DE2819242A1 - Supraleiter und verfahren zu dessen herstellung - Google Patents

Supraleiter und verfahren zu dessen herstellung

Info

Publication number
DE2819242A1
DE2819242A1 DE19782819242 DE2819242A DE2819242A1 DE 2819242 A1 DE2819242 A1 DE 2819242A1 DE 19782819242 DE19782819242 DE 19782819242 DE 2819242 A DE2819242 A DE 2819242A DE 2819242 A1 DE2819242 A1 DE 2819242A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
atomic percent
alloy
aluminum
jacket
superconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
DE19782819242
Other languages
English (en)
Other versions
DE2819242B2 (de
Inventor
Kiyoshi Inoue
Kyoji Tachikawa
Kazumasa Togano
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Research Institute for Metals
Original Assignee
National Research Institute for Metals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Research Institute for Metals filed Critical National Research Institute for Metals
Publication of DE2819242A1 publication Critical patent/DE2819242A1/de
Publication of DE2819242B2 publication Critical patent/DE2819242B2/de
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/24—Alloying of impurity materials, e.g. doping materials, electrode materials, with a semiconductor body
    • H01L21/242—Alloying of doping materials with AIIIBV compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0184—Manufacture or treatment of devices comprising intermetallic compounds of type A-15, e.g. Nb3Sn
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/20—Permanent superconducting devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
    • Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
    • Y10S505/917—Mechanically manufacturing superconductor
    • Y10S505/918—Mechanically manufacturing superconductor with metallurgical heat treating
    • Y10S505/919—Reactive formation of superconducting intermetallic compound
    • Y10S505/921—Metal working prior to treating
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/49014—Superconductor

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)

Description

Supraleiter und Verfahren zu dessen Herstellung
Die Erfindung betrifft einen Supraleiter, insbesondere einen Supraleiter, der V^Al enthält, sowie ein Verfahren zur Herstellung desselben.
Die meisten Supraleiter werden derzeit als Drähte verwendet, die geeignet sind, ein Gleichstrommagnetfeld hoher Intensität zu erzeugen, ohne elektrische Leistung zu verbraucher), Für Supraleiter werden derzeit vor allem Nb-Ti-Drähte verwendet. Diese Nb-Ti-Drähte können jedoch lediglich ein Magnetfeld von 80 kOe erzeugen, und es wurde versucht, Supraleiter zu entwickeln, die ein Magnetfeld von 100 kOe und mehr erzeugen können. Um ein hohes Magnetfeld zu erhalten ist es notwendig, supraleitende Werkstoffe herzustellen, die ein hohes kritisches Magnetfeld Hc aufweisen. In der praktischen Anwendung müssen supraleitende Drähte stabile Supraleiteigenschaften aufweisen, wenn sie zur Erzeugung von Magnetfeldern verwendet werden. Die Stabilität kann durch die Ausbildung von Drähten, die ultradünn sind und mehrere Seelen aufweisen, deutlich gesteigert werden, in denen sehr fein verteilte Adern eines supraleitenden Werkstoffs in einem herkömmlichen Leitermaterial eingebettet sind.
Es ist bekannt, daß A-15-Verbindungen vom Α,Β-Typ, die ein Element A und ein Element B im Verhältnis 3:1 enthalten, im allgemeinen eine hohe kritische Supraleittemperatur Tc und ein hohes kritisches Supraleitmagnetfeld Hc .aufweisen. Bekannte Beispiele von A-15-Verbindungen vom Α,Β-Typ sind V^Ga, V^Si und V^Ge. V,Ga und V-,Si sind hervorragende Supraleiter, die eine kritische Supraleittemperatur Tc bei 15 bis 17 K und ein kritisches Supraleitmagnetfeld Hc bei 4,2 K von 200 bis
809845/0939
220 kOe aufweisen, wobei die Verbindung V^Ga bereits wirtschaftliche Bedeutung erlangt hat. Die Verbindung V^Ge weist eine etwas geringere kritische Supraleittemperatur Tc von 6,5K auf, hat jedoch supraleitende Eigenschaften.
V^Al ist eine A-15-Verbindung vom A^B-Typ, von der man erwartet, daß sie Supraleiteigenschaften aufweist, welche gleichwertig oder besser als jene von V^Si sind. V^Al ist jedoch eine instabile Phase, und Versuche zu ihrer Synthese sind fehlgeschlagen.
Es wurde berichtet, daß beim Erschmelzen von Vanadium und Aluminium zusammen mit Germanium,Silizium, oder Gallium und Vergießen der Schmelze zu einem Barren V-^Al in stabilem Zustand erhalten werden kann in Form einer pseudo-binären Verbindung, die z.B. V^(Al, Ge), V^ (Al, Si) oder V3 (Al,Ga) vor allem zusammen mit V,Ge, V^Si oder V^Ga, wobei diese pseudo-binären Verbindungen supraleitend sind (G.Otto, Z.Physik 218 (1969), S. 52; H.L.Luo et al,. Z.Physik 230, (1970), S. 443 und T.Asada et al, Japan, J.Appl.Phys. 8 (1969), S.958).
Es ist jedoch mit der in diesen Artikeln angegebenen Methode nicht möglich, einen V^Al enthaltenden supraleitenden drahtförmigen Werkstoff herzustellen, der kommerziell verwertbar ist.
Es ist daher Aufgabe . der Erfindung, ein Verfahren ZUr Herstellung von pseudo-binären Verbindungen V^(Al,Ge), V^(Al, si) oder V75(Al,Ga) in Form von Drähten anzugeben.
Eineweitere. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Methode zur Herstellung supraleitenden Werkstoffs in Form von Drähten anzugeben, die Tc-und Hc-werte aufweisen, die gleichwertig oder höher als jene von V,Ga oder V,Si sind.
809845/0939
Die Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, daß zur Herstellung eines V,A1-Supraleiters ein Verbundwerkstoff hergestellt wird, der aus einem Mantel aus einer Kupferlegierung besteht, welche 1 bis 15 Atomprozent Germanium enthält, 1 bis 15 Atomprozent Silizium oder 2 bis 25 Atomprozent Gallium und umgeben ist von einem weiteren Mantel, wenigstens einer Seele aus einer Vanadium-Aluminium-Legierung, die 0,5 bis 20 Atomprozent Aluminium enthält; das Ausziehen dieses Verbundwerkstoffs und die anschließende Wärmebehandlung des ausgezogenen Verbundwerkstoffs um eine Schicht aus V3(Al,Ge), V3(Al,Si) oder V,( .1,Ga) zwischen dem Mantel und der Seele zu bilden.
Es wurde gefunden, daß eine Vanadium-Aluminium-Legierung, welche 0,5 bis 20 Atomprozent Aluminium enthält, bei Wärmebehandlung in Verbindung mit einer Kupfer-Germanium-Legierung,Kupfer-Silizium-Legierung oder Kupfer-Gallium-Legierung eine pseudo-binäre Verbindung V3(Al9Ge) V3(Al,Si) oder V3(Al,Ga) bildet, insbesondere an der Grenzschicht zwischen der Vanadiumlegierung und der Kupferlegierung, und daß diese pseudo-binären Verbindungen hervorragende Supraleitfähigkeiten aufweisen. Es wurde weiter gefunden, daß eine Vanadium-Aluminium-Legierung, welche bis zu 20% Aluminium enthält, sehr leicht, beispielsweise durch Strangpressen, Ziehen oder Walzen, herzustellen ist.
Alle diese pseudo-binären Verbindungen haben einen hohen Hc-Wert und können erfindungsgemäß leicht zu ultrafeinen, eine Vielzahl von Seelen enthaltenden Drähten umgeformt werden mit Hilfe des Verfahrens zur Herstellung des Verbundwerkstoffs und sind somit von hohem Nutzwert.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher beschrieben. Darin zeigt:
809845/0939
Fig. 1-a einen Schnitt durch eine Ausführungsform eines gewalzten, bandartigen Verbundwerkstoffs gemäß der Erfindung;
Fig. 1-b einen Schnitt durch einen Supraleiter, der durch Wärmebehandlung des Verbundwerkstoffs nach Fig.1a hergestellt wurde;
Fig. 2-a eine Weiterbildung des gewalzten Verbundwerkstoffs, bei dem die Mantellegierung nach Fig. 1a die Seele bildet und die Seelenlegierung auf Fig. 1-a den Mantel bildet;
Fig. 2-b einenSchnitb des Supraleiters, der durch Wärmebehandlung des Verbundwerkstoffs nach Fig. 2a hergestellt wurde;
Fig. 3 einen Schnitt durch eine weitere Ausführungsform
des Verbundwerkstoffs,der eine einzelne Drahtseele des Supraleiters gemäß der Erfindung darstellt;
Fig. 4 einen Schnitt durch eine Weiterbildung des Verbundwerkstoffs mit einer Vielzahl von Drahtseelen des Supraleiters gemäß der Erfindung;
Fig. 5 einen Schnitt, der ein Beispiel eines hohlen
Supraleiters mit mehreren Seelen gemäß der Erfindung darstellt; und
Fig. 6 ein mikroskopisches Schliffbild eines Supraleiterbandes, das nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt wurde.
In Fig. 1-a bezeichnet das Bezugszeichen 1-a den Mantel, der aus einer Kupferlegierung besteht, welche 1 bis 15 Atomprozent, vorzugsweise 3 bis 12 Atomprozent, noch besser 5 bis 10 Atomprozent Germanium enthält, ferner 1 bis 15 Atomprozent Silizium, vorzugsweise 3 bis 12 Atomprozent, noch besser 5 bis Atomprozent oder 2 bis 25 Atomprozent Gallium, vorzugsweise
809845/0939
5 Ms 21 Atomprozent, noch besser 10 bis 19 Atomprozent; 2 bezeichnet die Seele, die aus einer Vanadium-Aluminium-Legierung besteht, welche 0,5 bis 20 Atomprozent Aluminium, vorzugsweise 1 bis 20 Atomprozent, noch besser 2 bis 20 Atomprozent enthält. Die Kupferlegierung des Mantels 1 kann außerdem bis zu 15 Atomprozent Aluminium enthalten, vorzugsweise bis zu 13 Atomprozent, noch besser bis zu 10 Atomprozent. Dieser Verbundwerkstoff kann beispielsweise auf die folgende Weise hergestellt werden:
Eine Kupfergrundmasse, welche eine vorbestimmte Menge Germanium, Silizium oder Gallium, gegebenenfalls auch Aluminium, enthält und ein Stab aus einer vorgegebenen Vanadium-Aluminium-Legierung werden vorbereitet. In die Kupfergrundmasse wird eine Bohrung eingebracht, deren Größe ausreichend ist, um den Vanadium-Aluminium-Stab aufzunehmen. Der Vanadium-Aluminium-Stab wird in die Bohrung eingebracht, um einen vorgegebenen Verbundwerkstoff zu erhalten, der warm oder kalt in die gewünschte Form und Größe ausgewalzt wird. Der Verbundwerkstoff kann ebenso durch Formpressen der pulverförmigen Kupferlegierung und Vanadium-Aluminium-Legierung hergestellt und anschließend ausgewalzt werden.
Anstatt durch Walzen kann der vorgeformte Verbundwerkstoff auch durch plastische Formgebung in die gewünschte Gestalt und Größe mit Hilfe eines Verformungsverfahrens, wie Rohrziehen, Strangpressen oder Drahtziehen, gebracht werden.
Wenn der sich ergebende bandartige Verbundwerkstoff, wie in Fig. 1-a gezeigt, wärmebehandelt wird, bildet sich eine Schicht 3 aus V3Al in Form einer pseudo-binären Verbindung mit V3Ge, V3Si oder V3Ga /V3(Al,Ge), V3(Al,Si) oder V3(Al1GaJJ auf der Grenzfläche zwischen der Vanadiumlegierung 2 und der Kupferlegierung 1 aus. Die Temperatur der Wärmebehandlung liegt zwischen 400 und 10000C, vorzugsweise 500 und 950°c, noch
809845/0939
besser zwischen 550 und 9000C,und die Wärmebehandlungszeit liegt zwischen 5 Minuten und 1000 Stunden, vorzugsweise 15 Minuten und 1000 Stunden, noch besser 1 Stunde und 300 Stunden.
Ein Supraleiter des Typs, wie er in Fig. 2-b gezeigt ist, bei dem eine Schicht 3 aus V3(Al1Ge), V3(AIjSi) oder V3(Al1Ga) an der Grenzfläche zwischen der Seele und dem Mantel gebildet wird, kann auch durch Herstellung eines Verbundwerkstoffs des Typs, wie er in Fig. 2-a gezeigt ist, gebildet werden in gleicher Weise, wie oben beschrieben, mit dem Unterschied, daß die Vanadium-Aluminium-Legierung als Mantel und die Kupferlegierung als Seele verwendet wird.
Das quantitative Verhältnis zwischen Seele und Mantel ist nicht besonders kritisch. Gewöhnlich beträgt die Querschnittsfläche der Seele 10 bis 50% der gesamten Querschnittsfläche des ausgezogenen Werkstoffs.
Ein drahtähnlicher Supraleiter mit einer einzigen Seele des Typs, der in Fig.3 dargestelltist,kann auf ähnliche Weise,wie oben beschrieben, hergestellt werden. Ein drahtförmiger Supraleiter mit einer Vielzahl von Seelen, des Typs, der in Fig. 4 dargestellt ist, kann mit Hilfe eines Verbundwerkstoffs hergestellt werden, bei dem eine Vielzahl von Seelen in die Mantellegierung eingebettet wird. Weiterhin kann ein hohler Supraleiter mit einer Vielzahl von Seelen des Typs, wie er in Fig. 5 dargestellt ist, durch Einbetten einer Vielzahl von Seelen in einen hohlen Mantel hergestellt werden.
In allen diesen Ausführungsformen wird die Schicht 3 da· pseudobinären Verbindung V3(Al5Ge), V3(Al1Si) oder V3(Al,Ga) auf der Grenzfläche zwischen der Seele und dem Mantel gebildet.
Fig. 6 ist eine tausendfach vergrößterte mikroskopische Darstellung eines Supraleiters, der durch Wärmebehandlung bei
809845/0939
850°C während 50 Std. aus einem bandförmigen Verbundwerkstoff, hergestellt aus einer Legierung aus Vanadium und 8 Atomprozent Aluminium und einer Legierung aus Kupfer und 9 Atornprozent Germanium, erhalten wurde. . . "
In Fig. 6 bezeichnet 1 die Kupferlegierung mit 9 Atomprozent Germanium; 2 die Vanadiumlegierung mit 8 Atomprozent Aluminium und 3 die Schicht aus V-,(Al,Ge).
Die nach obigem Verfahren hergestellten Verbundwerkstoffe weisen wegen der Wirkung der V-,(Al,Ge)-,V-,(Al,Si)-oder V7(Al,Ga)-Schicht, die an der Grenzschicht zwischen der Seele und dem Mantel gebildet wurde, hervorragende Supraleitfähigkeit auf. Die Bildung der V^Al enthaltenden binären Verbindung ist vermutlich auf die Diffusion von Germanium, Silizium oder Gallium in die Kupferlegierung und von Aluminium in die Vanadium-Aluminium-Legierung nahe der Grenzfläche zwischen Seele und Mantel als Ergebnis der Wärmebehandlung und der folgenden Reaktion des Metalls mit Vanadium zurückzuführen.
Obwohl das Kupfer der Kupferlegierung selbst nicht diffundiert, wirkt es beschleunigend auf die Diffusion und Reaktion von Germanium, Silizium oder Gallium. Das Aluminium der Vanadium-Aluminium- Le gierung diffundiert in die pseudo-binäre Verbindungsschicht, die sich durch V/ärmebehandlung gebildet hatte oder gebildet wird. Mit anderen Worten, die V3-Al -Legierung wirkt als Aluminiumquelle.
Die Cu-Ge-Legierung, Cu-Si-Legierung und Cu-Ga-Legierung, wahlweise zusammen mit Aluminium, und die V-Al-Legierung sind in kaltem oder warmem Zustand gewöhnlich leicht herzustellen. Die V-Al-Legierung hat im festen Zustand einen breiten Lösungsbereich. Eine feste Lösung einer V-Al-Legierung ist leicht herzustellen, wenn sie nicht mehr als 20 Atomprozent Aluminium enthält, sie ist jedoch schlechter herzustellen, wenn sie mehr
809845/0939
als 20 Atomprozent Aluminium enthält. Wenn andererseits die Aluminiumkonzentration der V-Al-Legierung weniger als 0,5 Atomprozent beträgt, dient sie nicht mehr als Aluminiumquelle für die Diffusion und Reaktion bei der Verbindungsbildung in der Grenzschicht. Die Cu-Ge- oder Cu-Ge-Al-Legierung ist leicht herzustellen, wenn sie nicht mehr als 15 Atomprozent Ge oder Al enthält, jedoch ist ihre Herstellung erschwert, wenn sie mehr Ge oder Al enthält. Wenn die Cu-Ge- oder Cu-Ge-Al-Lcgierung eine Germanium-Konzentration von weniger als 1 Atomprozent aufweist, bildet sich keine Diffusionsschicht, die hervorragende Supraleiteigenschaften auf v/eist. Die Cu-Si- oder Cu-Si-Al-Logierung ist leicht herzustellen, wenn sie nicht mehr als 15 Atomprozent Si oder Al enthält, ihre Herstellung ist jedoch erschwert, wenn sie mehr Si oder Al enthält. Wenn die Cu-Si- oder Cu-Si-Al-Legierung weniger als 1 Atomprozent Si enthält, kann sich keine Diffusionsschicht ausbilden, die hervorragende Supraleiteigenschaften auf v/eist. Die Cu-Ga- oder Cu-Ga-Al-Legierung ist leicht herzustellen, wenn sie nicht mehr als 25 Atomprozent Ga enthält oder nicht mehr als 25 Atomprozent Ga und nicht mehr als 15 Atomprozent Al, aber ihre Herstellung ist erschwert, wenn sie mehr Ga oder Al enthält. Wenn die Ga-Konzentration weniger als 2 Atomprozent beträgt, kann sich keine Diffusionsschicht ausbilden, die hervorragende Supraleiteigenschaften aufweist.
Wenn die Temperatur der Wärmebehandlung zur Diffusion und Reaktion geringer als 400°C ist, laufen die Diffusions- und Reaktionsvorgänge nur träge ab. Wärmebehandlungstemperaturen von mehr als 10000C sind nicht wünschenswert, da sie das Schmelzen der Kupferlegierung oder das Kornwachsen der resultierenden Verbindungsschicht verursachen, was ein Absinken des kritischen Stromwertes zur Folge hat.
Verbundwerkstoff-Supraleiter, die V3(Al,Ge)-, V3(Al,Si)- oder V3(Al,Ga)-Verbindungen enthalten und nach dem erfindungsgemäßen
809845/0939
Verfahren hergestellt sind, weisen alle einen hohen Hc-Wert auf.
Um den supraleitenden Zustand zu stabilisieren, können die Verbundwerkstoff-Supraleiter gemäß der Erfindung im Metalle von guter Leitfähigkeit, wie Kupfer oder Aluminium, eingearbeitet und beschichtet werden mit einem Metall, das diffusions- und reaktionshemmend wirkt, wie Nb oder Ta. Vorzugsweise wird das leitende Metall, das mit dem hemmenden Metall beschichtet ist, vor dem Ausziehen in den vorgeformten Verbundwerkstoff eingearbeitet.
Die Supraleitfähigkeit des erfindungsgemäßen Supraleiters kann auch stabilisiert werden, indem dieser mit einem oder mehreren gut leitenden Metallen,wie Cu oder Al, beschichtet wird. Die Beschichtung kann an dem vorgeformten Verbundwerkstoff vor dem Ausziehen aufgebracht werden oder an dem fertiggestellten Verbundwerkstoff-Supraleiter.
Die Erfindung hat die Herstellung von Supraleitern ermöglicht, welche V*(Al,Ga), V,(Al,Si) und V-,(Al,Ge) enthalten, die Verbindungen darstellen, welche ein hohes kritisches Magnetfeld aufweisen. Diese Supraleiter können als Material für supraleitende Magnete Verwendung finden. Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren können ultrafeine Vielseelendrähte in stabilisiertem supraleitendem Zustand hergestellt werden, die von hohem Gebrauchswert sind.
Beispiel 1
Ein stabförmiger Rohling einer Vanadiumlegierung mit 8 Atomprozent Aluminium wurde durch Lichtbogenschmelzen hergestellt und durch Walzen mit kalibrierten V/alzen und Gesenkschmieden zu einem runden Stab mit einem Durchmesser von 5 mm geformt. Ein stabförmiger Rohling einer Kupferlegierung mit 9 Atompro-
809845/09
zent Germanium wurde durch Schmelzen in einem Tammann-Ofen hergestellt und durch Walzen mit kalibrierten Walzen und Gesenkschmieden zu einem runden Stab mit einem Durchmesser von 12,5 mm geformt. In dem runden Stab wurde eine Bohrung mit einem Durchmesser von 5,1 mm vorgesehen, um ein Rohr zu bilden." Der Stab aus der Vanadiumlegierung mit 8 Atomprozent Aluminium wurde in das Rohr aus der Kupferlegierung mit 9 Atomprozent Germanium eingepaßt, und der Verbundwerkstoff wurde durch Kaltwalzen zu einem Verbundwerkstoffband mit einer Dicke von 0,15 mm und einer Breite von 5 mm mittels Kalibrierwalzen und Flachwalzen gebracht. Während des Kaltwalzens wurde der Verbundwerkstoff im Vakuum bei 6000C während 1 Stunde erholungsgeglüht, und diese Wärmebehandlung wurde mehrfach wiederholt. Das resultierende Verbundwerkstoffband wurde in einen Quarzglaskolben unter Argonatmosphäre eingeschmolzen und während 50 Stunden bei 85O0C geglüht. Wie in Fig. 6 gezeigt, bildete sich bei dem wärmebehandelten Band eine V^(Al,Ge)-Diffusionsschicht 3 an der Grenze zwischen der Seele 1 aus der Vanadiumlegierung mit 8 Atomprozent Aluminium und der Legierung 2 aus Kupfer mit 9 Atomprozent Germanium. Das Band hatte einen Tc-Wert, der durch eine Vierproben-Widerstandsmethode gemessen wurde, von 10,5 und einen Hc-Wert von 170 kOe bei 4,2 K. Diese Meßwerte zeigen, daß das so erzeugte Band hervorragende Supraleiteigenschaften aufweist.
Beispiel 2
Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Verbundwerkstoffband hergestellt aus einer Vanadiumlegierung mit 8 Atomprozent Aluminium und einer Kupferlegierung mit 7 Atomprozent Germanium und 4 Atomprozent Aluminium, das 50 Stunden bei 85O0C zur Diffusion geglüht wurde. Das sich ergebende Band wies einen Tc-Wert von 11,0" K und einen Hc-Wert von 200 kOe bei 4,2 K auf.
809845/0939
Aus einer Vanadiumlegierung mit 3 Atomprozent Aluminium und einer Kupferlegierung mit 9 Atomprozent Silizium wurde auf dieselbe Weise, wie in Beispiel 1 beschrieben, ein Verbundwerkstoffband hergestellt und 50 Stunden bei 9000C wärmebehandelt. Die mikroskopische Untersuchung ergab, daß sich an dem resultierenden Verbundwerkstoffband eine V,(Al,Si)-Schicht an der Grenze zwischen der Vanadiumlegierung mit 3 Atomprozent Al und der Kupferlegierung mit 9 Atomprozent Silizium als Folge des Diffusions- und Reaktionsvorgangs gebildet hatte Das Band wies einen Tc-Wert von 16,2 K und einen Hc-Wert von 240 kOe bei 4,2 K auf, was hervorragende Supraleiteigenschaften bestätigt.
Beispiel 4
Auf dieselbe V/eise was in Beispiel 1 wurde ein Verbundwerkstoffband aus einer Vanadiumlegierung mit 3 Atomprozent Aluminium und einer Kupferlegierung mit 8 Atomprozent Silizium und 2 Atomprozent Aluminium hergestellt und 50 Stunden bei 90O0C wärmebehandelt. Das resultierende Verbundwerkstoffband hatte einen Tc-Wert von 16O'K und einen Hc-Wert von 235 kOe bei 4,2 K.
Beispiel 5
Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Verbundwerkstoffband aus einer Vanadiumlegierung mit 5 Atomprozent Aluminium und einer Kupferlegierung mit 18 Atomprozent Gallium hergestellt und für 50 Stunden bei 6500C wärmebehandelt. Die mikroskopische Untersuchung ergab, daß sich an dem resultierenden Verbundwerkstoffband eine V^(Al,Ga)-Schicht an der Grenze zwischen der Vanadiumlegierung mit 5 Atomprozent Aluminium und der Kupferlegierung mit 18 Atomprozent Gallium gebildet hatte. Das resultierende Verbundwerkstoffband-hatte einen Tc-Wert von 14,41K und einen Hc-Wert von 270 kOe bei 4,2 K, woraus die hervorragenden Supraleiteigenschaften hervorgehen. Beispiel 6
Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Verbundwerkstoffband aus einer Vanadiumlegierung mit 5 Atomprozent Aluminium,
809845/0939
und einer Kupferlegierung mit 17 Atomprozent Gallium und 2 Atomprozent Aluminium hergestellt und 50 Stunden bei 65O°C wärmebehandelt. Das resultierende Verbundwerkstoffband hatte einen Tc-V/ert von 14,5 "K und einen Hc-Wert von 280 kOe bei 4,2 K.
Beispiel 7
Auf dieselbe V/eise wie in Beispiel 1 wurde ein Verbundwerkstoff band aus einer Vanadiumlegierung mit 2 Atomprozent Aluminium und einer Kupferlegierung mit 18 Atomprozent Germanium hergestellt und 50 Stunden bei 6500C wärmebehandelt. Das resultierende Verbundwerkstoffband hatte einen Tc-V/ert von 14,5'K und einen Hc-Wert von 270 kOe bei 4,2 K.
Beispiel 8
Auf dieselbe Weise wie in Beispiel 1 wurde ein Verbundwerkstoffband aus einer Vanadiumlegierung mit 2 Atomprozent Aluminium und einer Kupferlegierung mit 18 Atomprozent Gallium und 1 Atomprozent Aluminium hergestellt und 50 Stunden bei 6500C wärmebehandelt. Das resultierende Verbundwerkstoffband hatte einen Tc-V/ert von 14,4 K und einen Hc-Wert von 26 kOe bei 4,2 K.
809845/0939
-AS -
Leerseite

Claims (9)

  1. Dr. F. Zumstein sen. - Dr. E. Assrrarm - Dr. R. Kcenigsberger Dipl.-Phys. R. Holzbauer - Dipl.-Ing. F. Klingseisen - Dr. F. Zumstein jun.
    PATENTANWÄLTE
    München 2 · Drauhausstraße 4 - Telefon SammelNr. 22 5341 - Telegramme Zumpat · Telex 52097Q
    8/Li F6024-K26
    NATIONAL RESEARCH INSTITUTE FOR METALS, Tokyo
    Japan
    PATENTANSPRÜCHE
    Verfahren zur Herstellung eines V^Al-Supraleiters, das die Herstellung eines Verbundwerkstoffs umfaßt, der sich aus einem Mantel aus einer Kupferlegierung, die 1 bis 15 Atomprozent Germanium, 1 bis 15 Atomprozent Silizium oder 2 bis 25 Atomprozent Gallium enthält, zusammensetzt und von einem Mantel umgeben wird und wenigstens eine Seele aus einer Vanadium-Aluminium-Legierurig, mit 0,5 bis 20 Atomprozent Aluminium enthält; das Ziehen des Verbundwerkstoffs; und die anschließende Wärmebehandlung des ausgezogenen Verbundwerkstoffs zur Ausbildung einer V5(Al1Ge)-, V-,(Al,Si)- oder V^(Al,Ga)-Schicht zwischen dem Mantel und der Seele.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung des Mantels außerdem bis zu 15 Atomprozent
    80984 5/0939
    Aluminium enthält.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 400 und 10000C durchgeführt wird.
  4. 4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung während 5 Minuten bis 1000 Stunden durchgeführt wird.
  5. 5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vanadiuia-AluminLum-Legierung den Hantel bildet und die Kupferlegierung die Seele bildet.
  6. 6. Supraleiter, der einen Mantel und eine; oder mehrere Seelen umfaßt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Mantel aus einer Kupferlegierung mit 1 bis 15 Atomprozent Germanium oder 1 bis 15 Atomprozent Silizium oder 2 bis 25 Atomprozent Gallium und der oder den Seelen aus einer Vanadiumlegierung mit 0,5 bis 20 Atomprozent Aluminium eine Grenzschicht in Form einer pseudobinären Verbindung vom A^ (B,C)te ausgebildet ist, in welcher das Element A Vanadium, das Element B Aluminium und das Elernen. C Germanium oder Silizium oder Gallium ist.
  7. 7. Supraleiter nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupferlegierung des Mantels außerdem bis zu 15 Atomprozent Aluminium enthält.
  8. 8. Supraleiter nach Anspruch 6 und/oder 7> dadurch gekennzeichnet, daß der Supraleiter zwischen 400 und 10000C während 5 Minuten bis 1000 Stunden ausgelagert ist.
  9. 9. Supraleiter nach einem oder mehreren der Ansprüche 6 bis 8,
    dadurch gekennzeichnet, daß die Vanadium-Aluminiumlegierung den Mantel und die Kupferlegierung die Seele bildet.
    0 0 9 845/0939
DE2819242A 1977-05-02 1978-05-02 Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters Ceased DE2819242B2 (de)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4990577A JPS53135596A (en) 1977-05-02 1977-05-02 Method of producing superconductive material by composite machining method

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE2819242A1 true DE2819242A1 (de) 1978-11-09
DE2819242B2 DE2819242B2 (de) 1981-01-29

Family

ID=12844016

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE2819242A Ceased DE2819242B2 (de) 1977-05-02 1978-05-02 Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters

Country Status (4)

Country Link
US (1) US4321749A (de)
JP (1) JPS53135596A (de)
DE (1) DE2819242B2 (de)
GB (1) GB1586914A (de)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3430159A1 (de) * 1983-08-15 1985-03-07 Hitachi, Ltd. Aluminiumstabilisierter supraleitender draht
DE3507417A1 (de) * 1984-04-05 1985-10-17 Vacuumschmelze Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zur herstellung eines filamente enthaltenden verbundkoerpers

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3531769A1 (de) * 1985-09-06 1987-03-19 Kernforschungsz Karlsruhe Verfahren zur herstellung von multifilament-supraleiterdraehten aus nb(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)sn- oder v(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)ga-filamenten, eingebettet in einer cu- oder cu-legierungs-matrix, welche metallische zusatzelemente enthalten, mit vorbestimmten supraleitenden eigenschaften
JP2749652B2 (ja) * 1989-08-09 1998-05-13 古河電気工業株式会社 超電導線
US6372054B1 (en) * 1999-06-04 2002-04-16 Japan As Represented By Director General Of National Research Institute For Metals Process for producing ultrafine multifilamentary Nb3(A1,Ge) or Nb3(A1,Si) superconducting wire

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR1380809A (fr) * 1963-11-13 1964-12-04 Thomson Houston Comp Francaise Perfectionnements aux supraconducteurs
CH570025A5 (de) * 1973-01-26 1975-11-28 Imp Metal Ind Kynoch Ltd
JPS5133993A (en) * 1974-09-18 1976-03-23 Kagaku Gijutsucho Kinzoku Kairyosareta fukugohonyoru v3 ga chodendotai no seizoho
DE2623047B2 (de) * 1976-05-22 1978-05-24 Battelle-Institut E.V., 6000 Frankfurt Supraleitfähiger Verbundwerkstoff und Verfahren zu seiner Herstellung

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3430159A1 (de) * 1983-08-15 1985-03-07 Hitachi, Ltd. Aluminiumstabilisierter supraleitender draht
DE3507417A1 (de) * 1984-04-05 1985-10-17 Vacuumschmelze Gmbh, 6450 Hanau Verfahren zur herstellung eines filamente enthaltenden verbundkoerpers

Also Published As

Publication number Publication date
DE2819242B2 (de) 1981-01-29
JPS53135596A (en) 1978-11-27
US4321749A (en) 1982-03-30
GB1586914A (en) 1981-03-25
JPS5548412B2 (de) 1980-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3855912T2 (de) Supraleitender Draht und Verfahren zu seiner Herstellung
DE2052323B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters
DE102008049672B4 (de) Supraleiterverbund mit einem Kern oder mit mehreren Filamenten, die jeweils eine MgB2-Phase aufweisen, sowie Vorprodukt und Verfahren zur Herstellung eines Supraleiterverbundes
DE68919913T2 (de) Zusammengesetzter supraleitender Draht und Verfahren zu dessen Herstellung.
DE2333893A1 (de) Verfahren zum herstellen eines supraleiters mit einer aus wenigstens zwei elementen bestehenden supraleitenden intermetallischen verbindung
DE2331962A1 (de) Verfahren zum herstellen eines supraleiters mit einer supraleitenden intermetallischen verbindung aus zwei elementen
DE69635646T2 (de) Draht aus supraleitendem Oxid und Verfahren zu dessen Herstellung
DE3688461T2 (de) Verfahren zum herstellen eines supraleitenden elektrischen leiters.
DE2412573B2 (de) Verfahren zur herstellung eines unterteilten supraleitenden drahtes
DE7518620U (de) Supraleiter
DE2620271A1 (de) Verfahren zur herstellung eines nb tief 3 sn-stabilisierten verbund- supraleiters
EP1983583B1 (de) Multifilamentsupraleiter sowie Verfahren zu dessen Herstellung
DE1640573B1 (de) Verfahren zur hers/tellung von zusammengesetzten supraleitern
DE3243265C2 (de) Supraleitende Materialien und Verfahren zu deren Herstellung
DE69403362T2 (de) Draht für Nb3X Supraleiterdraht
DE60127779T2 (de) Draht aus Oxid-Hochtemperatur-Supraleitermaterial und dessen Herstellungsverfahren
DE2819242A1 (de) Supraleiter und verfahren zu dessen herstellung
DE69110328T2 (de) Thalliumoxidsupraleiter und Verfahren zu dessen Herstellung.
DE2541689C3 (de) Verfahren zum Herstellen eines V3Ga-Supraleiters
DE10117227B4 (de) Verfahren zur Herstellung von extrafeinem mehrfädigen Nb3Al-Supraleitungsdraht
DE2515904A1 (de) Verfahren zur herstellung eines stabilisierten supraleiters
DE3871659T2 (de) Supraleitfaehiger keramischer draht und verfahren zu seiner herstellung.
DE10055628B4 (de) Kupfer enthaltender, mehrfädiger Nb3Al-Supraleitungsdraht und Verfahren zu dessen Herstellung
DE2835974B2 (de) Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten vieladrigen Supraleiters
DE69206166T2 (de) Verfahren zum Herstellen eines supraleitenden NB3SN Drahtes.

Legal Events

Date Code Title Description
OAP Request for examination filed
OD Request for examination
8263 Opposition against grant of a patent
8235 Patent refused