DE3203222A1

DE3203222A1 - Streckmetall enthaltende draehte und faeden sowie verfahren zur herstellung derselben

Info

Publication number: DE3203222A1
Application number: DE19823203222
Authority: DE
Inventors: William Kyle 97302 Salem Oregon McDonald
Original assignee: Teledyne Industries Inc
Current assignee: Oxford Instruments Inc
Priority date: 1981-01-30
Filing date: 1982-02-01
Publication date: 1982-12-16
Also published as: DE3203222C2; ATA34182A; US4414428A; JPH0444365B2; CH645043A5; IT1149526B; GB2092043B; IT8219383A0; FR2499299A1; GB2092043A; JPS57147807A; BE891934A; CA1170407A; AT388317B; BR8200492A; SE8200383L; FR2499299B1; SE455427B

Description

PATENTANWALT

DR. RICHARD KNEISSL Widenmayerstr. 46

D-8000 MÜNCHEN

Tel.089/295125 1. Februar 1982

T 425 '

Teledyne Industries, Ine., Los Angeles, Calif., V.St.A.

Streckmetall enthaltende Drähte und Fäden sowie Verfahren zur Herstellung derselben

¹ ^- ■· . ■

Beschreibung

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung von Drähten, welche Streckmetall oder durchbrochenes Metall entweder als Verstärkungselement oder als Sperrschicht enthalten. Mit dem Ausdruck Streckmetall ist ein Metall gemeint, das zur Herstellung einer durchbrochenen Struktur oder einer Netzstruktur gestreckt worden ist.

In der Vergangenheit wurden zusammengesetzte Produkte zur Herstellung von Stäben, Kabeln oder Drähten dadurch erzeugt, daß die Metalle laminiert oder in anderer Weise vereinigt und anschließend auf die fertigen Abmessungen verarbeitet wurden.

Beispiele hierfür sind Verfahren zur Herstellung von Niob/ Zinn-Drähten, mit feinen kontinuierlichen Fäden. Diese Verfahren waren aber teuer und unzuverlässig, da Niobstäbe zur Herstellung der Leiterfäden verwendet wurden. Die Komponenten für die Herstellung besitzen Durchmesser von 3 mm oder mehr, so daß eine starke Querschnittsverringerung erforderlich ist, um einen Draht herzustellen, dessen ■ Fäden einen Durchmesser von'1 um aufweisen. Die Drähte werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß die Niobstäbe in einen Bronzeknüppel eingearbeitet werden und der Knüppel mehrere Male extrudiert wird, bis eine gewisse Stärke der aus dem Niobstab erhaltenen Fäden erreicht ist. Der erhaltene Draht wird mit weiteren Drähten gebündelt und wieder extrudiert. Beim Diffusionsverfahren, bei welchem das Zinn in der Bronze in das Niob diffundiert wird, werden starke Kirkendall-Poren in der Bronze gebildet, wenn die Niobfäden große Durchmesser über 10 μΐη aufweisen. Großen Kirkendall-Poren sind für den Draht schädlich.

Da außerdem die durch die bekannten Verfahren hergestellten Drähte aus einzelnen und gesonderten Fäden bestehen,

■ besitzen diese Fäden eine Neigung, während der Verarbei- · tung zu reißen, weil sie von einem großen Durchmesser auf einen viel kleineren Durchmesser extrudiert werden. Wenn einzelne Fäden reißen, dann ergibt dies eine Schwächung des gesamten Drahts und sogar einen,Bruch des Drahts, wodurch die Ausbeute an brauchbarem Produkt verringert wird.

In anderen Fällen werden Sperrschichten vorgesehen, um eine Diffusion von reaktiven Metallen aus einem Bereich, wie z. B. Bronze-Zinn, in einen anderen Bereich, wie ζ. B. Kupfer, zu verhindern. In diesem Fall wird der Knüppel dadurch hergestellt, daß eine Sperrschicht um den zentralen Stab des Knüppels zwischen den voneinander zu schützenden Schichten laminiert wird.

Bei den gegenwärtig üblichen Verfahren ist es nötig,' die Drahtknüppel durch Extrusionsverfahren herzustellen Und ' mehrere Male zu extrudieren', um feine Dimensionen zu erreichen, wobei der' Draht durch Düsen gezogen wird. Eine jede dieser Extrusionen wirkt auf die Fäden hart ein und

ist außerdem in der Durchführung teuer. Es ist deshalb erwünscht, ein anderes Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Produkten aufzufinden, die in Drähte mit ' feinen Nioblegierungsfäden verarbeitet werden können, die frei von den bisherigen Nachteilen, nämlich hohe Kosten und Fadenbrüche, sind.

Gemäß der Erfindung wurde festgestellt, daß zusammengesetzte Metallprodukte mit größerer Festigkeit und besserer Leitfähigkeit dadurch hergestellt werden können, daß man eine Schicht des zusammengesetzten Produkts in gestreckter oder durchbrochener Form verwendet. Insbesondere werden Drähte oder Fäden oder multifile Drähte hergestellt, die gestrecktes oder durchbrochenes Metall als Diffusionssperre, als.

Verfestigung oder als Supraleiterschicht entlang der Länge des Drahtes enthalten, und zwar entweder konzentrisch

■ oder haibkonzentrisch. .. .

Die vorliegende Erfindung ermöglicht die Herstellung von Drähten, Fäden, Kabeln oder Stäben, die eine Anzahl Fäden enthalten, welche ihrerseits mindestens eine konzentrische oder halbkonzentrische Schicht aus einem reinen oder laminierten, gestreckten oder durchbrochenen Metall enthalten. Diese gestreckte oder durchbrochene Schicht kann entweder mit einer anderen Metallschicht laminiert sein, oder sie kann in ihrer reinen Form vorliegen und keine anderen Schichten aufweisen. Mit dem Ausdruck "halbkonzentrisch "ist gemeint, daß beim Vorhandensein von mindestens zwei Metallkomponenten im Draht oder Faden die gestreckte oder durchbrochene Schicht in länglichen Streifen entlang der Länge des Drahts vorliegen kann, aber den Draht nicht vollständig umgibt.

Diese Streckmetallschicht kann in dreifacher Weise,wirken. Sie kann als Verfestigungsschicht, als Diffusionssperre zwischen zwei Schichten, die miteinander reagieren könnten, und als Supraleiterschicht wirken. Wenn sie als. Verfesti*- gungsschicht wirkt, Rann sie sowohl in reiner Form als auch in zusammengesetzter Form (d. h., daß sie vor der Verwendung bei der Drahtherstellung mit einem anderen Metall Iaminiert wird) vorliegen. In dieser Form kann sie aus Nb, Nb-Legierungen (NbTi), Ta, Ta-Legierungen,.Ni, Ni-Legie-

rungen, V und V-Legierungen hergestellt sein. In dieser Funktion kann sie eine Schicht sein, welche die innere Schicht des zu extrudierenden Drahtmaterials vollständig umgibt, oder sie kann zwischen zwei Schichten liegen oder sie kann in Streifen vorliegen, die einander nicht berühren. Jedoch erstreckt sie sich immer über die Länge des Drahts oder Knüppels, daß die Zwischenräume oder Löcher im Streckmetall sich im Draht oder Faden radial öffnen.

Wenn dae Streckmetall ale Supraleiterfaden verwendet ■ wird, dann kann es" aus all den Metallen bestehen, die als Verfestigungsmaterial wirken, wobei natürlich solche Materialien ausgeschlossen sind, die nicht als Supraleiter dienen. Hinsichtlich des Aufbaus kann es in allen oben genannten möglichen Anordnungen vorliegen, die oben für die Verfestigungsmaterialien angegeben sind. In dieser Hinsicht ist seine Verwendung als Supraleiter bestimmt durch die umgebenden Metalle, die bei der Herstellung des Drahts oder Fadens verwendet werden. '

Wenn das Streckmetall als Diffusionssperre verwendet wird, dann besteht es aus Nb, Ta, V, Ni und Legierungen dieser Metalle entweder einzeln oder in Kombination. Auch hier hängt seine Funktion als Sperrschicht von den anderen Metallen ab, die bei der Herstellung des Drahts oder Knüppels oder Fadens verwendet werden. Bei dieser Anwendung sollten mindestens zwei weitere Metalle vorliegen. ,

ν·.

Wenn das Streckmetall mit einem andferen Metall laminiert wird, dann kann es in Rollenform um sich selbst gewickelt werden, um einen Knüppel herzustellen, der anschließend extrudiert wird, um Drähte und andere Knüppel zu erzeugen, die dann wiederum zur Herstellung von multifilen Leitern vereinigt werden können. Es ist auch möglich, daß das Streckmetall, entweder in der oben genannten laminierten Form oder in seiner reinen Form um ein Kernmaterial gewickelt wird, welches üblicherweise die Form eines Stabs aufweist. Dieses Kernmaterial kann mehrere Funktionen erfüllen, wobei diese Funktionen die Zusammensetzung bestimmen. Wenn das Kernmaterial als Stabilisator wirkt, dann kann es aus Kupfer oder Aluminium bestehen« Wenn es für die Einverleibung reaktiver Elemente verwendet wird, •dann kann es aus Zinn/ Gallium, Germanium, Aluminium und .Silizium sowie Kombinationen davon bestehen. Der Kern kann

auch aus Kupfer, Zinn, Bronze, Kupfer/Gallium-Bronze oder Zinn/Kupfer-Legierungen mit einem geringen Kupfergehalt, d. h. 13 % Kupfer, hergestellt werden. Wenn der Kern als Verfestigungsmaterial dient, dann kann er aus Messing, Bronze, verstärktem Kupfer, d. h. NbCu, Ni, Ni-Legierungen, d. h. GuNi, und Al-Legierungen hergestellt werden. Auch hier hängt die Funktion des Kerns vom jeweils herzustellenden zusammengesetzten Draht ab. Es ist nicht immer nötig, daß ein Kernmaterial vorliegt, aber in gewissen Fällen ist es aus einem oder mehreren der obigen Gründe wirksam.

Bei der Herstellung dieser Drähte oder Fäden wird oftmals ein duktiles Matrixmaterial,verwendet. Dieses Material kann aus dem gleichen Material wie das Kernmaterial bestehen und im Kern eines Drahtes verwendet werden. Es kann aber auch als Material verwendet werden/ mit welchem das Streckmetall laminiert wird, bevor es um den Kern gewickelt oder rollenartig um sich selbst herumgewickelt wird, um den Knüppel herzustellen, aus welchem der Draht oder die Fäden extrudiert werden. Dieses Material kann auch in der äußeren Umhüllung des Knüppels verwendet werden. Wie der Name besagt, erteilt dieses Material dem Knüppel eine Duktilität, was seine Extrusion unterstützt.

Bei der Herstellung eines Knüppels wird oftmals ein Umhüllungsmaterial verwendet, um das Ziehen des Knüppels in Drähte oder Fäden zu erleichtern. Dieses Material kann aus Kupfer, Nickel, Aluminium oder Bronze, die reaktive Materialien wie Zinn, Gallium, Germanium, Aluminium, Silizium und Kombinationen davon enthält, bestehen.

Gemäß der Erfindung wurde insbesondere gefunden, daß viele Schwierigkeiten der bisher bekannten Verfahren zur Herstellung von zusammengesetzten Produkten, insbesondere Supraleiterdrähten mit feinen Fäden, gelöst werden können, wenn

,man anstelle von Metallstäben Streckmetall verwendet. Die Verwendung dieses Streckmetalls ergibt viele Vorteile. Es erlaubt stark eine erhöhte.Vielseitigkeit des Aufbaus des zusammengesetzten Produkts,, die'■ Erzielung'viel feinerer Fäden mit weniger Querschnittsverringerung und einen gleichförmigen Leiterquerschnitt, wobei trotzdem die Vorteile eines einzigen feinen Fadens vorliegen. Diese Vorteile sind der Verwendung eines feineren Ausgangsmaterials zuzuschreiben, wodurch weniger Querschnittsver- ringerung zur Erzielung von sogar noch feineren Fäden als bei bisherigen Verfahren erforderlich sind. Da die Ausgangsgröße des Leiters fein ist, können die fertigen Abmessungen des Supraleiters ausreichend fein sein, daß kurze Reaktionszeiten möglich werden, wodurch die Bildung von Kirkendall-Poren verringert wird und die duktilen Charakteristiken von extrem feinen Fäden aus spröden Metallverbindungen ausgenützt werden können.

Mit Hilfe des vorliegenden Verfahrens kann man einen langen Leiter mit feinen Leiter fäden mit' viel geringeren Kosten als bei bekannten Verfahren herstellen. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Ausgangsmaterial sehr feine Abmessungen aufweist, die weniger Querschnittsverringerung brauchen. Wegen der verringerten Bruchgefahr, ist es durch das vorliegende Verfahren möglich, lange ungebrochene Produkte herzustellen, deren Herstellung mit den gegenwärtigen Verfahren äußerst schwierig ist.

Die Erfindung wird nun anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch ein Laminat, bestehend aus einer massiven Metallschicht und einer Streckmetallschicht;
' ■■ " ; ■ _ -

Fig. 2 eine Aufsicht auf den Gegenstand von Fig. 1, wobei

die Streckmetallschicht auf der massiven Metallschicht liegt;

Fig. 3 einen Querschnitt durch einen Knüppel/ der aus einem Laminat von Fig. 1 rund um einen Kupferstab gewikkelt und in Kupfer eingehüllt ist; und

Fig. 4, 5, 6, 7, 8 und 9 verschieden^ Querschnitte von

Drähten, Fäden oder Knüppeln, die gemäß der Erfin-1Q dung erhalten worden sind.

Ein erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Drähten besteht darin, daß man ein Laminat gemäß den Fig. 1 und 2 herstellt, wobei eine Bronzeschicht 1 auf einer Schicht 2 aus gestrecktem Niobmetall liegt. Die Bronzeschicht dient dazu, dem Niob Zinn zuzuführen. Es wurde festgestellt, daß das Zinn in das Niob diffundieren kann. Die Bronzeschicht ist also erforderlich zur Erzeugung von Nb₃Sn ,wobei Zinn in das Niob diffundiert. Dieses Verfahren hat die erwünschte Reaktionskinetik einer Festkörperdiffusionsreaktion. Es ist schwieriger, das Zinn direkt auf dem Niob anzubringen und das gleiche zu erreichen. Die Bronze besitzt Standardspezifikatione'n und enthält 10 bis 14 % Zinn. Dieses Laminat wird um einen Kernstab 3 aus Kupfer herumgerollt, wie es in Fig. 3 zu sehen ist. Die Bronze/Niob-Schicht 4, die um den Kupferstab 3 gewickelt ist, wird dann mit einer äußeren Schicht 5 aus Kupfer umhüllt, wobei ein Knüppel mit dem in Fig. 3 dargestellten Querschnitt erhalten wird.

Die Kupferumhüllung erleichtert die Verarbeitung, also das Ziehen in einen Draht, Sie erhöht die Stabilität bei niedrigen Temperaturen, da sieeine hohe thermische Leitfähigkeit aufweist. Der Draht kann dann einer QuerSchnittsverringerung zugeführt und auf jede Querschnittsform gezogen werden, d. h. rund, quadratisch, elliptisch oder flach. Es

-χ-

■ ist auch möglich, einen Knüppel für die Extrusion in einen Draht oder in einen Faden herzustellen, wobei kein Kernmaterial verwendet wird. Dabei wird das Laminat von Fig. 1 einfach um sich selbst herumgewickelt, wobei der in Fig. 4 gezeigte Querschnitt entsteht.

Die Fig. 5 bis 9 zeigen weitere Querschnitte von Knüppeln, Drähten oder Fäden, die für verschiedene Funktionen und aus verschiedenen Gründen hergestellt worden sind.

Fig. 5 erläutert die Verwendung eines nicht-laminierten reinen Streckmetalls 6, das um einen Kern 3 gewickelt ist, ähnlich wie in Fig. 3, und das mit einem Umhüllungsmate- _t . rial 5 umgeben ist. Dieser Querschnitt zeigt die Verwendung des Streckmetalls nur als Verfestigungsmaterial. Ein sol-' eher Querschnitt wird manchmal verwendet, starke Fäden herzustellen, die gemeinsam mit leitenden Fäden verwendet werden. Der Grund hierfür liegt darin, daß die leitenden Fäden wegen der darin enthaltenden reagierenden Materialien nicht so fest sind. Wenn in diesem Falle ^ein multifiler Draht, ein multifiles Kabel oder ein multifiler Stab gebildet wird, dann sind einige der Fäden nur Verfestigungsfäden mit einem Querschnitt entsprechend Fig. 5, die den leitenden Fäden, wie sie in den Fig. 3, 4, 6, 7, 8 und 9

25 gezeigt sind, Festigkeit verleihen.

Fig. 6 erläutert die Verwendung von reinem Streckmetall 6 als Diffusionssperre. Bei diesem Querschnitt des Drahts oder Knüppels ist ein Kernmaterial 3 und ein reagierendes Metall enthaltendes Material 4 gezeigt,¹ das in der gleichen Weise wie in Fig. 3 hergestellt worden ist. Die Diffüsionssperre 6 verhindert, daß das reaktionsfähige Metall in der Schicht 4 mit dem Ümhüllungsmaterial 5 reagiert, was das Vermögen der Umhüllungsschicht, den Leiter-zu stabilisieren, verschlechtern würde. Stattdessen reagiert das reaktionsfähige Metall: mit dem Material der Diffusionssperre,.

-Jf-,eine Reaktion, die viel langsamer ist.

Fig. 7 zeigt einen ähnlichen Querschnitt wie Fig. 6. Jedoch sind hier Streifen eines Sperrmaterials, wie z. B. Phosphor-Bronze 7/vorhanden, welches eine Reaktion der reagierenden Metalle mit der Diffusionssperre in gewissen Bereichen verhindert, so daß diese Reaktion verlangsamt wird. Dies ist manchmal erwünscht, wenn das leitende Material geschützt werden soll, insofern, als die Diffusion des reagierenden Materials in das Streckmetall verursachen kann, daß das Streckmetall zu einem leitenden Ring rund um das innerhalb liegende supraleitende Material wirkt. Wenn dies eintritt, dann kann es zu einem als "Flux-Jumping" bekannten Zustand kommen, der Widerstandsverluste nach sich zieht und im Leiter einen unstabilen Zustand hervorruft, üblicherweise findet dies leichter statt, wenn Wechselstrom und nicht Gleichstrom verwendet wird.

. Fig. 8 zeigt einen Querschnitt durch einen Knüppel oder Draht, worin zwei Diffusionssperren 'verwendet werden, wenn es erwünscht ist, nicht nur das Umhüllungsmaterial vor dem leitenden Material 4 zu schützen, sondern auch das Kernmaterial vor dem gleichen leitenden Material 4 zu schützen.
25

Fig. 9 zeigt den Querschnitt eines Knüppels, wobei durchr brochenes Metall in Streifen geschnitten und in eine RoI- ·■ lenförm eines duktilen Matrixmaterial eingebettet ist.

Die Erfindung wird durch die folgenden Beispiele näher erläutert.

- yr- :

• Beispiel 1

Es wurde ein Knüppel mit den, Abmessungen 6,03 cm Durchmesser und 15,2 cm Länge hergestellt, der ein zusammengesetztes Produkt aus gestrecktem Niob auf Bronze enthielt ι das um einen Kupferstab gewickelt und mit einer Kupferumhüllung beschichtet war. Der Knüppel enthielt annähernd 8 % Nb im Querschnitt und wurde durch herkömmiiche Verfahren auf einen endlosen Draht von 0,05 cm gebracht und durch herkömmliche Verfahren (Tempern bei 600⁰C) reagieren gelassen.

Die kritische Temperatur, d. h. die Temperatur, bei der der Draht dem Strom keinen Widerstand mehr entgegensetzt und supraleitend wird, wurde bestimmt und mit der bekannten kritischen Temperatur für reines Niob verglichen. Weiterhin wurde der.Draht während 15 min einer Wärmebehandlung von 800⁰C ausgesetzt, worauf die kritisehe Temperatur wieder bestimmt wurde. Die Resultate

20 sind in der folgenden Tabelle I angegeben.

Tabelle I

Probe ' Kritische Temperatur Reines Niob 9°K

25 Draht (ohne Wärmebehandlung) 11⁰K Draht (mit Wärmebehandlung) 17,6⁰K

Die Ergebnisse der obigen Tabelle I zeigen, daß eine verbesserte Cd. h. höhere) kritische Temperatur gegenüber reinem Niob bereits ohne Wärmebehandlung und eine stark verbesserte kritische Temperatur nach einer endgültigen Wärmebehandlung, bei der Zinn aus der Bronze zur Bildung einer Legierung in das Niob wandert, erhalten wird.

Beispiele M bis M10

Eine Reihe von Bronzeknüppeln wurde hergestellt, die bestimmte Zusammensetzungen und Größen aufwiesen und in Drähte verarbeitet wurden. Diese Knüppel sind in der folgenden Tabelle II angegeben, wobei in der Spalte "Bemerkungen" gewisse Beobachtungen bei der Herstellung genannt sind. Aus Tabelle II ist ersichtlich, daß die Knüppel den verschiedenen Querschnitten in den Zeichnungen entsprechen.

Tabelle II (Bronze-Knüppel)

Beispiele Zusammensetzung (Volumen) Bemerkungen

60 irrti Durchmesser Kern (16,7 % Nb/Bz)

Qi-Öfflhüllung

Nb = 8 %	(a)
Bz = 40 %	(b)
Cu = 52 %	(C)
Bz/Nb = 5/1
Nb = 9 %	(a)
Bz = 30 %
Cu = 57,7 %	(b)
Ta = 3,6 %
Bz/Nb'= 3,3/1	(C)

Spule riüt 1525 m bei einem Durchmesser von 0,5 mm Fäden von 1/2 pn
Keine Diffusionssperre

76 ram Durchmesser Kern (23,3 % Nb/Bz) Cu-Umhüllung 11 Stränge gebündelt für 3,8 mm χ 7,8 ran Lawrence Livermore Lab Bar, enthielt 5,41 % Nb

19 Stränge gebündelt für 3,8 χ 7,8 mm Lawrence Livennore Lab Bar, 6,38 % Nb Ta-Diffusionssperre innen und außen (Folie 0,04 mm) äußere Schicht riß während des Bündeins der ursprünglichen Knüppel verursachte Brüche und Verlust der Sperre

76 rtm Durchmesser Kern (33,3 % Nb/Bz) Cu-Umhüllung

Nb = 9 % Bz = 18 % Cu = 83 % Bz/Nb = 2/1

(a) Ta-Diffusionssperre riß während des Zusammenbaus, verursachte Drahtbrüche und Verlust der Sperre
Aufgegeben

ro K> ro

Beispiele

Tabelle II (Fortsetzung) (Bronze-Knüppel) Zusammensetzung (Volumen)

Bemerkungen

76 mm Durchmesser

Kern (33,3 % Nb/Bz)
Cu-üonihüllung

Nb = 15,25 % Bz = 30,50 %

Cu = 54,25 % Bz/Nb = 2,0/1

(a) Keine Diffusionssperre

(b) Spule zog sich auf Durchmesser von 1,7 nm ohne Brüche und 3 - 5 μπι Fäden

(c) Vereinigt mit M-6 zur Herstellung von Strängen aber innere Brüche bei 7,9 um Durchmesser entwickelt, da M-6 gerissen war Ta-Diffusionssparre

-M-4-76 im Durchmesser

Kern (27 % Nb/Bz)
Cu-lMiüllung

Nb = 11,9 % · Bz = 32,0 %

Cu = 56,1 % B/z/Nb. = 2,7/1

(a) Keine Diffusionssperre

(b) Zog sich auf 1,5 mn Durchmesser ohne Brüche 2 bis 5 m Fäden

76 mti Durchmesser

Kern (15,4 % Nb/Bz)
Cu-llrihüllung

Nb = 6,38 % Bz = 35,0 %

Cu = 58,5 % Bz/Nb = 5,5/1

(a) Keine Diffusionssperre

(b) Zog sich auf 0,6 ran, Spule von 1720 m Fäden

(c) Brüche begannen bei 0,4 mn Durchmesser

- 3 μπι

Tabelle II (Fortsetzung)
(Bronze-Knüppel)

Beispiele Zusammensetzung (Volumen) Bemerkungen

76 mm Durchmesser Kern (20 % Nb/Bz)

Curönhülllung

76, mm Durchmesser Kern und Hülle (17,2 % Nb/Bz) (22 % Nb/Bz ±n Hülle**) Cu-litihüllung

Nb = 5,74 % (a) Tä-Diffusionssperre (Folie von 0,04 um)

riß während des Aufbaus .Bz = 23,0 %

Cu = 71,3 % (+ Ta-Diffusionssperre) (b) Brüche begannen bei 0,9 rtm Durchmesser

1 - 2 pm Fäden Bz/Nb = 4/1 (c) Gebündelt mit M-3, da 19 Stränge bei 7,9 mm

Durchmesser brachen, wegen Ta

Nb = 11,7 %

Bz = 56 % (total)

Bz/Nb = 4,1/1 (in Hülle**) Bz/Nb. = 4,8/1 (insgesamt)

(a) (0,13 mm) Ta = 2,0 % Diffusionssperre.

(b) Proben mit 0,9 im Durchmesser, wo die Brüche begannen

Cc) Proben: 0,5, 0,4, 0,3 inn Durchmesser

(d) Gebündelt mit M-8 (17 Stücke)

(e) Bronzekernstab

Tabelle II (Fortsetzung) (Bronze-Knüppel) '

Beispiele Zusammensetzung (Volumen) Bemerkungen

76 ram Durchmesser

Kern und Hülle und Diffusionssperre (20,6 % Nb/Bz)

(18,5 % Nb/Bz in Hülle**)
Cu-ümhüllung

Nb = 10,7 %

Bz =54,5 % (total)

(a) (0,25 mm) Nb = 3,4 % Diffusionssperre

(b) Proben mit 0,9 mm Durchmesser, wo die Brüche begannen

Cu = 31,5 %

Bz/Nb = 4,4/1 (in HuIt (c) Brcnzekemstab

Ie**)

Bz/Nb s 3,86/1

(insgesamt)

*M-7/M-8
Gebündelt

76 mm Durchmesser/7,6 mm
hexagonale Stangen
(24,2 % Nb/Bz)
Cu-lMiüllung

Nb = 8,95 % Bz = 36,96 % 17 Stücke M-7 7,6 urn hexagonal
38 Stücke M-8 7,6 mm hexagonal

Cu = 54,09 %

Bz/Nb = 4,13/1 (insgesamt)

M-9 .

76 mm Durchmesser

(25,6 % Nb/Bz)

Cu-Oarihüllung

Nb = 17,6 % Bz =51,1 % Cu = 31,1 % Bz/Nb = 2,9/1

(a) Kupferkernstab (R-3), 15,9 ran Durchmesser

(b) Mit Nb Streckmetalldiffusianssperre am äußeren Durchmesser der Hülle**

CD CO !S3

Tabelle II (Fortsetzung) (Bronze-Knüppel)

Beispiele Zusammensetzung (Volumen) Bemerkungen

76 mn Durchmesser

76 mm Durchmesser
(24,0 % Nb/Bz) Cu-Uhihüllung ·"'

(a) Bz-Kernstab/ 15,9 mn Durchmesser

(b) Nb-Streckmetall am äußeren Durchmesser der Hülle**

Nb = 17,4 % Bz = 56,8 % Cu = 25,8 % Bz/Nb = 2,89/1 (Hülle**) (c) Mit Phosphorbronzestreifen, 6 Stück, 19 mm breit,

längsgelegt Bz/Nb = 3,32/1 (insgesamt)

Nb = 16,9 %

Bz = 58,3 %

Cu = 24,5 %

Bz/Nb = 3,16/1 (in Hülle**)

Bz/Nb - 3,45/1 (insgesamt)

(a) Bz-Kernstab, IP,9 mn Durchmesser

(b) Nb-Streckmetall am äußeren Durchmesser der Hülle**

76 um Durchmesser

ia) Bz-Kemstäb, 15,9 ran Durchmesser . (b) Nb-Streckmetall am äußeren Durchmesser der Hülle**

Nb = 17,2 % Bz = 51,0 % Cu = 25,8 4

Bz/Nb = 2,8/1 (Hülle**) (c) Phosphorbronzehülle, um Diffusionssperre zu schützen ) 3,32/1 (insgesamt)

Diffusionssperfenfolie nicht aus Streckmetall In Rollenform ·

M-9, Mt11 , M-12 entspricht Fig. 6. M-10 entspricht Fig.

Seispiala R3 bis R12

Einige weitere Knüppel wurden hergestellt und auf Festigkeit getestet. Diese Knüppel wurden nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt und hatten die in der folgenden Tabelle XIX angegebenen Abmessungen und Zusammensetzungen. Sie wurden dann auf Festigkeit geprüft. Die Resultate sind in der folgenden Tabelle IV angegeben.

Tabelle III
R-Knüppel (Details des Aufbaus)

Beispiele Zusammensetzung (Volumen)

R-3 Länge 1927 mm Nb-Streckmetall gewickelt um Kern	5	% Nb	."	-
Kupferkern 58,2 mm	95	% Cu	,6 % Nb ·. . ■
Kupferhülle 76,2 mm Außendurchmesser χ 6,3 mm Wand			,4 % Cu
R-4 Länge 2019 mm Nb-Streckmetall gewickelt um Kern	2	% Nb
Kupferkern 58,2 mm	98	% Cu
Kupferhülle 76,2 ran Auße^urchmesser χ 6,3 mm Wand
R-5 Länge 1276 ram Nb-Streckmetall gewickelt um Kern	2
Kupferkem 58,2 mm	97
Kupferhülle 76,2:mm Außendurchmesser χ 6,3 mm Wand

R-6 Länge 1092 mm Nb-Streckmetall laminiert um Kupferfblie 2,8 % Nb V

0,13 mm dick gewickelt um Kern 97,2 % Cu · «

Kupferkem 58,2 mm

Kupferhülle 76,2 mm Außendurchmesser χ 6,3 mm Wand

R-7 Länge 7131 mm Nb-Streckmetall laminiert um 25,0 % Nb

Kupferfoloie 0,14 mm dick gewickelt um Kern 75,0 % Cu. "

Kupferkem 1ä1 mn ■

Kupferhülle 76,2 mm Außendurchmesser χ 5,1 mm Wand '

} t

O CO

Tabelle III (Fortsetzung)

Beispiele Zusammensetzung (Volumen)

R-8 Länge 8204 mm Nb-Streckmetall laminiert um 12,0 % Nb

Kupferfolie 0,13 ran dicke gewickelt um Kern 88,0 % Cu

Kupferkern 19,1 mn

Kupferhülle 76,2 mm Außendurchmesser χ 5,1 mm Wand _^

R-9 Länge 4572 mm Nb-Streckmetall laminiert um 11,63 % Nb

Kupferfolie 0,25 mn dick gewickelt um Kern 88,37 % Cu

Kupferkern 19,1 mn -

Kupferhülle 76,2 mm Außerelurchmesser χ 5,1 mm Wand

R-10 Länge 5308 mti Nb-Streckmetall laminiert um 15,72 % Nb

Kupferfolie 0,25 mn dick gewickelt um Kern 84,28 % Cu

Rupferkem 19,1 ran

Kupferhülle 76,2 mn Außendurchmesser χ 5,1 mm Wand ■ V^ '

R-11 Länge 4267 ran Nb-Streckmetall laminiert um 11,9 % Nb ι

Kupferfolie 0,38 ran dick gewickelt um Kern 88,1 % Cu

Kupferkern 19,1 ran

Kupferhülle 76,2 mm Außendurchmesser χ 5,1 mm Wand

R-12 Länge 4273 ran Nb-Streckmetall laminiert um 12,9 % Nb

Kupferfolie 0,38 ran dick gewickelt um Kern 87,1 % Cu

Kupferkern 19,1 mn

Kupferhülle 76,2 ran Außendurchmesser χ 5,1 mn Wand

Tabelle IV Zugfestigkeit von Cu/Nb-Draht

Gesamt
(% Nb)

(25,0)
(15,7)
(11,9)
(12,9)

*(25,0)
*(12;0)
*t15,7)

Beispiele Temperung

Endgültige Zugfestigkeit Durchmesser kg/an²

HO/NI

*(12,9)

R-7-1
R-10-1
R-11-1
R-12-1

R-7-1
(4 Stücke)

R-7-2

R-8-1

(1 Stück)

R-8-2

R-10-1
(1 Stück)
R-I0-2

R-11-1
(1 Stück)
R-I1-2

R-12-1

(4 Stücke)

R-12-2

315°C/10 min 315°C/10 min 315°C/10 min 315°C/10 min • 315°C/1O min 315°C/1O min 315°C/10 min 315°C/10 min 315°C/10 min 315°C/10 min 315°C/10 min 315⁰C/10 min 315^öC/10 min 315°G/10 min

0,25 ran 0,25 mn 0,25 ran 0,25 itm 0,63 ram 0,63 ram 0,63 ran 0,63 ran 0,63 ran 0,63 ran 0,63 ran 0,63 ran 0,63 ran 0,63 ran 15,8/15,2 13,6/13,4 11,7/11,6 11,1/10,9 11,8/10,5" 11,1/10,8 "7,4/ 7,1 7,5/ 7,2 ,5,7/ 9,5 10,0/ 9,7 8,3/8,2 8,7/8,6 8,1/8,0 8,4/ 8,3

Elastizitätsgrenze kg/an? % Dehnung HO/NI HO/NI

10,3/	9,1	7/3
7,7/	6,5	.9/5
6,9/	5,9	13/8
6,7/	6,1	14/10
5,9/-	5,0	18/10
6,ί/	5,3	20/15
4,3/ ■	J, 8	25/12
3,4/	3,2	17/15
5,3/	5,2	18/15
5,1/	4,9	23/12
4,0/	*⁴¹**	21/18
4,1/	3,5	30/25
4,7/	4,5	25/22
4,2/	3,6	31/20

(3

-„24--

* Beispiel mit Cu-Temperung im Verfahren (alle anderen

Beispiele ohne Cu-Temperung im Verfahren) HO/NI = Höchster und niedrigster Wert auf 5 Versuchen.

-SS ' Leer s ei te

Claims

Patentansprüche

.j Extrudierter Draht oder Faden, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Schicht desselben vor der Extrusion aus einem durchbrochenen Metall besteht.

2. Draht nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das durchbrochene Metall aus Nb, Ta, Ni, V oder einer Legierung davon besteht.

3. Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens zwei Metalle vorhanden sind, wobei eines davon ein durchbrochenes Metall ist und als Leiter wirkt oder als Verfestigungsiaetall dient.

4. Draht nach. Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Metalle vorhanden sind, wobei eines davon ein durchbrochenes Metall ist und als Diffusionssperre wirkt.

5. Draht nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß längliehe Streifen einer Sperrschicht zwischen der Diffusionssperre und einer reagierenden Schicht angeordnet sind.

6. Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das durchbrochene Metall um einen Metallkern gewickelt ist.

7. Draht nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern als Stabilisator dient und aus Cu oder Al besteht, wobei der Kern mindestens eine reaktive Komponente enthält, die aus Sn, Ga, Ge, Al, Si, CuSn, CuGa, SnCu oder einer Kombination daraus besteht, oder wobei der Kern als Verfestigungsmaterial,wirkt und aus Messing, Bronze, verstärktem Kupfer, einer Nickellegierung oder einer'

Al-Legierung, besteht. \

8. Draht nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet/ daß das durchbrochene Metall in einem duktilen Matrixmaterial enthalten oder damit laminiert ist.

5 9. Draht nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß

das duktile Matrixmaterial'aus Cu, Al, Bronze, Sn, Ni oder Messung besteht.

10. Draht nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß eine äußere Umhüllung vorhanden ist.

11. Draht nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Umhüllungsmaterial aus Cu, Ni, Al oder Bronze besteht und daß die Bronze ein reaktives Material enthalten kann, bei welchem es sich um Sn, Ga, Ge, Al oder Si handelt.

12. Verfahren zur Herstellung eines Drahts oder Fadens, bei welchem ein Knüppel hergestellt und der Knüppel in , die Länge verformt wird, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Herstellung des Knüppels mindestens eine durchbrochene Metallschicht rund um einen Stab aus mindestens einem Metall gewickelt wird.

13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Stab aus mehreren Metallschichten besteht.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß '· eine der Metallschichten aus einer durchbrochenen Metallschicht besteht.

¹ ' v.

15. Verfahren nach einem der¹ Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß die äußere durchbrochene Metallschicht vor dem Verformen in die Länge mit einer Umhül-

■ lungsschicht aus Metall umgeben wird. 35 ·

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die durchbrochene Metallschicht diskontinuierlich ist.