DE2640382B2 - Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Supraleiters - Google Patents
Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten SupraleitersInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen stabilisierten Supraleiters, bei dem
ein supraleitendes Material mit einem normalleitenden Metall metallisch verbunden wird.
Mit der fortschreitenden Entwicklung der Supraleitertechnik besteht wachsendes Interesse, einen
sogenannten stabilisierten Supraleiter zu schaffen, d. h. einen Leiter, der in seinem Querschnitt einen relativ
geringen Anteil eines supraleitenden Materials und einen relativ großen Anteil eines elektrisch gut
leitenden Materials aufweist. Als Material mit supraleitenden Eigenschaften wird meistens Niob oder eine
Nioblegierung, als Material mit gut elektrisch leitenden Eigenschaften meist Kupfer oder Aluminium verwendet Die Kupferschichten bewirken eine Verminderung
der sogenannten magnetischen Flußsprünge und können auch als elektrisch normalleitende Parallelleiter
dienen, welche den im Supraleiter fließenden elektrischen Strom ganz oder teilweise übernehmen, wenn der
Supraleiter vom supraleitenden in den elektrisch normalleitenden Zustand übergeht. Wesentlich für
einen stabilisierten Supraleiter ist, daß die Kupfer- und Niobschichten fest und dauerhaft miteinander verbunden sind.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren anzugeben, mit dem es möglich ist, einen
rohrförmigen Supraleiter in einfacher und wirtschaftlicher Weise kontinuierlich herzustellen, bei dem der
Verbund zwischen der supraleitenden Schicht und der normalleitenden Schicht so fest ist, daß er weder bei der
Verlegung noch beim Transport oder im Betrieb zerstört wird und der darüber hinaus flexibel ist.
Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß gemäß der
Erfindung zunächst das supraleitende Material und das normalleitende Metall in Blechform durch Sprengplattieren plattiert, darauf der plattierte Supraleiter
zunächst kalt gewalzt ggf. mit Zwischenglühungen und bei einer Temperatur von mindestens 9000C weichgeglüht und abschließend der weichgeglühte bandförmige
Supraleiter zum Schlitzrohr geformt, längsnahtgeschweißt und gewellt wird. Es ist zwar bekannt, einen
metallischen Verbund zwischen zwei Metallen durch Sprengplattieren herzustellen (Chemie-Ing.-Techn.
1968, Seiten 806—810) jedoch lag es nicht auf der Hand,
dieses seit langem bekannte Verfahren zur Herstellung von rohrförmigen flexiblen Supraleitern anzuwenden.
Das Gleiche gilt für das sogenannte Wellmantelverfahren, welches sich zur Herstellung von Metallmänteln
für elektrische Kabel durchgesetzt hat (»Draht« Mai 1970, Seite 309), denn dieser Veröffentlichung ist
kein Hinweis entnehmbar, rohrförmige Leiter nach dem genannten Verfahren herzustellen.
Durch die Sprengplattierung wird eine feste mechani
sehe Verschweißung erzielt, die auf einem Ineinander-
dringen der verschiedenen Werkstoffe im Grenzflächenbereich beruht, wobei das nachfolgende Kaltwalzen den Verbund noch verbessert und das Blech zu
einem Band großer Länge verformt. Der Glühvorgang
macht die durch das Kaltwalzen aufgetretene Kaltverfestigung wieder rückgängig, so daß das Band mühelos in
einem kontinuierlichen Arbeitsgang zu einem Schlitzrohr geformt werden kann. Durch die abschließende
Wellung wird der rohrförmige Supraleiter flexibel.
Als besonders zweckmäßig haben sich als supraleitendes Material Niob oder eine Niobverbindung und als
normalleitendes Metall Kupfer oder Aluminium erwiesen. Niob und seine Verbindungen zeichnen sich durch
eine sehr hohe Sprungtemperatur aus, während Kupfer
und Aluminium insbesondere bei tiefen Temperaturen
als hervorragende elektrische Leiter dienen.
Die Erfindung ist anhand der in den Fig. 1 bis 4 schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher
erläutert Es, zeigt
F i g. 1 einen Schnitt durch das Vorwerkstück während des Plattierens,
F i g. 2 das anschließende Streckwalzen des Verbundmaterials,
Fig.3 das Herstellen eines Rohres aus dem
Fig.4 ein Supraleiterkabel mit einem Innnenleiter,
der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist.
Ein Kupferband 1 wird zunächst an einer Seite mittels
Sandstrahlen gereinigt, bzw. aufgerauht. Ebenso wird
mit einem Miobband 2 verfahren und beide Bänder mit ihren gereinigten Oberflächen unter einem Winkel
zueinander angeordnet. Das Verhältnis der Banddicken zueinander entspricht dem Verhältnis der supraleiten
den Schicht zur normalleitenden Schicht im fertigen
Supraleiter und sollte zwischen 1 :7 und 1 :10 liegen. Das Niobband 2, von dem ausgegangen wird, hat eine
Wanddicke von 1 mm, während das Kupferband 1 eine Wanddicke von 7 mm aufweist. Auf die freie Oberfläche
so des Niobbandes 2 wird eine Sprengstoffschicht 18
gleichmäßig verteilt und gezündet. Die dabei entstehenden Druckwellen pressen das Niobband 2 fest an das
Kupferband 1 an, wodurch eine Kaltverschweißung zwischen dem Kupferband 1 und dem Niobband 2
erfolgt. Der auf diese Weise erhaltende Verbundkörper wird in mehreren Stufen kalt gewalzt, wobei zwischen
den einzelnen Walzstufen Zwischenglühungen vorgenommen werden können. Der gewalzte Verbundsupraleiter wird nach dem letzten Vorwalzstich auf einen
Haspel 3 aufgewickelt. Von diesem Haspel 3 wird das Verbundblech 4 einer Walzvorrichtung 5 zugeführt, in
der das Verbundblech 4 auf sein Endmaß heruntergewalzt wird. Sowohl durch das Vorwalzen als auch durch
das Fertigwalzen mittels der Walzen 5 wird ein
Bandmaterial mit gleichmäßiger Wanddicke erhalten,
wobei gleichzeitig noch die metallische Bindung zwischen dem Kupferband 1 und dem Niobband 2
verbessert wird, insbesondere, wenn Verformungsgrade
von über 50% gewählt werden. Anschließend an den letzten Walzvorgang wird das Eland 4 in eine
Glühvorrichtung 6 eingebracht, in der es auf ca. 10000C
erwärmt wird. Durch diesen Glühvorgang wird die Aufhärtung des Materials durch die Walzverformungen
unter gleichzeitiger Verbesserung der metallischen Bindung rückgängig gemacht und du gut biegbares
Blech erhalten, welches auf eine Vorratstrommel 7 aufgewickelt wird.
In der F i g. 3 ist die Herstellung eines Rohres aus dem stabilisierten Supraleiter 4 schematisch dargestellt. Der
stabilisierte Supraleiter 4 wird hierbei kontinuierlich von der Spule 7 abgezogen und mittels nicht
dargestellter Formwerkzeuge zu einem Schlitzrohr geformt Dabei hat es sich als günstig erwiesen, daß die
Kupferschicht 1 am äußeren Umfang des gebildeten Rohres liegt Auf diese Weise wird das relativ dünne
Niobband 2 durch die Verformung nicht beschädigt Mittels der elektrischen Lichtbogenschweißeinrichtung
8 wird das Schlitzrohr an seinen Bandkanten verschweißt und einer Welleinrichtung '9 zugeführt, in der
es mit einer schrauben- oder ringförmigen Wellung versehen wird.
Mit Hilfe des erfindungsgemäßen Verfahrens ist es gelungen, einen stabilisierten Supraleiter von nahezu
unbegrenzter Länge herzustellen. Ein Ablängen des verschweißten Rohres ist nicht notwendig, da durch die
Wellung des Rohres dieses so flexibel ist, daß es ohne Schwierigkeiten auf übliche Kabeltrommeln aufgewikkelt
werden kann. Der mechanische Verbund zwischen dem Kupferband 1 und dem Niobband 2 ist so fest, daß
selbst durch die beim Auftrommeln entstehenden Biegespannungen dieser erhalten bleibt
In der Fig.4 ist ein Tiefsttemperaturkabel mit
konzentrischen Wellrohren dargestellt, in dem der nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte Supraleiter
bevorzugt Anwendung findet.
Das Kabel besteht aus einem gewellten Innenrohr 10, bei dem der Supraleiter mit dem Normalleiter durch
Sprengplattieren verbunden ist Das Innenrohr IC ist von einem weiteren Wellrohr 11 konzentrisch umgeben,
ίο wobei der Zwischenraum zwischen beiden Rohren mit
einer sogenannten Supraisolierung 12, beispielsweise einer Papierisolierung, die von flüssigem Helium
durchflossen wird, ausgefüllt ist. Der Innenraum des Wellrohres 10 wird ebenfalls von Helium durchströmt.
Das Wellrohr 11 ist von einem weiteren Wellrohr 13 umgeben, wobei der Zwischenraum zwischen diesen
Rohren evakuiert ist Auf dem Wellrohr 13 ist wiederum eine Supraisolierung 14 angeordnet, auf der ein weiteres
Wellrohr 15 liegt. Der Zwischenraum zwischen diesen Rohren wird von flüssigem Stickstoff durchströmt.
Schließlich ist noch das Wellrohr 16 vorgesehen, dessen Innenraum wiederum evakuiert ist.
Ein solches Tieftemperaturkabel weist hervorragende thermische Isolierwerte auf und kann in großen Längen
kontinuierlich hergestellt werden. Aufgrund der Wellung der Rohre ist es flexibel, kann thermische
Ausdehnungen und Kontraktionen ohne zusätzliche Ausgleichselemente auffangen und kann auf Kabeltrommel
gewickelt und versandt werden. Mit 17 ist letztlich
so noch ein Kunststoffmantel, beispielsweise aus Polyäthylen,
bezeichnet
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (2)
1. Verfahren zur Herstellung eines rohrförmigen stabilisierten Supraleiters, bei dem ein supraleitendes Material mit einem normalleitenden Metall
metallisch verbunden wird, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst das supraleitende Material und das normalleitende Metall in Blechform
durch Sprengplattieren plattiert, darauf der plattierte Supraleiter zunächst kalt gewalzt, ggf. mit
Zwischenglühungen und bei einer Temperatur von mindestens 900" C weichgeglüht und abschließend
der weichgeglühte bandförmige Supraleiter zum Schlitzrohr geformt, längsnahtgeschweißt und gewellt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als supraleitendes Materia! Niob oder
eine Niobverbindung und als normalleitendes Metall
Kupfer oder Aluminium verwendet wird.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| DE2640382A DE2640382B2 (de) | 1976-09-08 | 1976-09-08 | Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Supraleiters |
Applications Claiming Priority (1)
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| DE2640382A DE2640382B2 (de) | 1976-09-08 | 1976-09-08 | Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Supraleiters |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE2640382A1 DE2640382A1 (de) | 1978-03-16 |
| DE2640382B2 true DE2640382B2 (de) | 1978-09-28 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE2640382A Ceased DE2640382B2 (de) | 1976-09-08 | 1976-09-08 | Verfahren zur Herstellung eines stabilisierten Supraleiters |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE2640382B2 (de) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3639983A1 (de) * | 1986-11-22 | 1988-06-01 | Dornier Gmbh | Fuegeverfahren zur verbindung von normal- und supraleitenden materialien |
-
1976
- 1976-09-08 DE DE2640382A patent/DE2640382B2/de not_active Ceased
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3639983A1 (de) * | 1986-11-22 | 1988-06-01 | Dornier Gmbh | Fuegeverfahren zur verbindung von normal- und supraleitenden materialien |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE2640382A1 (de) | 1978-03-16 |
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