aufweist, welches eine Hochfcld-Typ-ll-IntermetallVerbindung darstelli. und /war nach der Hochtemperalur-Reaktion mit einem metallischen Element in der Matrix.

3. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß der Stab Niob und/oder Vanadium enthält.

4. Verfahren nach citv.'in der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn/eichnei. daß eine Vielzahl von Stäben verwendet wird, wodurch ein mehradriger Supraleiter gebildet wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe Vanadium aufweisen und daß die Matrix eine Bronze ist, welche Gallium als I louptlegicrungselemcni aufweist.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Bronze etwa 15 Gewichtsprozent Gallium enthalt.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfeld-Typ-11-Supraleiter VjGa ist.

8. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Stäbe Niob aufweisen und daß die Matrix eine Bronze ist. welche Zinn als Hauptlcgierungsclemcnt enthält.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Bronze etwa 10 Gewichtsprozent Zinn enthält.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Hoihfeld-Typ-II-Supralciter Nb)Sn ist.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißziehen bei einer Temperatur im Bereich von 100 bis 600"C erfolgt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Heißziehen bei Temperaturen im Bereich von über 100⁰C bis 300°C erfolgt.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Glühen der Zusammensetzung, welche heißgezogen wird, nicht häufiger als nach jeweils 10 Zieh vorgängen erfolgt.