DE2620271A1 - Verfahren zur herstellung eines nb tief 3 sn-stabilisierten verbund- supraleiters - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines nb tief 3 sn-stabilisierten verbund- supraleiters

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DE2620271A1 DE19762620271 DE2620271A DE2620271A1 DE 2620271 A1 DE2620271 A1 DE 2620271A1 DE 19762620271 DE19762620271 DE 19762620271 DE 2620271 A DE2620271 A DE 2620271A DE 2620271 A1 DE2620271 A1 DE 2620271A1
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h 5 X976 Tokyo Shibaura Electric Company Limited und _* £
Showa Electric Wire & Cable Company Limited
Verfahren zur Herstellung eines Nb„Sn-stabilisierten Verbund-Supraleit ers
Gegenstand dieser Erfindung ist ein Verfahren zur Herstellung eines NboSn-stabilisierten Verbund-Supraleiters ο
Bei der Herstellung eines stabilisierten Supraleiters, der in einem Solenoiden zur Erzeugung von Magnetfeldern hoher Feldstärke Verwendung finden soll, wird allgemein üblich so verfahren, daß neben dem Supraleiter eine nicht supraleitende Halterung, die eine sehr gute Wärmeleitfähigkeit und eine sehr gute elektrische Leitfähigkeit besitzt, angeordnet wird und dann ein guter thermischer Kontakt zwischen diesen Stoffen herbeigeführt wird,, Zur Herstellung von Verbund-Supraleitern mit einer dem Gefüge A I5 entsprechenden intermetallischen oder Halbleiterkristallisierung , beispielsweise als Nb„SN, wird ein rohrartiger Niobiummantel, der eine feste Lösungslegierung aus Kupfer und Zinn enthält, derart in eine Kupfermatrix hoher Leitfähigkeit eingebettet, daß sich ein Verbundkörper ergibto Dieser Verbundkörper wird sodann zur Erzielung der gewünschten Abmessung einem Verfahren zur Verringerung des Querschnittes unterworfen, wobei der Verbundkörper zu einem gezogenen Drahtprodukt wird, das seinerseits wiederum in einem Wärmebehandlungsvorgang unterworfen wird, wobei in einer Diffundierungsreaktion das Nb„Sn entsteht.
Die konventionellen Herstellungsverfahren weisen jedoch Nachteile auf. ¥eil die konventionell für den Kern verwendeten Zinn-Kupfer-Legierungen mehr als 89 $ Atomgewichts einheit en Zinn aufweisen, bestehen in den mechanischen Eigenschaften oder Festigkeitseigenschaften
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des Niobium und der Zinn-Kupfer-Legierungen große Unterschiede ο So hat beispielsweise Niobium eine Härte von Hv = 180, während demgegenüber eine Zinn-Kupfer-Liegerung eine Härte hat, deren Wert Hv = 15 isto Fird eine Zinn-Kupfer-Legierung, die mehr als 80 °/o Atomgewichtseinheiten Zinn enthält, in ein Niobium-Rohr gegeben, wird dieses Rohr sodann einem Querschnittsminderungsverfahren - (doho einem Drahtumwandlungsverfahren) - unterworfen, dann wird wegen der Unterschiede in den Festigkeitseigenschaften der Zinn-Kupfer-Legierung und des Niobium der Durchmesser des Niobium-Rohres leicht unglichmäßig, wobei es zu Brüchen und Rissen an den Stellen kommen kann, an denen die Wandstärke gering ist« Deshalb sind der Umwandlung in einem dünnen Draht Grenzen gesetzt. Erihält andererseits aber die Zinn-Kupfer-Legierung Zinn in einem Anteil von ungefähr 7 bis 80 °fo Atomgewichts einheit en, dann führt die fehlende Verformbarkeit dazu, daß die Legierung innerhalb des Niobiummantels sich in pulverartige Körnungen umsetzt, was wiederum zu einem Bruch führen kann. Daraus folgt, daß die Verwendung von Zinn-Kupfer-Legierungen mit einem Zinn-Anteil von mehr al 1J °/o Atomgewichtseinheiten zu großen Schwierigkeiten bei der Herstellung von Verbund-Supraleitern geführt haben„ Damit aber werden normalerweise Kupfer-Zinn-Legierungen, die weniger als 7 °/° Atomgewichts einheit en Zinn enthalten, (Bronze), verwendet, um Nb^Sn-Supraleiter durch Anwendung eines Feststoff-Diffundierungsprozesses herzustellene
¥ird demgegenüber eine Zinn-Kupfer-Legierung verwendet,
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deren Zinn-Anteil kleiner als 7 °/o Atomgewichtseinheiten ist, dann ist diese formveränderungsfähig, so daß eine Kaltbearbeitung möglich ist„ Die Kaltverfestigung ist jedoch so groß, daß mit dieser Legierung durch Kaltverformung oder Kaltbearbeitung nur eine Querschnittsminderung von rund 50 °/o erzielt -werden kann,, Das aber bedeutet, daß in der Praxis die Herstellung eines verwendbaren Verbund-Supraleiters mehrere wiederholte Bearbeitungs-und Erwärmungsstufen erforderlich s ind „
Eine andere Schwierigkeit bei der Verwendung von Kupfer-Zinn-Legierungen mit einem Zinn-Anteil von mehr als 25 °/o Atomgewichtseinheiten betrifft die zur Bildung des Nb„Sn im Zinn und im Niobium ablaufende Reaktion,, Man hat festgestellt, daß bei der zur Bildung des Nb_Sn erforderlichen Reaktionstemperatur (7OO - 900 C) die Kupfer-Zinn-Legierung in die Flüssigkeitsphase übergeht, wobei die durch die Reaktion zwischen der Kupfer-Zinn-Legierung und dem Niobium geformte Nb„Sn-Schicht ungleichmäßig wird, was zur Folge hat, daß das Nb„Sn als Inseln (oder als Klumpen) in der Kupfer-Zinn-Legierung gelöst ist, und zwar derart, daß in der Längsrichtung des entstehenden Supraleiters Unterbrechungen entstehen,,
Ziel dieser Erfindung ist die Schaffung eines verbesserten Verfahrens zur Herstellung eines Supraleiters, bei dem intermittierende Wärmebehandlungen nicht erforderlich sind, beispielsweise eines Verbund-Supraleiters der A 15-Ausführung, der stabilisiert ist, beispielsweise Nb„Sn, das erzielt werden kann und eine hohe kritische Stromdichte aufweist0
1 Zu dem mit dieser Erfindung geschaffenen Verfahren zur
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Herstellung eines Verbund-Supraleiters gehören die nachstehend angeführten Einzelschritte:-
(a) Herstellung eines Schichtkörpers aus Niobium oder aus einer Niobiumlegierung als erstem Teil, aus einer Legierung auf Kupfer-Zinn-Basis als zweitem Teil, sowie aus einem Kupferteil der zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil angeordnet ist,
(b) Den Schichtkörper in einem engen Kontakt mit einer Matrix oder einer Grundmasse zu bringen, die aus einem Material mit guter thermischer Leitfähigkeit und guter elektrischer Leitfähigkeit besteht, und zwar derart, daß ein Verbundkörper entstehto
(c) Beim Schichtkörper unter Anwendung eines geeigneten Verfahrens eine Querschnittverringerung herbeizuführen.
(d) Erwärmung oder Wärmebehandlung des nunmehr einen verringerten Querschnitt aufweisenden Verbundkörpers. Damit berührt im Schichtkörper eine Fläche des Niobiums oder der Niobiumlegierung eine Legierung auf Zinn-Basis über eine zwischenliegende Kupferschicht, während die andere Seite des Niobiums oder der Niobiumlegierung sich im Kontakt mit einem hochleitfähigen Material befindet, beispielsweise mit Kupfer, mit Aluminium oder mit einer Kupfer-Aluminium-Le gierung 0 Die Querschnittsverminderung des Schichtkörpers kann durchgeführt werden durch Ziehen, durch Extrudieren oder durch ¥alzen. Durch die Wärmebehandlung wird das Zinn dazu veranlaßt aus der Zinnlegierung heraus und in das Kupfer hinein zu diffudieren, wobei sich eine Kupfer-Zinn·^ Legierung ergibt, die dann eine Reaktion zwischen
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dem Niobium und dem Zinn herbeiführto so daß auf diese ¥eise eine intermetallische supraleitende Verbindung entstellte
Bei einem bevorzugten Verfahren zur Herstellung von beispielsweise einem stabilisierten und einadrigen Nb„Sn-Supraleiter besteht der erste Schritt in der Herstellung eines Schichtkörpers, der sich zusammensetzt aus einem mit Kupfer umantelten Kern auf der Basis einer Zinn-Legierung und aus einem Niobiumrohr, das mit einem verformbaren und geschmeidigem Material umgeben ist, welches eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweist«, Die auf Zinnbasis eingestellte Legierung und das Niobiumrohr sind dabei zueinander koaxial angeordnet und ausgerichtete Die auf Zinnbasis eingestellte Legierung besteht aus Zinn und einem oder mehreren anderen Elementen, beispielsweise Zn, Si, Sb, Pb, Al, Cu, Ga und Ge0 Diese Elemente werden zur Erhöhung der Festigkeit des Zinns zugeschlagen« Die Verformbarkeit oder die Dehnbarkeit der Legierung sollte jedoch auf einen Wert gehalten werden, der über 20 °/o liegto Damit aber ist die zulässige Konzentration dieser Element in gewisser Weise eingeengte Und im Hinblick auf die Bildung des Nb„Sn gilt: je geringer die Konzentration der Legierungselemente, desto besser ist dies. Aufgrund dieser Überlegungen ist eine optimale Konzentration gewählt worden, beispielsweise eine Konzentration von 15 °/o Atomgewicht einheit en Zn und von 8 °[o Atomgewicht einhexten Cu für Sn-Zn-Legierungen und Sn-Cu-Liegierungerio Vorzugsweise besteht die auf Zinn-Basis eingestellte Legierung aus mindestens 80 °/o Atomgewicht einheit en Sn β
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Diese Erfindung wird nachstehend nun anhand des mit Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispieles (der mit Zeichnung dargestellten Ausführungsbexspiele) näher erläutert«, Die Zeichnung zeigt in:-
Fige 1 Eine fragmentarische und perspektivische Darstellung eines Verbundkörpers oder Schichtkörpers, der nach einem der Einzelschritte des mit dieser Erfindung geschaffenen Verfahrens geformt worden isto
Fig. 2 Einen schematischen und unvollständigen Schnitt durch einen Verbundleiter, der unter Verwendung von mehreren Schichtkörpern der mit Fig„ 1 wiedergegebenen Ausführung geformt und hergestellt worden ist und auf dem Verfahren dieser Erfindung beruhte
Figc 3 Eine fragmentarische und schematische Darstellung einer anderen Ausführung eines Verbundkörpers oder Schichtkörpers aufgrund eines Einzelschrittes des mit dieser Erfindung geschaffenen Verfahrens„
Wie aus Figo 1 zu erkennen ist, besteht ein Schichtkörper 1 aus einem Zinnlegierungskern 2, aus einem diesen Zinnlegierungskern 2 umschließenden Kupfermantel sowie aus einem Niobiurarohr 4, das den Zinnlegierungskern 2 und den Kupfermantel umschließt a Diese Konstruktion wiederum ist umschlossen von einem äußeren Kupf©rmantel5, der eine Kupfermatrix darsteilt, Statt des Kupfers kann aucii Aluminium oder eine Kupfer·= Aluminium-Legierung als Werkstoff der Matrix verwendet
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werden, das eine gute thermische Leitfähigkeit und eine gute elektrische Leitfähigkeit hat.
Der sich in dem äußeren Kupfermantel 5 befindliche Schichtkörper 1 wird sodann einem Drahtziehverfahren unterworfen, damit ein guter mechanischer Kontakt zwischen den Bestandteilen entstehen kann, beispielsweise zwischen dem Kupfermantel 5 und dem Niobiumrohr 4, zwischen dem Kupfermantel 3 und dem aus einer Zinn-Kupfer-Legierung bestehenden Kern 2, um dadurch ein drahtförmiges Produkt mit dem jeweils gewünschten Durchmesser als Ergebnis solcher Bearbeitungsschritte zu erzieleno
Gemäß dieser Erfindung können stabilisierte, mehradrige Supraleiter aus den mit Figo 1 wiedergegebenen Schichtkörpern hergestellt werden,, Bei deren Herstellung werden mehrere der Schichtkörper 1, (beispielsweise mehrere Dutzend bis mehrere Tausend), in einer Kupfermatrix 7 derart zusammengefaßt, daß ein mehradriger Schichtkörper 6 entsteht. Auch dieser Schichtkörper 6 wird im Drahtziehvorgang zu einer kompakten Konstruktion hergestellt, bei der ein enger Kontakt zwischen jedem einzelnem äußeren Kupfermantel 5 und der Kupfermatrix 7 gewährleistet ist, wie dies mit Fig. 2 dargestellt iste
Auf Wunsch kann der Schichtkörper so gewalzt werden, daß ein kompaktes ¥alzband 8 entsteht, wie dies mit Fig. 3 wiedergegeben ist«
Eine Alternativausführung ist mit dem Schichtkörper mit Fig., h dargestellte Dieser Schichtkörper 10 besteht aus einem Kupferkern 11, der sich in einem Niobiumrohr
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befindet«, Das Niobiumrohr 12 ist von einem Kupfermantel 13 umgeben, der sich seinerseits wiederum innerhalb eines Rohres l4 aus einer Zinn-Kupfer-Legierung befindet ο Die derart entstandene Schichtkonstruktion ■wird sodann von einer Matrix aus Kupfer oder aus einem anderen Werkstoff umschlossen, das/der eine gute thermische und elektrische Leitfähigkeit aufweise, wie dies beispielsweise bei Aluminium oder einer Aluminium-Kupfer-Legierung der Fall isto Zumindest eine Länge des Schichtkörpers 10 wird sodann eingebettet in eine Matrix 9 mit einer guten thermischen und elektrischen Leitfähigkeit und dann im Querschnitt verringert, damit der mit Fig. k dargestellte mehradrige Verbundkörper 7 entstehen kanno
Als Rohstoff für die Niobiumrohre k oder 12 wird vorzugsweise Niobium verwendet, das im Elektronenstrahl geschmolzen wird und einen Reinheitsgrad von mindestens rund 99ο8 °/o hat«, Alternativ aber können die Niobiumrohre K oder 12 hergestellt werden aus einer Niobiumlegierung mit einem oder mehreren anderen Elementen, beispielsweise mit Zirkonium, zur Verbesserung der kritischen Stromdichte von Nb-Sn0
Was die Kupferrohre 3 und 13 sowie die Kupfermatrix 5 und 7 betrifft, so sind keine besonderen Beschränkungen vorgegebene Sauerstoff-freies Kupfer mit einer guten elektrischen Leitfähigkeit und einer guten Verformbarkeit kann verwendet werden,, Statt Kupfer ist es auch möglich, für die Matrix ein sehr reines Aluminium oder eine Kupfer-Aluminium-Legierung, dessen/deren elektrische Leitfähigkeit und Wärmeleitfähigkeit gut
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ist, zu verwenden.
An Stelle des im wesentlichen reinen Kupfers und des im wesentlichen reinen Niobiums können Legierungen dieser Metalle mit einem oder mehreren weiteren Elementen für die Kupfermäntel 5 oder 13 und für die Niobiumrohre 4 oder 12 unter der Voraussetzung verwendet werden, daß durch die jeweiligen Mengen dieser Legierungselemente die wünschenswerte Kaltverformbarkeit der Schichtkörper und Schichtkonstruktionen nicht beeinträchtigt wirdo So kann beispielsweise das für den Kupfermantel 3 verwendete Kupfer ersetzt werden durch eine Legierung mit einem anderen Element, beispielsweise mit Nickel, um die kritische Stromdichte des Nb„Sn zu erhöhen«
Nach dem Drahtζiehvorgang oder auf Wunsch nach dem Walzvorgang wird das Produkt einer Wärmebehandlung unterworfen,, Diese Wärmebehandlung verursacht, daß der Zinn aus der Zinnlegierung heraus in das Kupfer diffundiert, dort eine Kupfer-Zinn-Legierung entstehen läßt und das Niobium durch eine Reaktion an der Übergangsfläche zwischen Niobium und Kupfer in das supraleitende Nb„Sn umwandelte Bei der Wärmebehandlung wird das Produkt für die Dauer von rund 2 Stunden bis rund 100 Stunden auf einen Temperaturbereich zwischen rund 600°C bis rund 75O°C erwärmt. Während der Wärmebehandlung sollten Temperaturen, die 7-55 übersteigen vorzugsweise vermieden werden,,
Wie aus dem nach Fig„ 2 hergestellten Supraleiter zu zu erkennen ist, bildet der Kupfermantel 3 den Übergang zwischen dem Niobiumrohr k und dem aus einer Zinnlegierung
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bestehenden Kern 2. Dieser Kupfermantel 3 verringert somit den Unterschied in den mechanischen Eigenschaften dieser beiden Konstruktionselemente und ermöglicht praktisch dadurch den Drahtziehvorgang und den Falzvorgang. Um mehradrige Nb„Sn-Supraleiter mit einem kleinsten Außendurchmesser von 10 /um zu erhalten, ist das Vorhandensein des Kupfermantels 3 absolut notwendige Darüber hinaus wirkt das Kupfer bei der Bildung des Nb„Sn als Katalysator, indem es die für den Pail von Niobium-Zinn-Reaktionen erforderlichen Temperaturen von 800°C bis 900°C für diesen Fall auf 600°C bis 75O°C verringert und dadurch wiederum auch die Reaktionszeit verkürzte
Die Verwendung einer Zinnlegierung neben Kupfer und Niobium - und zwar in der von dieser Erfindung vorgegebenen geometrischen Konfiguration - benötigt keine zusätzlichen ¥ärmebehandlungsvorgänge zwischen den Kaltverformungsvorgängen„ Damit aber werden Zeiten und Kosten für die Herstellung gegenüber den bisher bekannten konventionellen Verfahren beträchtlich herabgesetzte
Die mittlere Konzentration einer Kupfer-Zinn-Legierung, die sich aus der Kupferschicht während der Anfangsstufe der Wärmebehandlung bildet, läßt sich dadurch leicht kontrollieren, daß die Zinn-Konzentration der Zinnlegierung richtig eingestellt und die Fandstärke des Kupfermantels richtig eingehalten wirdo Bekannt ist, daß sich die kritische Stromdichte des Nb Sn mit der Zinn-Konzentration in der Kupfer-Zinn-Legierung erhöht, die ihrerseits wiederum mit dem Niobium in Reaktion geht. Bisher ist jedoch noch nicht möglich gewesen eine Verbundkonstruktion von Nibium herzustellen, bei denen die Konzen-r
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tration der Zinn-Legierung größer ist als 7 °/° Atomgewicht einheit en, und zwar -wegen der vorerwähnten Schwierigkeiten in der mechanischen Bearbeitung und Verformung. Mit dieser Erfindung wird diese Schwierigkeit beseitigt. Darüber hinaus bietet diese Erfindung noch den Vorteil eines Nb Sn-Leiters mit hohen kritischen S tr omdicht en o
Die kritische Stromdichte von Nb„Sn verändert sich im wesentlichen mit der Dicke der Nb„Sn-Schicht, die mit den Diffusions-Reaktionsprozessen hergestellt wird. Dabei gilt, daß je dicker die Nb^Sn-Schicht, desto niedriger die kritische Stromdichteo Mit dieser Erfindung kann jedoch eine dicke Nb„Sn-Schicht hergestellt werden, die gegenüber jenen, die nach den konventionellen Verfahren hergestellt werden, eine höhere kritische Stromdichte aufweistβ So läßt beispielsweise ein Niobiumrohr mit einer Wandstärke von h /Um nach einer 25
ο Stunden dauernden Wärmebehandlung bei 7OO C eine 2 /um dicke Nb„Sn-Schicht entstehen, die bei h Tesla eine
6 2 kritische Stromdichte von 2 χ 10 A/cm führen kann,, Ein weiteres Beispiel:- ein Niobiumrohr mit einem größeren Innendurchmesser und einer größeren Wandstärke bildet bei einer 100-stündigen Wärmebehandlung bei 700°C eine Nb„Sn-Schicht die 9,5 /um dick. ist.
Die Schicht von Nb-Sn die bei einem konventionellen Verfahren entsteht - und zwar nach einer 100-stündigen Wärmebehandlung bei einer Temperatur von 7OO C - hat eine Dicke von nur 3,5 /um und führt eine krtische
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Stromdichte von k χ 10-^ A/cm „ Damit aber ist ein Vorteil für die Zinnlegierung bei der Bildung von Nb~Sn mit Kupfer als Katalysator gegeben.
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Der Reaktionsablauf zwischen dem Niobium und dem Zinn läßt sich über die Dicke des Kupfermantels und über die Zinnkonzentration in der Zinnlegierung kontrollieren„ Beim Reaktionsvorgang diffundiert Zinn in den Kupfermantel, so daß dort eine Zinn-Kuperlegierung entsteht ο Eine gleichmäßige und gleichförmige Nb„Sn-Schicht kann dann erzielt werden, wenn die Zinnkonzentration in der Zinnlegierung unter 25 °/o Atomgewichteinheiten liegtο
Während der Herstellung der mit Fig„ 1 und Fig. 2 dargestellten Verbund-Supraleiter bleibt das Zinn im Inneren der Niobium-Barrieren eingeschlossen, und zwar während des gesamten Fertigungsprozesses„ Weil das Kupfer oder das andere Matrixmaterial, das die Niobiumrohre umschließt durch ein Eindiffundieren von Zinn nicht verunreinigt wird, werden die thermische Leitfähigkeit und die elektrische Leitfähigkeit der Kupfermatrix auf einem hohen Wert gehaltene Der unter Anwendung dieses Verfahrens hergestellte Nb„Sn-Leiter ist gegen Flußsprünge stabilisierte Sein Spulenverhalten zur Erzeugung eines starken Magnetfelders ist zufriedenstellend, wie dies aus dem Test einer kurzen Probe zu erwarten ist«,
In dem Verbund-Supraleiter nach Fig. 1 und Fig. 2 kann nach der Wärmebehandlung auf den einzelnen Adern eine Niobium-Schicht sein, die nicht in Reaktion gegangen ist. Diese äußere Schicht aus Niobium, das nicht in Reaktion gegangen ist, dient dazu, die Verluste zu verringern, wenn der Leiter mit Wechselstrom arbeitete Dies hat zur Folge, daß dies Restschicht aus Niobium die Kopplung zwischen den Adern bei Wechsel-
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strombetrieb unterbrichto
Zur weiteren Erläuterung dieser Erfindung sollen nun die nachstehenden Beispiele herangezogen werden:-
Beispiel 1
Verwendet wurde eine Kupfermatrix aus sauerstofffreiem Kupfer, dessen spezifischer elektrische Widerstand bei normaler Temperatur und be 4 K 150 betrug» Kupferbeschichtetes Zinn mit 8 °/o Gewichtseinheiten Kupferlegierung wurden in die Niobiumrohre gepackt, die einen Außendurchmesser von l6 mm und einen Innendurchmesser von 8 mm hatten,, 55 solcher Drahteinheiten wurden in die Matrix eingebettete Der Schichtkörper wurde sodann im Kaltziehverfahren zu einem 0,2 mm dünnen Draht geformt., in dem der Durchmesser der Niobiumrohre rund 8 /tun entsprach, während die Fandstärke dieser Niobiumrohre 2 /um betrug,, Das derart erhaltene drahtartige Material wurde in einem Erwärmungsprozeß für die Dauer von 25 Stunden auf eine Temperatur von 700 C erwärmt, wobei sich an den Innenwänden der Niobiumrohre eine 1,7 /um dicke Niobium-Zinn-Verbundschicht (Nb-Sn) bildete, woraufhin dann der Verbund-Supraleiter oder als Halbleiter ausgeführte Supraleiter fertiggestellt war, Diesem Verbund-Supraleiter wurde ein äußeres Magnetfeld von 4 Tesla zugeführt, wobei die kritische Stromdichte dieses Verbund-Supraleiters gemessen wurde, deren Wert mit 2 x 10 A/cm festgestellt und bestimmt worden ist«,
Beispiel 2
Ein drahtartiger Körper mit der in Fig. 1 ausgewiesenen Form und mit den dort angegegebenen Bestandteilen
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- jedoch mit einem anderen Außendurchmesser und mit einer anderen Fandstärke der Niobiumrohre - wurde für die Dauer von 100 Stunden während eines Erwärmungsvorganges auf eine Temperatur von 700 C erwärmt, wobei sich Niobium-Zinn-(Nb„Sn-) Vetoundschichten mit einer Dicke von 9» 5 '/um bildeten,, In diesem Falle betrug die kritische Stromdichte in einem Magnetfeld von 4 Tesla 8 χ 10 A/cm o
Nun, bei den bisher bekannten Verbund-Supraleitern betrug die Dicke der NiObXUm-ZXnTi-(NbOSn)-Verbundschicht bei einer niedrigen kritischen Stromdichte nur rund 3,5 ,/um , und zwar auch dann, wenn für die Dauer von 100 Stunden eine Erwärmungsbehandlung bei einer Temperatur von 700 C durchgeführt worden ist«
Ei P
Die Stromdichte betrug bespielsweise nur 4 χ 10 A/cm , und es ist klar, daß das mit Beipiel 2 erläuterte Produkt viel besser isto
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Claims (1)

  1. PATENTANWÄLTE F.W. HEMMERICH · GERD MÜLLER · D. GROSSE · F. POLLMEIER 72
    A^ ^.5.I9
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    Patentansprüche;-
    Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Supraleiters β Dieses Verfahren
    dadurch gekennzeichnet, daß zu ihm die nachstehend angeführten Einzelschritte gehören:-
    (a) Herstellung eines Schichtkörpers, der in seinem ersten Teil aus Niobium oder Niobiumlegierung besteht, in seinem zweiten Teil aus einer Zinnbasislegierung, wobei zwischen dem ersten Teil und dem zweiten Teil ein Kupferteil angeordnet ist.
    (b) Einsetzen dieses Schichtkörpers in engem Kontakt in eine Matrix aus einem Material mit guter thermischer und guter elektrischer Leitfähigkeit, so daß ein Schichtkörper entsteht;
    (c) Zuführen des Schichtkörpers zu einem Vorgang, der eine Querschnittsminderung verursachte
    (d) Zuführung des nunmehr im Querschnitt verminderten Schichtkörpers zu einem Erwärmungsvorgang.
    2«, Verfahren nach Anspruch 1,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper einen Kernraus Zinnlegierung aufweist, der von einem Kupfermantel umgeben ist, welcher seinerseits wiederum von einem Niobiumrohr umschlossen ist«,
    β Verfahren nach Anspruch 1,
    "^ dadurch gekennzeichnet,
    σ ■ I
    v- daß sich der Schichtkörper zusammensetzt aus:-
    ο, einem Kern eines Materials mit guter thermischer
    ° und guter elektrischer Leitfähigkeit; daß der Kern von einem Kupfermantel umgeben ist; daß dieser Kupfermantel seinerseits wiederum von
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    ο Verfahren nach Anspruch 1 bis 3» dadurch gekennzeichnet, daß der Schichtkörper für die Dauer von 2 Stunden bis 100 Stunden einer Wärmebehandlung bei einer Temperatur zwischen rund 600 C und rund 750 C zugeführt und uiferworfen wird,,
    5. Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Zinnbasislegierung um eine Legierung von Zinn mit mindestens einem Element handelt das ausgewählt worden ist aus Si, Sb, Pb, Al, Cu, Ga und Ge0
    6ο Verfahren nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Material mit der guten thermischen und der guten elektrischem Leitfähigkeit besteht aus Kupfer, Aluminium oder aus einer Kupfer-Aluminium-Legierung ,
    7β Verfahren nach Anspruch 3,
    dadurch gekennzeichnet, daß der Kern besteht aus Kupfer, Aluminium oder einer Kupfer-Aluminium-Legierungo
    8β Verfahren zur Herstellung eines Verbund-Supraleiters, der im wesentlichen entsprechend dem beschriebenen Ausführungsbeispiel unter besonderem Hinweis auf die Zeichnung dargestellt und beschrieben worden ist«,
    9. Verbund-Supraleiter, die nach dem Verfahren hergestellt worden sind, welches mit Anspruch 1 bis Anspruch 8 dargestellt und beschrieben worden ist.
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    - Ende -
DE2620271A 1975-07-31 1976-05-07 Verfahren zur Herstellung eines Nb3 Sn-stabilisierten Verbund- Supraleiters Ceased DE2620271B2 (de)

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JP50092529A JPS5216997A (en) 1975-07-31 1975-07-31 Processing method of multi-superconductor

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