DE3905805C2 - A method of making a wire-form superconducting composite article - Google Patents

A method of making a wire-form superconducting composite article

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstands. Dieser Verbundgegenstand enthält Nb₃Al als supraleitende Verbindung und weist unter anderem, jedoch keineswegs ausschließlich, ausgezeichnete Supraleitungscharakteristika oder -kennwerte in hohen Magnetfeldern und Wechselstrom-Magnetfeldern auf.The invention relates to a method for producing a wire-shaped superconducting composite article. This composite article contains Nb₃Al as superconducting compound and includes, but not limited to, excellent Superconducting characteristics or characteristics in high magnetic fields and AC magnetic fields.

Supraleitende drahtförmige Verbundgegenstände für hohe Magnetfelder, in denen Nb₃Sn und V₃Ga als lineares supraleitendes Material verwendet wird, wurden bisher schon verwendet. Außerdem wird als ein supraleitendes Material für Wechselstrom supraleitender multifilamentöser Nb-Ti-Draht in der Praxis verwendet. Es wird diesbezüglich beispielsweise auf "Superconductor Materials Science, Metallurgy, Fabrication and Application" (NATO ADVANCED STUDY INSTITUTES SERIES, Series B; Physics), herausgegeben von Simon Fonder und Brian B. Schwartz, Kapitel 2; "Practical Superconducting Materials", Seiten 63-67, hingewiesen.Superconducting wire-shaped composite articles for high magnetic fields, in which Nb₃Sn and V₃Ga as a linear superconducting Material used, have been used previously. also is used as a superconducting material for alternating current Superconducting multifilamentary Nb-Ti wire in practice used. For example, it refers to "Superconductor Materials Science, Metallurgy, Fabrication and Application "(NATO ADVANCED STUDY INSTITUTES SERIES, Series B; Physics), edited by Simon Fonder and Brian B. Schwartz, Chapter 2; "Practical Superconducting Materials", Pages 63-67, noted.

Die Verbundgegenstände, die Nb₃Sn und V₃Ga als lineares supraleitendes Matrial enthalten, werden mittels eines Verfahrens hergestellt, welches das Ziehen eines Verbunds oder Composits, der bzw. das aus einer Kupferlegierung (Cu-Sn-Legierung oder Cu-Ga-Legierung) und Nb oder V zusammengesetzt ist, umfaßt, während ein Zwischenglühen im Vakuum bei Temperaturen im Bereich von 500 bis 600°C durchgeführt wird, wobei diese Bearbeitungsweise mehrere zehn Male wiederholt wird, und danach wird das Produkt einer Wärmebehandlung für eine Diffusionsreaktion ausgesetzt.The composite articles, the Nb₃Sn and V₃Ga as linear superconducting Matrial are by a method made pulling a composite or Composites, the or a copper alloy (Cu-Sn alloy or Cu-Ga alloy) and Nb or V is composed, while an intermediate annealing in vacuum at temperatures is carried out in the range of 500 to 600 ° C, these Is repeated several times, and  after that, the product becomes a heat treatment for a diffusion reaction exposed.

Während des Ziehens wird sauerstofffreies Kupfer zur Stabilisierung in das lineare Material kompoundiert, aber das macht das Einfügen von Tantalfolie, Niobfolie etc. in Zwischenräume unter den linearen Materialien als Diffusionsbarriere notwendig, um eine Diffusionsreaktion zwischen dem sauerstofffreien Kupfer und der Kupferlegierung zu vermeiden.During drawing, oxygen-free copper stabilizes compounded in the linear material, but that makes the insertion of tantalum foil, niobium foil etc. into spaces among the linear materials as a diffusion barrier necessary to initiate a diffusion reaction between the to avoid oxygen-free copper and the copper alloy.

Daher beinhaltet das Herstellungsverfahren von bisher bekannten drahtförmigen Verbundgegenständen, die Nb₃Sn und V₃Ga enthalten, wie oben beschrieben, sehr beschwerliche Fabrikationsschritte, und eine Verminderung der Produktionskosten dieser Verbundgegenstände ist schwierig. Außerdem beträgt die obere kritische Magnetfeldstärke des hierdurch erhaltenen supraleitenden Materials, das Nb₃Sn und V₃Ga enthält, nur etwa 20 T, und die Fähigkeit dieser Verbundgegenstände, hohe Magnetfelder zu liefern, ist beschränkt.Therefore, the manufacturing method of previously known wire-shaped composite articles, the Nb₃Sn and V₃Ga contain, as described above, very arduous fabrication steps, and a reduction in production costs These composite objects are difficult. also is the upper critical magnetic field strength the superconducting material obtained thereby, containing Nb₃Sn and V₃Ga, only about 20 T, and the Ability of these composite objects to high magnetic fields deliver is limited.

Andererseits wurde ein erster praktischer ultrafeiner mehrfadenförmiger Verbunddraht, der extrem geringe Wechselstromverluste zeigte, durch die Verwendung von Nb-Ti-Legierung zur Verfügung gestellt. Jedoch beträgt die kritische Temperatur dieser Nb-Ti-Legierung 9 K, und wenn sie in flüssigem Helium (4,2 K) verwendet wird, ist der Temperaturspielraum nur 4,8 K. Drahtförmige Verbundgegenstände eines solchen kleinen Temperaturspielraums sind nicht sehr vorteilhaft für die Verwendung als supraleitende Magnete für Wechselstrom, weil in dem Magneten während des Betriebes stets ein konstanter Betrag an Wärmeerzeugung auftritt und weil bei Temperaturen, die der kritischen Temperatur benachbart sind oder diese übersteigen, die Magnetleistungsfähigkeit verschlechtert wird oder stagniert.On the other hand, a first practical ultrafine multifilament was Composite wire, the extremely low AC losses showed, by the use of Nb-Ti alloy made available. However, the critical temperature is this Nb-Ti alloy 9 K, and when in liquid Helium (4.2 K) is the temperature margin only 4.8 K. Wired composite objects of such a small Temperature latitudes are not very beneficial for use as superconducting magnets for alternating current, because in the magnet is always a constant amount during operation heat generation occurs and because at temperatures, which are adjacent to the critical temperature or these exceed the magnetic performance deteriorates  becomes or stagnates.

Andererseits ist es bekannt, daß die Nb₃Al-Verbindung kritische Temperaturen (Tc) hat, die im Bereich von 15 bis 19 K sind, sowie ein oberes kritisches Magnetfeld von 30 T, den vorerwähnten Temperaturspielraum von wenigstens 10 K und überragende Supraleitungscharakteristika oder -kennwerte gegenüber entweder den vorerwähnten Nb₃Sn-V₃Ga-Verbundgegenständen oder gegenüber dem vorgenannten ultrafeinen mehrfadenförmigen Draht aus Nb-Ti-Legierung.On the other hand, it is known that the Nb₃Al compound has critical temperatures (T c ) which are in the range of 15 to 19 K and an upper critical magnetic field of 30 T, the aforementioned temperature margin of at least 10 K and superior superconducting characteristics to either of the aforementioned Nb₃Sn-V₃Ga composite articles or to the aforesaid Nb-Ti alloy ultrafine multi-filamentary wire.

Jedoch hat die Nb₃Al-Verbindung bisher einen ernsthaften Nachteil bezüglich ihrer praktischen Verwendung insofern, als es bisher sehr schwierig war, ein drahtförmiges Material herzustellen, insbesondere ein homogenes drahtförmiges Material mit ultrafeiner Dicke. Das heißt, es wurde über Ergebnisse von im Labormaßstab durchgeführten Experimenten des Komprimierens einer pulverförmigen Mischung von Nb und Al zu einem Festkörper, des Ziehens des Festkörpers und der Wärmebehandlung desselben berichtet, daß der erhaltene, relativ kurze drahtförmige Verbundgegenstand ausgezeichnete Supraleitungscharakteristika oder -kenndaten, wie oben beschrieben, zeigte. Jedoch ist es extrem schwierig, ein langes, fadenförmiges Produkt, insbesondere ein langes, ultrafeines und homogenes fadenförmiges Produkt aus dieser Nb₃Al-Verbindung auszubilden, und aus diesem Grund wurde diese Verbindung noch nicht kommerziell ausgenutzt.However, the Nb₃Al compound has been a serious one so far Disadvantage in terms of their practical use insofar, when it was very difficult to make a wire-shaped material, in particular a homogeneous wire-shaped material with ultrafine thickness. That is, it was about results from laboratory-scale experiments of compression a powdery mixture of Nb and Al to one Solids, solid-state drawing and heat treatment the same reported that the obtained, relatively short composite wire-shaped article excellent superconducting characteristics or -kenndaten, as described above, showed. However, it is extremely difficult, a long, thread-like Product, in particular a long, ultrafine and homogeneous form filamentary product from this Nb₃Al compound, and because of this, this connection has not been made yet exploited commercially.

Die vorstehenden Tatsachen sind den folgenden Druckschriften zu entnehmen:The above facts are the following refer to:

  • (i) "Advances in Cryogenic Engineering", Bd. 34, "Materials", Seiten 461-468; (i) "Advances in Cryogenic Engineering", Vol. 34, "Materials," pages 461-468;  
  • (ii) "IEEE Transactions on Magnetics", Bd. Mag-21, Nr. 2, Seiten 756-759 (1985);(ii) "IEEE Transactions on Magnetics", Vol. Mag-21, No. 2, pp. 756-759 (1985);
  • (iii) "IEEE Transactions on Magnetics", Bd. Mag-23, Nr. 2, Seiten 653-656 (1987).(iii) "IEEE Transactions on Magnetics", Vol. Mag-23, No. 2, pp. 653-656 (1987).

Einer der Gründe, warum ein Draht aus Nb₃Al-Verbindung, der durch das Pulverfahren im Labormaßstab testhergestellt worden ist, wie oben erwähnt, trotz seiner ausgezeichneten Supraleitungseigenschaften nicht kommerzialisiert worden ist, liegt in den extremen Schwierigkeiten des Verhinderns einer Oxidation von Nb- und Al-Pulvern, die als Ausgangsmaterial dienen, und des Steuerns ihrer Teilchengrößen.One of the reasons why a wire made of Nb₃Al compound, produced by the Pulverfahren in laboratory scale test has been, as mentioned above, despite its excellent Superconducting properties not commercialized lies in the extreme difficulties of preventing oxidation of Nb and Al powders known as Serving starting material, and controlling their particle sizes.

Andererseits wurde auch die Herstellung von Drähten aus Nb₃Al-Verbindung durch die Schritte des Ausbildens von Filamenten oder dünnen Filmen von Nb und reinem Al, des Kompoundierens derselben, des Kaltziehens des Verbundmaterials und der Wärmebehandlung desselben versucht. Wegen der niedrigeren Härte, die das reine Aluminium gegenüber der Härte von Nb hat, zeigt jedoch Aluminium eine abnormale Deformation während des Ziehens, wodurch manchmal ein Bruch des Drahtes bewirkt wird. Infolgedessen kann ein feines und homogenes fadenförmiges Produkt nicht erhalten werden, und demzufolge wurde das Verfahren nicht kommerzialisiert.On the other hand, the production of wires was also from Nb₃Al compound through the steps of forming Filaments or thin films of Nb and pure Al, the Compounding the same, the cold drawing of the composite material and the heat treatment of the same tries. Because of the lower hardness, which is the pure aluminum compared to the Hardness of Nb, however, aluminum shows an abnormal deformation while pulling, which sometimes causes a break of the wire is effected. As a result, one can fine and homogeneous filamentous product not obtained As a result, the process has not been commercialized.

Weiterhin ist aus der DE-OS 22 00 769 ein Verfahren zum Herstellen eines drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstands bekannt, das folgende Verfahrensschritte umfaßt:Furthermore, from DE-OS 22 00 769 a method for manufacturing a wire-shaped superconducting composite article known, comprising the following method steps:

  • (1) Ansammeln einer Anzahl von strangförmigen Verbundelementen, welche
    • (a) entweder eine Seele aus Aluminium und eine diese direkt umgebende Ummantelung aus Niob, oder
    • (b) eine Seele aus Niob und eine diese direkt umgebende Ummantelung aus Aluminium
    (1) collecting a number of strand-like composite elements, which
    • (a) either an aluminum core and a sheath of niobium directly surrounding it, or
    • (b) a niobium core and an aluminum sheath directly surrounding it
  • aufweisen und je eine weitere, äußere Ummantelung besitzen, die aus einem dehnbaren Werkstoff guter Wärme- und Elektrizitätsleiter-Eigenschaften, wie beispielweise aus Kupfer, hergestellt ist;and each have a further, outer sheath possess, made of a stretchable material good Heat and electricity conductor features, such as for example, made of copper;
  • (2) Einfügen dieser Anzahl von Verbundelementen in ein Rohr, das aus dem gleichen Material wie die äußere Ummantelung der einzelnen Verbundelemente besteht, beispielsweise in ein Kupferrohr;(2) insert this number of composite elements into one Tube made of the same material as the outer one Sheathing of the individual composite elements, for example, in a copper pipe;
  • (3) Ziehen des Rohrs zusammen mit den Verbundelementen zu einem Verbundgegenstand; und(3) Pull the pipe together with the composite elements to a composite article; and
  • (4) Wärmebehandeln des erhaltenen Verbundgegenstands zur Bildung der supraleitenden Verbindung Nb₃Al.(4) heat-treating the obtained composite article to form the superconducting compound Nb₃Al.

Problematische an diesem Verfahren nach der DE-OS 22 00 769 ist es insbesondere, daß durch die, beispielsweise aus Kupfer bestehende und für die Stabilisierung des Verbundgegenstands als unabdingbar angesehene äußere Ummantelung der einzelnen Verbundelemente die endgültig erreichbare Packungsdichte der bei der Wärmebehandlung entstehenden supraleitenden Stränge aus Nb₃Al wesentlich beschränkt wird. Problematic in this method according to DE-OS 22 00 769 in particular, that by, for example, copper existing and for the stabilization of the composite article considered as indispensable outer sheath of the individual Composite elements the final achievable packing density the resulting in the heat treatment superconducting Strands of Nb₃Al is significantly limited.  

Schließlich ist aus der DE-OS 21 65 130 ein Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstands mit einem Aluminiumüberzug bekannt, bei dem ein Strang aus drei oder mehr supraleitenden Drähten in ein Rohr aus hochreinem Aluminium eingesetzt wird und dieses Rohr dann in ein weiteres Rohr, das aus einer Aluminiumlegierung mit einer vorbestimmten Mindesthärte besteht, eingesetzt wird, um dadurch eine Dreifachschichtstruktur zu bilden, die dann zu einer Supraleitereinheit gezogen wird, welche gegenüber der Dreifachschichtstruktur auf weniger als 5% in der Oberfläche reduziert ist, wonach eine Vielzahl von solchen Supraleitereinheiten gebündelt und verdrillt oder verflochten und die äußere Oberfläche des so gebildeten Vielfachsupraleiters mit einer Aluminiumlegierungsschicht umgeben wird.Finally, from DE-OS 21 65 130 a method for Production of a wire-shaped superconducting composite article known with an aluminum coating, in which a strand of three or more superconducting wires in a tube high purity aluminum is used and this pipe then in another tube made of an aluminum alloy with a predetermined minimum hardness is used, to thereby form a triple layer structure, which then is pulled to a superconductor unit which is opposite to the Triple layer structure to less than 5% in the surface is reduced, after which a plurality of such superconductor units bundled and twisted or intertwined and the outer surface of the thus formed multiple superconductor with an aluminum alloy layer is surrounded.

Bei diesem Verfahren nach der DE-OS 21 65 130 wird zwar eine Aluminiumlegierung in einem drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstand verwendet, jedoch wird diese Aluminiumlegierung in Kombination mit hochhreinem Aluminium als Umhüllungsmaterial für das eigentliche supraleitende Material verwendet, weil hochreines Aluminium hinsichtlich der elektrischen Stabilisierung des Supraleiters Vorteile mit sich bringt, während Aluminiumlegierung bei der mechanischen Verarbeitung und der Dämpfung von Wirbelströmen günstigere Eigenschaften aufweist. Die Aluminiumlegierung wird nach der DE-OS 21 65 130 jedoch nicht als eines der Ausgangsmaterialien zur Herstellung des eigentlichen supraleitenden Materials verwendet.In this method according to DE-OS 21 65 130 is indeed a Aluminum alloy in a wire-shaped superconducting composite article however, this aluminum alloy will be used in combination with high-purity aluminum as the wrapping material used for the actual superconducting material, because high purity aluminum in terms of electrical Stabilization of the superconductor brings benefits, during aluminum alloy during mechanical processing and the damping of eddy currents more favorable properties having. The aluminum alloy is according to DE-OS 21 65 130 but not as one of the starting materials for production used the actual superconducting material.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstands mit Nb₃Al als supraleitender Verbindung zur Verfügung zu stellen, welches es ermöglicht, Supraleiter mit extrem feinen supraleitenden Filamenten herzustellen. The object of the invention is a process for the preparation a wire-shaped superconducting composite article having Nb₃Al to provide as a superconducting compound, which allows superconductors with extremely fine superconducting Produce filaments.  

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 oder 2 hat.This object is achieved according to the invention by a method which has the features of claim 1 or 2.

Mit diesem Verfahren nach der Erfindung lassen sich industriell brauchbare drahtförmige Verbundgegenstände herstellen, deren extrem feine und homogene Filamente aus Nb₃Al ausgezeichnete Supraleitungscharakteristika oder -kenndaten aufweisen.With this method according to the invention can be industrial to produce useful wire-shaped composite articles whose extremely fine and homogeneous filaments of Nb₃Al excellent Have superconducting characteristics or characteristics.

Insbesondere haben die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstände nur wenig Wechselstromverluste bei ausgezeichneter mechanischer Festigkeit und hoher Widerstandsfähigkeit gegen Biegebeanspruchung, und sie sind für die Verwendung als Materialien von Wechselstrom-Supraleitungseinrichtungen geeignet, zum Beispiel für supraleitende Transformatoren und supraleitende Generatoren.In particular, those with the inventive method manufactured wire-shaped superconducting composite objects only a few AC losses with excellent mechanical Strength and high resistance to bending stress, and they are for use as materials suitable for AC superconducting devices, for example for superconducting transformers and superconducting Generators.

Das mit der Erfindung zur Verfügung gestellte Verfahren ist im übrigen ein praktisches und wirtschaftliches Verfahren zur Herstellung von ultrafeine supraleitende Filamente aus Nb₃Al aufweisenden Verbundgegenständen.The method provided by the invention is otherwise a practical and economical procedure for the production of ultrafine superconducting filaments consisting of Nb₃Al composite objects.

Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens und die bevorzugte Verwendung der damit hergestellten drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstände sind in den Unteransprüchen angegeben.Further developments of the method according to the invention and the preferred Use of the wire-shaped Superconducting composite articles are in the subclaims specified.

Gemäß den Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, wurde gefunden, daß die oben angegebenen Vorteile der vorliegenden Erfindung sowie die Lösung der obigen Aufgabe, welche der Erfindung zugrundeliegt, durch das im Patentanspruch 1 oder 2 angegebene Verfahren erreicht werden, mit dem es ermöglicht wird, einen langen, drahtförmigen Verbundgegenstand herzustellen, der sich insbesondere dadurch auszeichnet, daß eine große Anzahl von Verbundfilamenten im Abstand voneinander in einer kontinuierlichen Schicht vorhanden sind, die aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Niob, Tantal oder Vanadium besteht, wobei jedes der Verbundfilamente eine derartige Struktur hat, daß wenigstens ein Strang von einer Aluminiumlegierung oder Niob ummantelt ist und im wesentlichen aus extrem feiner, fadenförmiger supraleitender Nb₃Al-Verbindung besteht, die einen mittleren Durchmesser von etwa 0,03 µm bis etwa 1 µm hat.According to the investigations carried out in the context of the present invention were carried out, it was found that the above stated advantages of the present invention as well as the solution the above object, on which the invention is based, achieved by the method specified in claim 1 or 2 which will allow a long,  wire-shaped composite article, in particular characterized in that a large number of composite filaments at a distance from each other in a continuous Layer consisting of copper, a copper alloy, Niobium, tantalum or vanadium exists, with each one the composite filaments has such a structure that at least a strand of an aluminum alloy or niobium sheathed is and essentially of extremely fine, thread-like Superconducting Nb₃Al compound is made, the one average diameter of about 0.03 microns to about 1 micron.

Mit dem Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird, wie oben angegeben, ein langer, drahtförmiger supraleitender Verbundgegenstand hergestellt, in dem eine große Anzahl von Filamenten aus ultrafeinem, fadenförmigem Nb₃Al mit einem mittleren Durchmesser von etwa 0,03 µm bis etwa 1 µm vorhanden sind, welcher Verbundgegenstand als ein Teil für supraleitende Einrichtungen dient und ausgezeichnete supraleitende Charakteristika oder Kenndaten sowie einen hohen industriellen Wert hat, wodurch auch diese supraleitenden Einrichtungen ausgezeichnete supraleitende Charakteristika bzw. Kenndaten und hohen industriellen Wert bekommen. Insbesondere weist dieser drahtförmige Verbundgegenstand eine Beständigkeit oder Dauerhaftigkeit gegenüber Dehnungs- bzw. Zugbeanspruchung auf, die wenigstens etwa dreimal größer als diejenige von konventionellen supraleitenden Verbundgegenständen ist, was nicht nur dessen Einbau in supraleitende Einrichtungen erleichtert, sondern der eingebaute drahtförmige Verbundgegenstand besitzt in vorteilhafter Weise auch eine hohe mechanische Festigkeit.With the method according to the present invention, as above, a long, wirelike superconducting composite article made in which a large number of filaments made of ultrafine, filamentary Nb₃Al with a middle Diameters of about 0.03 microns to about 1 micron are present, which composite article as a part for superconducting devices serves and excellent superconducting characteristics or characteristics and high industrial value, which also makes these superconducting devices excellent superconducting characteristics and high industrial value Get value. In particular, this wire-shaped Composite article a durability or durability to tensile or tensile stress, at least about three times larger than that of conventional superconducting composite articles, not only that Installation in superconducting facilities facilitates, but the built-in wire-shaped composite article has in an advantageous Also a high mechanical strength.

Weiterhin ist das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung relativ einfach, wie aus der später gegebenen Erläuterung ersichtlich ist, und es erfordert keine Verwendung solcher Teile wie Tantal- oder Niobfolie, die teuer und in der Handhabung beschwerlich sind. Infolgedessen ist der wirtschaftliche Wert der vorliegenden Erfindung in der Tat groß.Furthermore, the method according to the present invention relatively simple, as can be seen from the explanation given later is, and it does not require the use of such parts  like tantalum or niobium foil, which is expensive and easy to handle are cumbersome. As a result, the economic value of the present invention is indeed large.

In dem nach der Erfindung hergestellten langen, drahtförmigen Verbundgegenstand ist eine große Anzahl von fadenförmiger Nb₃Al-Verbindung entlang dessen Längsrichtung vorhanden. Der mittlere Durchmesser der fadenförmigen Nb₃Al-Verbindung liegt im Bereich von etwa 0,03 µm bis etwa 1 µm, vorzugsweise im Bereich von etwa 0,05 µm bis etwa 0,5 µm. Die Nb₃Al-Verbindung ist durch ihre extreme Feinheit und hohe Homogenität charakterisiert. Mit dem "Durchmesser", wie er hier angegeben wird, ist der Durchmesser eines hypothetischen Kreises von der Fläche gemeint, welche durch einen einzelnen Strang von fadenförmiger Nb₃Al-Verbindung in dem Querschnitt des drahtförmigen Verbundgegenstands, geschnitten senkrecht zur Längsrichtung des Verbundgegenstands, eingenommen wird. Daher ist mit der Bezeichnung "mittlerer Durchmesser" das arithmetische Mittel oder der arithmetische Durchschnitt der Durchmesser der großen Anzahl von fadenförmiger Nb₃Al- Verbindung, die in dem erwähnten Querschnitt vorhanden ist, gemeint.In the produced according to the invention long, wire-shaped Composite article is a large number of filamentary Nb₃Al compound along its longitudinal direction present. The mean diameter the thread-shaped Nb₃Al compound is in the range from about 0.03 μm to about 1 μm, preferably in the range from about 0.05 μm to about 0.5 μm. The Nb₃Al compound is characterized by their extreme fineness and high homogeneity. With the "diameter" as given here is the diameter of a hypothetical circle of the Area meant by a single strand of filamentary Nb₃Al compound in the cross section of wire-shaped composite article, cut perpendicular to the longitudinal direction of the composite article becomes. Therefore, with the term "mean diameter" the arithmetic mean or the arithmetic mean the diameter of the large number of filamentary Nb₃Al- Compound present in the mentioned cross-section meant.

Die Konfiguration des Querschnitts der fadenförmigen Nb₃Al- Verbindung ist nicht kritisch, welche Konfiguration beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder dreieckig sein kann, wobei eine kreisförmige oder elliptische Konfiguration generell bevorzugt wird.The configuration of the cross section of the filamentary Nb₃Al- Connection is not critical, which configuration for example circular, elliptical, rectangular or triangular  can be, being a circular or elliptical Configuration is generally preferred.

Die obige fadenförmige Nb₃Al-Verbindung ist von einer Aluminiumlegierung oder Niob ummantelt. Das bedeutet, daß der Querschnit ein Aussehen hat, wie in Fig. 1(a) oder insbesondere in Fig. 1(b) veranschaulicht, worin mit 1 die Nb₃Al-Verbindung bezeichnet ist, während 2 Aluminiumlegierung oder Niob bedeutet, wobei 1 und 2 zusammen das Verbundfilament bilden.The above filamentary Nb₃Al compound is covered by an aluminum alloy or niobium. This means that the cross section has an appearance as shown in FIG . 1 (a) or in particular in FIG . Figure 1 (b) illustrates where 1 denotes the Nb₃Al compound, while 2 denotes aluminum alloy or niobium, with 1 and 2 together forming the composite filament.

In einem solchen Verbundfilament enthält die Aluminiumlegierung vorzugsweise wenigstens ein Metall, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cu, Mg, Zn, Li und Ag besteht, und mehr bevorzugt in einem Gehalt, der 15 Atom-% eines solchen anderen Metalls oder solcher anderer Metalle (die aus der vorgenannten Gruppe ausgewählt sind) nicht übersteigt. Die am meisten bevorzugte Aluminiumlegierung enthält von etwa 0,1 bis etwa 15 Atom-%, vorzugsweise von etwa 2 bis etwa 15 Atom-%, unter anderem von etwa 3 bis etwa 10 Atom-%, von wenigstens einem Metall, das aus der aus Mg, Zn, Li und Ag bestehenden Gruppe ausgewählt ist, oder es ist eine Aluminium-Kupfer-Legierung, die von etwa 0,5 bis etwa 3 Atom-%, vorzugsweise von etwa 1 bis etwa 2 Atom-%, Cu enthält.In such a composite filament contains the aluminum alloy preferably at least one metal selected from the group is selected, which consists of Cu, Mg, Zn, Li and Ag, and more preferably in a content of 15 atomic% of such other metals or other metals (derived from the group selected above). The most preferred aluminum alloy contains of about 0.1 to about 15 atomic%, preferably from about 2 to about 15 atomic%, inter alia, from about 3 to about 10 atomic%, of at least one metal consisting of Mg, Zn, Li and Ag existing group, or it is an aluminum-copper alloy, from about 0.5 to about 3 atomic%, preferably from about 1 to about 2 atomic%, of Cu.

Die Aluminiumlegierung oder das Niob kann weiter bis zu etwa 4 Atom-% Si und/oder Ge enthalten. Wenn eine solche zusätzliche Komponente enthalten ist oder wenn solche zusätzlichen Komponenten enthalten sind, kann der Verbundgegenstand mit einer verbesserten kritischen Tempertur (Tc) und mit verbesserter kritischer Stromdichte (Jc) erhalten werden. The aluminum alloy or niobium may further contain up to about 4 atomic percent Si and / or Ge. When such an additional component is included or when such additional components are included, the composite article having an improved critical temperature (T c ) and improved critical current density (J c ) can be obtained.

In dem drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstand, der durch das Verfahren nach der vorliegenden Erfindung hergestellt ist, ist eine große Anzahl von Verbundfilamenten, die eine derartige Struktur haben, daß wenigstens ein Strang der fadenförmigen Nb₃Al-Verbindung, die von einer Aluminiumlegierung oder Niob ummantelt ist, in einer kontinuierlichen Schicht, die aus Kupfer, Kupferlegierung, Niob, Tantal oder Vanadium besteht, im Abstand voneinander vorhanden. Die Querschnitte dieses Verbundgegenstands können schematisch insbesondere so sein, wie in den Fig. 2(a), 2(b) oder 2(c) dargestellt, worin mit 3 und 4 die Verbundelemente bezeichnet sind, während 5 und 6 das Rohr bezeichnet, das dort zu einer kontinuierlichen Kupfer-, Kupferlegierungs-, Niob-, Tantal- oder Vanadiumschicht geworden ist.In the wire-shaped superconducting composite article produced by the method according to the present invention, a large number of composite filaments having such a structure that at least one strand of the filamentary Nb₃Al compound encased in an aluminum alloy or niobium is in a continuous layer consisting of copper, copper alloy, niobium, tantalum or vanadium, spaced apart. The cross-sections of this composite article can be schematically in particular as shown in FIGS . 2 (a), 2 (b) or 2 (c), wherein 3 and 4 denote the composite elements, while 5 and 6 designate the tube which is there to form a continuous copper, copper alloy, niobium, tantalum or vanadium layer has become.

In dem nach der vorliegenden Erfindung hergestellten drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstand ist vorteilhafterweise eine große Anzahl der erwähnten Verbundfilamente parallel längs der Längsrichtung des Verbundgegenstands vorhanden, und zwar gegenseitig im Abstand voneinander, vorzugsweise ohne Kontakt miteinander an irgendeiner Stelle, und zwar mehr bevorzugt in gleicher Abstandsbeziehung zueinander, insbesondere in gleichen und gleichförmigen Abständen voneinander.In the wire-shaped manufactured according to the present invention Superconducting composite article is advantageous a large number of the mentioned composite filaments parallel along the longitudinal direction of the composite article present, and at a distance from each other, preferably without contact with each other at any point, and more preferably in the same distance relationship to one another, especially at equal and uniform intervals from each other.

Damit eine große Anzahl der Verbundfilamente in dem erfindungsgemäß hergestellten drahtförmigen Verbundgegenstand im Abstand voneinander vorhanden ist, ist es notwendig, daß Kupfer, eine Kupferlegierung, Niob, Tantal oder Vanadium eine kontinuierliche Schicht bildet. Kupfer oder eine Kupferlegierung wird als ein kontinuierliches Schichtmaterial bevorzugt. Als solches Kupfer oder eine solche Kupferlegierung kann sauerstofffreies Kupfer, Kupfer-Nickel und Kupfer-Mangan- Legierung angegeben werden, unter denen sauerstofffreies Kupfer und Kupfer-Nickel bevorzugt sind.So that a large number of composite filaments in the invention manufactured wire-shaped composite article is present at a distance from each other, it is necessary that Copper, a copper alloy, niobium, tantalum or vanadium one forms continuous layer. Copper or a copper alloy is preferred as a continuous layer material. As such, copper or such copper alloy can be oxygen-free copper, copper-nickel and copper-manganese  Alloy can be specified, among which oxygen-free Copper and copper-nickel are preferred.

Die Konfiguration des Querschnittes, der quer zur Längsrichtung des Verbundfilaments verläuft, ist nicht kritisch, sie kann beispielsweise kreisförmig, elliptisch, rechteckig oder dreieckig sein, wobei generell die Konfiguration eines kreisförmigen oder elliptischen Querschnittes bevorzugt wird.The configuration of the cross section, transverse to the longitudinal direction of the composite filament is not critical, they may be circular, elliptical, rectangular, for example or triangular, where generally the configuration of a circular or elliptical cross-section is preferred.

In dem drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstand, der durch das Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt wird, sind wenigstens etwa 100 000, vorzugsweise etwa 100 000 bis etwa 100 000 000 Stränge der Verbundfilamente enthalten, damit sich eine bessere Nützlichkeit und Brauchbarkeit ergibt. Weiter ist es praktischer, daß der drahtförmige Verbundgegenstand so hergestellt wird, daß er einen mittleren Durchmesser hat, der generell von etwa 0,2 mm bis etwa 5 mm beträgt, insbesondere im Bereich von etwa 0,3 mm bis etwa 4 mm liegt.In the wire-shaped superconducting composite article, the produced by the method according to the present invention is at least about 100,000, preferably about 100,000 to about 100,000,000 strands of composite filaments included, thus ensuring better utility and usability results. Further, it is more practical that the wire-shaped Composite article is manufactured so that it has a average diameter, which is generally from about 0.2 mm is about 5 mm, in particular in the range of about 0.3 mm is about 4 mm.

In dem Verfahren nach der Erfindung werden, um die vorgenannte extrem feine und homogene fadenförmige Nb₃Al-Verbindung auszubilden, eine Aluminiumlegierung und Niob als die Grundmaterialien verwendet. Dabei wird ein Verbundmaterial, das aus einer Aluminiumlegierung und Niob zusammengesetzt ist, insbesondere ein strangförmiges Verbundelement vom Ein-Kern- Typ, in welchem eine der beiden Komponenten den Kern bildet und die andere den Kern umgibt, insbesondere ummantelt, als das Ausgangsmaterial verwendet, das gezogen wird, bis die Dicke (Durchmesser, wenn das Material drahtgeformt ist) des Strangs aus Aluminiumlegierung auf nicht mehr als 1 µm reduziert worden ist, und danach wird eine Wärmebehandlung bei hohen Temperaturen durchgeführt. In the method according to the invention, the aforementioned extremely fine and homogeneous filamentary Nb₃Al compound an aluminum alloy and niobium as the base materials used. This is a composite material, the is composed of an aluminum alloy and niobium, in particular a strand-shaped composite element of the one-core Type in which one of the two components forms the core and the other surrounds the core, in particular shrouded, as used the starting material, which is pulled until the Thickness (diameter if the material is wire-formed) of the strand Aluminum alloy has been reduced to not more than 1 micron and thereafter becomes a heat treatment at high temperatures carried out.  

In dem oben beschriebenen Verfahren nach der Erfindung wird es durch die Verwendung einer Aluminiumlegierung anstelle des bisher bekannten reinen Aluminiums möglich gemacht, die extrem feine und homogene fadenförmige Nb₃Al-Verbindung auszubilden und den drahtförmigen Verbundgegenstand zu erhalten, der eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen Dehnungs- bzw. Zugspannungsbeanspruchung hat.In the method of the invention described above it by using an aluminum alloy instead the previously known pure aluminum made possible the extremely fine and homogeneous filamentary Nb₃Al compound form and the wire-shaped composite object to obtain a high resistance to elongation or tensile stress has.

Als die Aluminiumlegierungen, die für das erfindungsgemäße Verfahren brauchbar sind, sind diejenigen geeignet, die eine Härte haben, welche höher als diejenige von reinem Aluminium ist und relativ nahe an derjenigen von Niob liegt. Als derartige Aluminiumlegierung sind solche bevorzugt, die aus Aluminium und wenigstens einem Metall zusammengesetzt sind, welches aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Cu, Mg, Zn, Li und Ag besteht (es sei hier darauf hingewiesen, daß überall dort, wo im Rahmen der vorliegenden Beschreibung und in den Ansprüchen von "wenigstens einem Metall" oder "wenigstens einem Teil bzw. Bestandteil" in Verbindung mit einer Gruppe die Rede ist, aus welcher dieses Metall oder dieser Teil bzw. Bestandteil ausgewählt ist, immer gemeint ist, daß aus dieser Gruppe zwar wenigstens ein Metall oder ein Teil bzw. Bestandteil ausgewählt wird, aber auch mehrere Metalle oder Teile bzw. Bestandteile aus der in Frage stehenden Gruppe ausgewählt werden können, wobei im Extremfall alle Bestandteile der Gruppe gleichzeitig verwendet werden können). Insbesondere werden solche Aluminiumlegierungen bevorzugt, die nicht mehr als etwa 15 Atom-% eines solchen anderen Metalls oder solcher anderer Metalle enthalten. Im Rahmen der Beschreibung und der Ansprüche bedeuten "At.-%" Atom-%, d. h. ein prozentualer Wert des atomaren Verhältnisses von jedem der Metalle zu den gesamten Metallen, welche die Legierung zusammensetzen. As the aluminum alloys, for the inventive Are useful, those are suitable, the one Hardness which is higher than that of pure aluminum is and is relatively close to that of niobium. When such aluminum alloy are those which are preferred Aluminum and at least one metal are assembled, which is selected from the group consisting of Cu, Mg, Zn, Li and Ag exists (it should be noted that everywhere where in the context of the present description and in the Claims of "at least one metal" or "at least a part "in connection with a group the question is, from which this metal or this part or component is selected, always means that off at least one metal or part or Component is selected, but also several metals or parts or components of the in question Group can be selected, in extreme cases all Components of the group can be used simultaneously). In particular, such aluminum alloys are preferred, not more than about 15 atomic% of such another Metal or other metals. As part of the description and the claims mean "at.%" atomic%, d. H. a percentage value of the atomic ratio of each of the metals to the entire metals, which is the alloy put together.  

Besonders vorteilhafte Aluminiumlegierungen sind solche, die etwa 0,1 bis etwa 15 At.-%, vorzugsweise etwa 2 bis etwa 15 At.-%, besonders bevorzugt etwa 3 bis etwa 10 At.-%, von wenigstens einem Metall enthalten, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus Mg, Zn, Li und Ag besteht, oder solche, die etwa 0,5 bis etwa 3 At.-%, mehr bevorzugt etwa 1 bis etwa 2 At.-%, an Cu enthalten.Particularly advantageous aluminum alloys are those which from about 0.1 to about 15 at.%, preferably about 2 to about 15 at.%, more preferably about 3 to about 10 at.%, containing at least one metal selected from the group is selected, which consists of Mg, Zn, Li and Ag, or those from about 0.5 to about 3 at.%, more preferably from about 1 to about 2 at.%, of Cu.

Die Aluminiumlegierung kann nur eines der vorerwähnten Metalle oder mehr als eines dieser Metalle enthalten. Beispiele von möglichen Kombinationen in den Legierungen umfassen Cu-Al, Mg-Al, Zn-Al, Li-Al, Ag-Al, Cu-Mg-Al, Cu-Mg-Li-Al, Cu-Mg-Li-Ag-Al, Mg-Li-Al und Zn-Ag-Al. Es besteht keine kritische Beschränkung bezüglich der Kombination der Elemente.The aluminum alloy can only one of the aforementioned metals or more than one of these metals. Examples of possible combinations in the alloys Cu-Al, Mg-Al, Zn-Al, Li-Al, Ag-Al, Cu-Mg-Al, Cu-Mg-Li-Al, Cu-Mg-Li-Ag-Al, Mg-Li-Al and Zn-Ag-Al. There is no critical limitation on the combination of elements.

Diese Kombinationen und die jeweilige Menge der Hinzufügung von jeder Komponente werden so gewählt, daß man Aluminiumlegierungen der Härte und Härtungsrate unter Kaltbearbeitung erhält, die angenähert die gleichen wie diejenigen von Nb sind, und die innerhalb des Bereiches liegen, der für die Supraleitungscharakteristika oder -kenndaten der fadenförmigen Nb₃Al- Verbindung nicht schädlich ist.These combinations and the respective amount of addition of each component are chosen to be aluminum alloys the hardness and hardening rate under cold working which approximates the same as those of Nb and within the range for the superconducting characteristics or characteristics of the filamentary Nb₃Al- Compound is not harmful.

Es ist auch möglich, die Aluminiumlegierung vor dem Kompoundieren derselben mit Niob einer Lösungsbehandlung, Abschrecken und Tempern zum Erhöhen der Härte der Aluminiumlegierung zu unterwerfen. Durch Ausführen solcher Behandlungen kann die Menge von anderem Metall oder von anderen Metallen, das bzw. die zu der Aluminiumlegierung hinzuzufügen ist bzw. sind, vermindert werden.It is also possible to pre-compound the aluminum alloy same with niobium a solution treatment, quenching and annealing to increase the hardness of the aluminum alloy to subjugate. By performing such treatments can the amount of other metal or other metals, which is to be added to the aluminum alloy or are diminished.

Nachstehend seien bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens nach der Erfindung unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung näher erläutert; es zeigtBelow are preferred embodiments of the method according to the invention with reference to the figures the drawing explained in more detail; it shows

Fig. 1(a) und (b) Querschnitte, die Beispiele von Nb-Al-Legierungs-Verbundelementen veranschaulichen, welche in dem Herstellungsverfahren der vorliegenden Erfindung verwendet werden; und Fig . 1 (a) and (b) are cross sections illustrating examples of Nb-Al alloy composite members used in the production method of the present invention; and

Fig. 2(a), (b) und (c) Querschnitte einer Mehrzahl von strangförmigen Verbundelementen im Abstand voneinander in einer kontinuierlichen Schicht, die jeweils aus sauerstofffreiem Kupfer, Kupfer-Nickel oder aus sauerstofffreiem Kupfer und Kupfer-Nickel besteht. Fig . 2 (a), (b) and (c) are cross-sections of a plurality of strand-like composite elements spaced apart in a continuous layer, each consisting of oxygen-free copper, copper-nickel or oxygen-free copper and copper-nickel.

In den Figuren der Zeichnung bedeuten die Bezugszeichen jeweils folgendes:In the figures of the drawing, the reference numerals each following:

11 eine Matrix aus Niob oder Aluminiumlegierunga matrix of niobium or aluminum alloy 22 Stränge aus Aluminiumlegierung oder NiobStrands of aluminum alloy or niobium 3 und 4 3 and 4 Verbundelementecomposite elements 55 Rohr aus sauerstofffreiem KupferTube made of oxygen-free copper 66 Rohr aus Kupfer-NickelTube made of copper-nickel

Wie in Fig. 1(a) und (b) gezeigt ist, werden erste Verbundelemente 3 und 4, die aus einer Matrix 1 aus Nb und einem Strang 2 aus Aluminiumlegierung zusammengesetzt sind, hergestellt. Diese Materialien werden zu einem Verbundfilament kaltgezogen, bis die Dicke (Durchmesser) des Strangs 2 so weit reduziert ist, daß sie nicht größer als 1 µm ist. Dann werden die zu einem Verbundfilament gezogenen Verbundelemente 3 und 4 bei hohen Temperaturen von zum Beispiel etwa 700°C bis etwa 2300°C wärmebehandelt. Hierdurch wird das fadenförmige Nb₃Al-Supraleitungsmaterial mit einer Dicke (Durchmesser), welche etwa 1 µm nicht übersteigt, hergestellt, das ausgezeichnete hohe Magnetfeldeigenschaften und Wechselstromeigenschaften hat.As shown in FIG . 1 (a) and (b), first composite members 3 and 4 composed of a matrix 1 of Nb and a strand 2 of aluminum alloy are produced. These materials are cold drawn into a composite filament until the thickness (diameter) of the strand 2 is reduced to not more than 1 μm. Then, the composite members 3 and 4 drawn into a composite filament are heat-treated at high temperatures of, for example, about 700 ° C to about 2300 ° C. This produces the filamentary Nb₃Al superconducting material having a thickness (diameter) which does not exceed about 1 μm, which has excellent high magnetic field properties and AC characteristics.

Es sei weiter auf die Fig. 1(a) und (b) Bezug genommen und darauf hingewiesen, daß die Zusammensetzung von Nb und der Aluminiumlegierung umgekehrt werden kann. Das heißt, daß die Verbundelemente 3 und 4 derart sein können, daß 1 eine Matrix aus Aluminiumlegierung und 2 ein Strang aus Niob ist. Es wird jedoch bevorzugt, von einem Verbundelement auszugehen, in dem 1 eine Matrix aus Niob und 2 ein Strang aus Aluminiumlegierung ist.It should be further to the Fig . 1 (a) and (b) and noted that the composition of Nb and the aluminum alloy can be reversed. That is, the composite members 3 and 4 may be such that 1 is an aluminum alloy matrix and 2 is a niobium strand. However, it is preferred to start from a composite element in which 1 is a niobium matrix and 2 is an aluminum alloy strand.

Genauer gesagt, werden zunächst als Strang 2 ein oder mehr Stäbe aus einer Aluminiumlegierung, welche angenähert den gleichen Grad an Härtungsrate bei der Verarbeitung hat, wie es derjenige von Nb ist, in ein Nb-Rohr als Matrix 1 eingefügt und zusammen einem Ziehen, insbesondere einem Kaltziehen, unterworfen, so daß sie zu einem Verbundelement 3 oder 4 in der Form eines langen Rundstabs gestreckt werden.More specifically, first, as strand 2, one or more aluminum alloy rods having approximately the same degree of hardening rate in processing as that of Nb are inserted into a Nb tube as matrix 1 and pulled together, in particular cold drawing, so that they are stretched into a composite element 3 or 4 in the form of a long round bar.

Die Stab- oder Drahtherstellung durch Kaltziehen kann mit einem Verbundrundstab von Mehrschichtstruktur ausgeführt werden, der durch Einfügen des Verbundelements 3 oder 4 in ein Rohr aus sauerstofffreiem Kupfer oder ein Rohr 6 aus Kupfer-Nickel oder in ein Rohr, das aus diesen beiden ausgebildet ist, wie in den Fig. 2(a), 2(b) und 2(c) veranschaulicht ist, erhalten wird, wobei das erwähnte Rohrmaterial als ein Stabilisierungsmaterial dient (ein Material von niedrigem elektrischen Widerstand, das für einen Leiter großer Kapazität notwendig ist) oder als ein Koppelstrom-Unterbrechungsmaterial (ein Material von hohem elektrischen Widerstand, das für einen Wechselstromleiter notwendig ist). Obwohl nach der vorstehenden Erläuterung mit 5 und 6 ein Rohr aus sauerstofffreiem Kupfer bzw. Kupfer-Nickel bezeichnet ist, um die Erläuterung zu vereinfachen, sei jedoch darauf hingewiesen, daß jedes dieser Rohre auch aus Kupfer-Mangan- Legierung, Niob, Tantal oder Vanadium mit der gleichen Wirkung sein kann.The cold-drawing rod or wire production can be carried out with a composite basic rod of multi-layer structure obtained by inserting the composite member 3 or 4 into an oxygen-free copper pipe or a copper-nickel pipe 6 or a pipe formed of these two. as shown in Figs . 2 (a), 2 (b) and 2 (c), said pipe material serving as a stabilizing material (a low electrical resistance material necessary for a high capacitance conductor) or as a coupling current. Breaking material (a material of high electrical resistance necessary for an AC conductor). Although, as explained above with FIGS. 5 and 6, a tube made of oxygen-free copper or copper-nickel is designated to simplify the explanation, it should be noted that each of these tubes is also made of copper-manganese alloy, niobium, tantalum or vanadium can be with the same effect.

Außerdem kann, wie oben erwähnt, in den Fig. 1(a) und 1(b) 1 auch eine Matrix aus einer Aluminiumlegierung und 2 auch ein Strang aus Niob sein. Wenn in einem Verbundelement, das in der obigen Weise aus einer Aluminiumlegierung und Niob zusammengesetzt ist, der fadenförmige Körper aus Niob und die kontinuierliche Schicht aus Aluminiumlegierung gebildet sind, dann muß der Umfang des Verbundelements mit Niob, Tantal, Vanadium oder einer Mischung derselben beschichtet werden und das Ganze als die Verbundelemente 3 und 4 der Fig. 2 verwendet werden. Wenn eine solche Beschichtung weggelassen und die Aluminiumlegierung unbeschichtet exponiert würde, käme es nämlich zu einem direkten Kontakt mit sauerstofffreiem Kupfer, Kupfer-Nickel oder Kupfer-Mangan-Legierung, was eine Diffusionsreaktion des Aluminiums und Kupfers während des unten beschriebenen Wärmebehandlungs-Verfahrensschritts verursachen würde.In addition, as mentioned above, in Figs . 1 (a) and 1 (b) 1 also be a matrix of an aluminum alloy and 2 also a strand of niobium. If, in a composite member composed of an aluminum alloy and niobium in the above manner, the filiform body is formed of niobium and the continuous aluminum alloy layer, then the periphery of the composite member must be coated with niobium, tantalum, vanadium or a mixture thereof and the whole as the composite elements 3 and 4 of FIG . 2 are used. Namely, if such a coating were omitted and the aluminum alloy exposed uncoated, it would come into direct contact with oxygen-free copper, copper-nickel or copper-manganese alloy, which would cause a diffusion reaction of the aluminum and copper during the heat treatment process step described below.

Sauerstofffreies Kupfer, Kupfer-Nickel, Kupfer-Mangan-Legierung, Niob, Tantal oder Vanadium als kontinuierliche Schicht aus dem Rohr 5 und 6 in Fig. 2 haben nicht nur die Härtungsrate bei Kaltbearbeitung, welche derjenigen von Aluminiumlegierung und Niob ähnelt, sondern sie reduzieren den Reibungswiderstand zwischen der als Matrix dienenden kontinuierlichen Schicht und den Verbundelementen während des Ziehens, so daß auf diese Weise die Verarbeitung erleichtert wird. Oxygen-free copper, copper-nickel, copper-manganese alloy, niobium, tantalum or vanadium as a continuous layer of the pipe 5 and 6 in FIG . 2 not only have the rate of cold working similar to that of aluminum alloy and niobium, but also reduce the frictional resistance between the matrix continuous layer and the composite elements during drawing, thus facilitating the processing.

Spezieller gesagt, werden mehrere zehn bis mehrere hundert der Verbundelemente 3 oder 4, die aus einer Matrix 1 aus Nb und einem Strang 2 aus Aluminiumlegierung zusammengesetzt sind, gebündelt und in ein Rohr 5 aus sauerstofffreiem Kupfer oder ein Rohr 6 aus Kupfer-Nickel eingefügt, und dieses mehrkernstrukturierte Verbundmaterial wird zu einem Verbundfilament von einer langen, fadenförmigen Form durch Ziehen, insbesondere Kaltziehen, verarbeitet. Das als Produkt erhaltene Verbundfilament wird weiter in eine Mehrzahl von Strängen von angemessener Länge zerschnitten, und mehrere zehn oder mehrere hundert der Stränge werden gebündelt und wieder in ein Rohr 5 aus sauerstofffreiem Kupfer oder ein Rohr 6 aus Kupfer-Nickel eingefügt und zu einer langen, fadenförmigen Form verarbeitet. Auf diese Weise wird ein mehrkernstrukturiertes neues Verbundfilament, das mehrere tausend bis mehrere zehntausend Stränge aus Aluminiumlegierungskernen hat, erhalten. Das resultierende neue Verbundfilament wird weiter durch die oben beschriebenen Verfahrensschritte so verarbeitet, daß schließlich ein drahtförmiger Verbundgegenstand erhalten wird, der mehrere hunderttausend bis mehrere zehnmillionen Stränge von Aluminiumlegierungskernen hat.More specifically, several tens to several hundreds of the composite members 3 or 4 composed of a matrix 1 of Nb and a strand 2 of aluminum alloy are bundled and inserted into a tube 5 of oxygen-free copper or a tube 6 of copper-nickel, and this multi-core structured composite material is processed into a composite filament of a long, thread-like shape by drawing, in particular cold drawing. The composite filament obtained as a product is further cut into a plurality of strands of appropriate length, and several tens or hundreds of the strands are bundled and re-inserted into a tube 5 of oxygen-free copper or a tube 6 of copper-nickel and made into a long, processed thread-like shape. In this way, a multi-core structured new composite filament having several thousand to several tens of thousands of strands of aluminum alloy cores is obtained. The resulting novel composite filament is further processed through the process steps described above to finally obtain a wire-form composite article having several hundred thousand to several tens of millions strands of aluminum alloy cores.

Eines der bemerkenswerten Merkmale des vorliegenden Verfahrens besteht darin, daß der drahtförmige Verbundgegenstand als das Endprodukt, in welchem die Aluminiumlegierungskerne je einen Durchmesser haben, der nicht größer als etwa 1 µm ist, und eine homogene Zusammensetzung, mit Leichtigkeit erhalten werden kann.One of the remarkable features of the present method is that the wire-shaped composite article as the final product in which the aluminum alloy cores each have a diameter, not greater than about 1 μm, and a homogeneous composition, can be obtained with ease.

Wenn in der obigen Ziehverarbeitung reines Aluminium anstelle von Aluminiumlegierung verwendet wird, ist das Material zu weich, um auf einen Durchmesser verarbeitet werden zu können, der nicht größer als 1 µm ist. Wenn umgekehrt die Aluminiumlegierung zu hart ist, wird die Ziehverarbeitung schwierig. When pure aluminum is used in the above drawing processing is used instead of aluminum alloy is the material is too soft to be processed to a diameter to be able to be no larger than 1 micron. If vice versa the aluminum alloy is too hard, the drawing processing becomes difficult.  

In dem Fall, in dem eine Aluminiumlegierung verwendet wird, die zu hart ist, wird ein Zwischenglühen bei einer Temperatur durchgeführt, die niedrig genug ist, daß sie keine Diffusionsreaktion an der Nb-Al-Grenzfläche verursacht, beispielsweise bei 300 bis 400°C, und zwar nach etwa der Hälfte der Verarbeitung.In the case where an aluminum alloy is used which is too hard becomes an intermediate annealing at a temperature low enough that they do not have a diffusion reaction caused at the Nb-Al interface, for example at 300 to 400 ° C, and indeed about half the processing.

Der so erhaltene drahtförmige Verbundgegenstand wird bei Temperaturen zwischen etwa 700 bis etwa 2300°C, vorzugsweise etwa 750 bis etwa 2000°C, wärmebehandelt, um eine Diffusionsreaktion zwischen der Aluminiumlegierung und Niob zur Ausbildung von fadenförmiger Nb₃Al-Verbindung zu bewirken.The resulting composite wire-like article becomes at temperatures between about 700 to about 2300 ° C, preferably about 750 to about 2000 ° C, heat treated to a diffusion reaction between the aluminum alloy and niobium for training effect of filamentary Nb₃Al compound.

Gemäß den Untersuchungen, die im Rahmen der vorliegenden Erfindung durchgeführt wurden, wurde gefunden, daß dann, wenn die Wärmebehandlung des vorgenannten Verbundgegenstands in einem höheren Teil des obigen Temperaturbereiches während einer sehr kurzen Zeitdauer durchgeführt wird, drahtförmige Verbundgegenstände erhalten werden können, die noch mehr die kritische Stromdichte in hohen magnetischen Feldern übertreffen.According to the investigations carried out in the context of the present invention were carried out, it was found that if the heat treatment of the aforementioned composite article in a higher part of the above temperature range during a very short period of time, wire-shaped Composite objects can be obtained which even more the critical current density in high magnetic Fields surpass.

Diese Hochtemperatur-Kurzzeit-Wärmebehandlung wird während einer sehr kurzen Zeitdauer von nicht länger als etwa 10 Sekunden, vorzugsweise von nicht länger als etwa 5 Sekunden, bei Temperaturen durchgeführt, die im Bereich von etwa 1100°C bis etwa 2300°C, vorzugsweise im Bereich von etwa 1400°C bis etwa 2000°C, liegen. Da die Wärmebehandlung bei solchen hohen Temperaturen nur während einer kurzen Zeit ausgeführt werden sollte, werden Mittel, die für diesen Zweck geeignet sind, angewandt. In bevorzugten Ausführungsformen kann der drahtförmige Verbundgegenstand zum Beispiel mittels direkter Erhitzung durch elektrischen Strom, mittels Induktionserhitzung, mittels Strahlungserhitzung oder durch Kombination dieser Erhitzungsarten erhitzt werden, und zwar gefolgt von einer sofortigen Kühlung. Generell kann die Wärmebehandlung durch kontinuierliche Erhitzung und Kühlung des Verbundgegenstands während eines Transports des drahtförmigen Verbundgegenstands durchgeführt werden. Diese Wärmebehandlung wird vorzugsweise in einer Inertgas-Atmosphäre und/oder in verflüssigtem Inertgas durchgeführt.This high temperature short term heat treatment is during a very short period of time of not more than about 10 Seconds, preferably not longer than about 5 seconds, carried out at temperatures ranging from about 1100 ° C to about 2300 ° C, preferably in the range of about 1400 ° C to about 2000 ° C, lie. As the heat treatment at such high temperatures only for a short time be executed, will be funds for this Purpose suitable, applied. In preferred embodiments For example, the composite wire-wound article may be by means of direct Heating by electric current, by means of induction heating,  by radiation heating or by combination These types of heating are heated, followed by an immediate cooling. Generally, the heat treatment by continuous heating and cooling of the composite article during transport of the wire-shaped composite article be performed. This heat treatment is preferably in an inert gas atmosphere and / or in liquefied Inert gas performed.

Wenn der drahtförmige Verbundgegenstand nach der obigen Hochtemperatur-Kurzzeit-Wärmebehandlung weiter einer Nachwärmebehandlung bei etwa 600 bis etwa 800°C ausgesetzt wird, können seine Charakteristika bzw. Kennwerte in hohen Magnetfeldern noch mehr verbessert werden.When the composite wire-formed article after the above high-temperature short-time heat treatment further a Nachwärmebehandlung at about 600 to about 800 ° C, can its characteristics in high magnetic fields even more improved.

Generell wird diese Wärmebehandlung vorteilhafterweise während wenigstens 1 Stunde, vorzugsweise im Bereich von 20 bis 200 Stunden, durchgeführt.In general, this heat treatment is advantageously for at least 1 hour, preferably in the range of 20 to 200 hours, performed.

Weiterhin ist es so, daß dann, wenn der drahtförmige Verbundgegenstand während der obigen Hochtemperatur-Kurzzeit-Wärmebehandlung von Kupfer oder einer Kupferlegierung umgeben, insbesondere ummantelt ist, das Kupfer oder die Kupferlegierung geschmolzen werden würde, was eine Formhaltigkeit des Materials unmöglich machen würde. In diesem Fall ist es für die Formhaltigkeit notwendig, den drahtförmigen Verbundgegenstand mit einer Substanz von hohem Schmelzpunkt, wie Niob, Tantal oder Vanadium, zu umschließen.Furthermore, if the wire-shaped composite article during the above high-temperature short-time heat treatment surrounded by copper or a copper alloy, in particular sheathed, the copper or the copper alloy would be melted, giving a shape retention of the Material would make impossible. In this case it is necessary for the shape retention, the wire-shaped composite article with a substance of high melting point, such as niobium, Tantalum or vanadium, to enclose.

Durch Ausführen der Hochtemperatur-Kurzzeit-Wärmebehandlung zur Ausbildung eines ultrafeinen, fadenförmigen, supraleitenden Nb₃Al wird es möglich, drahtförmige Verbundgegenstände zu erhalten, die ausgezeichnete Supraleitungscharakteristika oder -kenndaten in hohen Magnetfeldern oder in Wechselstrom-Magnetfeldern aufweisen. By performing the high-temperature short-time heat treatment to form an ultrafine, filamentary, superconducting Nb₃Al makes it possible to wire-shaped composite objects to obtain the excellent superconducting characteristics or characteristics in high magnetic fields or in alternating current magnetic fields.  

Gemäß dem vorliegenden Verfahren wird, wie oben angegeben, ein langer drahtförmiger Verbundgegenstand erhalten, der eine derartige Struktur hat, daß eine extrem große Anzahl von superfeinem, fadenförmigem Nb₃Al mit einem Durchmesser, der nicht größer als 1 µm ist, in einer Matrix eingebettet ist, die aus sauerstofffreiem Kupfer, Kupfer-Nickel, Kupfer-Mangan- Legierung oder einer Mischung der vorgenannten besteht, erhalten. Der Verbundgegenstand und dessen Herstellungsverfahren nach der vorliegenden Erfindung haben insbesondere die folgenden Vorteile und Charakteristika:According to the present method, as stated above obtained a long composite wire-shaped article, such a Structure has an extremely large number of superfine, filamentary Nb₃Al with a diameter that is not greater than 1 micron, is embedded in a matrix, the made of oxygen-free copper, copper-nickel, copper-manganese Alloy or a mixture of the aforementioned exists, received. The composite article and its manufacturing method according to the present invention Invention have in particular the following advantages and characteristics:

  • (i) Da die Aluminiumlegierung einen extrem feinen Durchmesser von nicht größer als ungefähr 1 µm hat, findet die Diffusionsreaktion während einer Niedrigtemperatur-Wärmebehandlung innerhalb einer kurzen Zeit statt (im Falle einer Legierung, die einen Durchmesser in der Größenordnung von wenigstens mehreren 10 µm hat, ist eine Wärmebehandlung bei 1400 bis 1800°C erforderlich), so daß auf diese Weise fadenförmiges Nb₃Al von ultrafeinen Filamentgrößen gebildet wird. Infolgedessen kann ein Draht von hoher kritischer Stromdichte, die ein extrem wichtiger Faktor für dessen praktische Verwendung ist, erhalten werden.(i) Since the aluminum alloy is extremely fine Diameter of not greater than about 1 micron, finds the diffusion reaction during a low-temperature heat treatment within a short time (in the case an alloy that has a diameter of the order of magnitude of at least several tens of μm, is one Heat treatment at 1400 to 1800 ° C required), so that in this way filamentary Nb₃Al of ultrafine filament sizes is formed. As a result, a wire of high critical current density, which is an extremely important factor for its practical use.
  • (ii) Da das fadenförmige Nb₃Al ein höheres oberes kritisches Magnetfeld im Vergleich mit Nb₃Sn oder V₃Ga hat, die als praktische Supraleitungsmaterialien hoher magnetischer Intensität verwendet werden, ist es zum Erzielen hoher Magnetfelder geeignet.(ii) Since the filamentary Nb₃Al a higher upper has a critical magnetic field in comparison with Nb₃Sn or V₃Ga, as a practical superconducting materials of high magnetic Intensity used, it is to achieve high Magnetic fields suitable.
  • (iii) Da das Verfahren nach dem Patentanspruch 1 kaum ein Zwischenglühen erfordert, noch speziell das Vorsehen einer Diffusionsbarriere in dem Draht während dessen Kompoundierens erforderlich macht, sind die Produktionskosten geringer als diejenigen, die sich bei der Herstellung von Nb₃Sn- oder V₃Ga-Drähten ergeben.(iii) Since the method according to claim 1 hardly requires an intermediate annealing, especially the provision a diffusion barrier in the wire during its compounding  required, are the production costs less than those involved in the production of Nb₃Sn or V₃Ga wires result.
  • (iv) Der mit dem Verfahren nach der Erfindung hergestellte Verbundgegenstand ist ein Draht, der ultrafeines und homogenes fadenförmiges Nb₃Al mit einem Durchmesser, der nicht größer als etwa 1 µm ist, als die Kerne enthält. Da ein solcher ultrafeiner mehr- oder vielfädiger Draht sehr niedrige Wechselstromverluste hat, kann das Produkt auch bei Wechselstrom von kommerziellen Frequenzen verwendet werden.(iv) The produced by the method according to the invention Composite object is a wire, the ultrafine and homogeneous filamentary Nb₃Al with a diameter that is not greater than about 1 micron than the cores contains. Because such a ultrafine multi- or multi-filament wire very low ac losses The product can also be used with alternating current be used by commercial frequencies.
  • (v) Da der drahtförmige Verbundgegenstand eine höhere kritische Temperatur, verglichen mit bereits kommerzialisiertem ultrafeinem Nb-Ti-Mehrfaden- Draht, hat, ermöglicht er einen größeren Temperaturspielraum, wenn er bei Wechselstrom verwendet wird, und ist vorteilhaft.(v) Because the wire-shaped composite article a higher critical temperature compared with already commercialized ultrafine Nb-Ti multi-filament Wire, it allows a greater temperature margin, when used with alternating current, and is advantageous.

Weitere Einzelheiten werden unter Bezugnahme auf die hier gegebenen Arbeitsbeispiele erläutert.More details are under Reference is made to the working examples given here.

Beispiel 1Example 1

Stäbe von kreisförmigem Querschnitt, von denen jeder einen Außendurchmesser von 7 mm hatte und jeweils aus Al, Al-0,1 At.-% Cu, Al-2 At.-% Cu, Al-3 At.-% Cu, Al-0,5 At.-% Cu-10 At.-% Mg, Al-2 At.-% Cu-0,5 At.-% Mg, Al-2 At.-% Cu-0,5 At.-% Mg-0,1 At.-% Zn-0,2 At.-% Li-0,1 At.-% Ag oder Al-0,5 At.-% Cu-7 At.-% Mg-2 At.-% Zn-1 At.-% Li-1 At.-% Ag zusammengesetzt war, wurden separat in ein Niobrohr von 14 mm Außendurchmesser und 7 mm Innendurchmesser eingefügt, um acht Arten von Verbundkörpern auszubilden, die zu Drähten verarbeitet wurden, von denen jeder einen Außendurchmesser von 1,14 mm hatte, wobei die Verarbeitung zu Drähten durch solche Mittel, wie Kaltziehen, Rillenwalzen, Gesenkarbeit, Ziehen od. dgl., erfolgte. Je 120 Stränge der auf diese Weise erhaltenen acht Arten von Ein-Kern-Verbunddrähten wurden zusammengefügt und in ein Niobrohr von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt, um Verbundfilamente zu bilden. Weiter wurden durch entsprechendes Kaltziehen Mehr-Kern-Verbunddrähte von je 1,14 mm Außendurchmesser erhalten, die 120 Kerne enthielten (nachstehend wird dieses Produkt als "120- Kern-Verbunddraht" bezeichnet; entsprechende Bezeichnungen werden auf jedes der gezogenen Produkte, die nachstehend genannt sind, zur Anwendung gebracht). Daher hatte der Kernteil dieses Verbunddrahtes die Zusammensetzung, die identisch mit derjenigen von Al oder verschiedenen Aluminiumlegierungen, wie sie für die oben spezifizierten Stäbe von rundem Querschnitt verwendet wurden, war.Rods of circular cross-section, each of which has a Had outside diameter of 7 mm and each made of Al, Al-0.1 At% Cu, Al-2 At% Cu, Al-3 At% Cu, Al-0.5 At% Cu-10 At% Mg, Al-2 at% Cu-0.5 at% Mg, Al-2 at% Cu-0.5 at% Mg-0.1 At% Zn-0.2 at% Li-0.1 at% Ag or Al-0.5 at% Cu-7 at% Mg-2 at.% Zn-1 at.% Li-1 at.% Ag was composed separately in a niobium tube of 14 mm outside diameter and 7 mm inner diameter inserted to eight types of composite bodies form, which were processed into wires, from each having an outer diameter of 1.14 mm, wherein processing into wires by such means as cold drawing, Grooving, die work, pulling od. Like., Was carried out. 120 strands each of the eight species thus obtained of single-core composite wires were joined together and in a niobium tube of 20 mm outside diameter and 14 mm inside diameter inserted to form composite filaments. Continue were made by corresponding cold drawing multi-core composite wires each got 1.14 mm outside diameter, the 120th Cores contained (hereinafter this product is referred to as "120- Core composite wire ", corresponding designations  are listed on each of the products that are listed below are used). Therefore, the core part had this composite wire has the same composition as those of Al or various aluminum alloys, as for the above specified rods of round cross section were used.

120 Stränge des 120-Kern-Verbunddrahtes der gleichen Zusammensetzung wurden je zusammengesetzt und in ein Rohr aus sauerstofffreiem Kupfer von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt. Auf diese Weise ausgebildete Verbundkörper wurden, wie vorher, zu Verbunddrähten kaltgezogen, von denen jeder ein 120×120-Kern-Verbunddraht von 1,14 mm Außendurchmesser war. Wieder wurden 120 Stränge von jedem Typ des Verbunddrahtes zusammengesetzt und je in ein Rohr aus sauerstofffreiem Kupfer von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt. Die auf diese Weise erhaltenen Verbundkörper wurden wie vorher kaltgezogen, und zwar zu je einem 120×120×120-Kern-Verbunddraht von 0,3 bis 10 mm Außendurchmesser. Die auf diese Weise erhaltenen Drähte wurden bei 600 bis 1000°C wärmebehandelt, um darin fadenförmiges Nb₃Al zu bilden (also Fäden aus Nb₃Al). Die krititsche Temperatur Tc und die kritische Stromdichte Jc der Supraleitung wurden bei jedem der mehr- bzw. vielfädigen Produkte gemessen.120 strands of the 120 core composite wire of the same composition were each assembled and inserted into a tube of oxygen-free copper of 20 mm outside diameter and 14 mm inside diameter. Composites formed in this manner were cold drawn, as before, into composite wires, each of which was a 1.24 mm OD 120 × 120 core composite wire. Again, 120 strands of each type of composite wire were assembled and each inserted into a tube of oxygen-free copper of 20 mm outside diameter and 14 mm inside diameter. The composites thus obtained were cold drawn as before, each with a 120 x 120 x 120 core composite wire of 0.3 to 10 mm outer diameter. The wires thus obtained were heat-treated at 600 to 1000 ° C to form filamentary Nb₃Al therein (that is, filaments of Nb₃Al). The critical temperature T c and the critical current density J c of the superconductivity were measured for each of the multi-filament products.

Der Draht mit reinem Aluminium als Kern konnte nicht verarbeitet werden, da der Kern seine ursprüngliche Form nicht beibehalten konnte. Diejenigen mit Al-0,1 At.-% Cu- oder Al-3 At.-% Cu-Legierung als Kern konnten verarbeitet werden, bis der individuelle Kerndurchmesser auf 1 µm vermindert war, aber als der Kerndurchmesser kleiner gemacht wurde, fand ein Bruch des Kernes statt. Von denjenigen, die Kerne aus Al-2 At.-% Cu-Legierung, Al-0,5 At.-% Cu-10 At.-% Mg-Legierung, Al-2 At.-% Cu-0,5 At.-% Mg-Legierung, Al-2 At.-% Cu-0,5 At.-% Mg-0,1 At.-% Zn-0,2 At.-% Li-0,1 At.-% Ag-Legierung und Al-0,5 At.-% Cu-7 At.-% Mg-2 At.-% Zn-1 At.-% Li-1 At.-% Ag-Legierung hatten, konnten mehrfädige Drähte von einem individuellen Kerndurchmesser von etwa 0,1 µm hergestellt werden.The wire with pure aluminum as the core could not be processed because the core is not its original shape could maintain. Those with Al-0.1 At.% Cu or Al-3 at.% Cu alloy as the core could be processed until the individual core diameter decreases to 1 μm was, but when the core diameter was made smaller, a break of the core took place. Of those who are cores Al-2 at.% Cu alloy, Al-0.5 at.% Cu-10 at.% Mg alloy,  Al-2 at.% Cu-0.5 at.% Mg alloy, Al-2 at.% Cu-0.5 At.% Mg-0.1 at.% Zn-0.2 at.% Li-0.1 at.% Ag alloy and Al-0.5 at.% Cu-7 at.% Mg-2 at.% Zn-1 at.% Li-1 at.% Ag alloy could have multifilament wires from an individual Core diameter of about 0.1 microns are produced.

Innerhalb des Wärmebehandlungs-Temperaturbereiches von 700 bis 1000°C wurden hohe Tc-Werte von wenigstens 14 K gemessen. Der Tc-Wert war stark abhängig von dem Kerndurchmesser, und die hohen Tc-Werte von wenigstens 14 K konnten nicht erhalten werden, sofern nicht der Durchmesser nicht größer als 1 µm wurde.Within the heat treatment temperature range of 700 to 1000 ° C, high T c values of at least 14 K were measured. The T c value was strongly dependent on the core diameter, and the high T c values of at least 14 K could not be obtained unless the diameter became not larger than 1 μm.

Typische Tc-Werte und Jc-Werte, die bei jeder der Testproben erhalten wurden, sind in der nachstehenden Tabelle 1 angegeben. Aus dem in der Tabelle 1 angegebenen Ergebnis ist ersichtlich, daß die linearen Verbundgegenstände nach der vorliegenden Erfindung extrem hohe, praktisch vielversprechende Jc-Werte aufweisen. Weiter wird klar, daß, da ein großer Betrag an sauerstofffreiem Kupfer in die Gegenstände kompoundiert ist, diese Gegenstände elektromagnetisch in hohem Maße stabil und optimal für die Verwendung in Leitern großer Kapazität sind. Typical T c values and J c values obtained for each of the test samples are shown in Table 1 below. From the result shown in Table 1, it can be seen that the linear composite articles of the present invention have extremely high, practically promising J c values. Further, it will be appreciated that since a large amount of oxygen-free copper is compounded into the articles, these articles are highly stable electromagnetically and are optimal for use in large-capacity conductors.

Tabelle 1 Table 1

Typische Tc-Werte und Jc-Werte von ultrafeinen Mehrfaden-Drähten aus Nb₃Al mit Al-Cu-Legierungskern Typical T c values and J c values of ultrafine multi-filament Nb₃Al wires with Al-Cu alloy core

Beispiel 2example 2

Durch das Verfahren entsprechend dem Beispiel 1 wurden Ein-Kern-Verbunddrähte (Außendurchmesser: 1,14 mm) hergestellt, und zwar jeder mit einem Al-Cu-Legierungskern der Zusammensetzung, die in der nachstehenden Tabelle 2 angegeben ist. 110 Stränge, jeder von demselben Typ des Drahtes, wurden zusammengesetzt und in ein Kupfer-Nickel-Rohr (Cu-20 At.-% Ni-Legierung) von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt. Die auf diese Weise ausgebildeten Verbundkörper wurden zu 110-Kern-Verbunddraht von 1,14 mm Außendurchmesser durch Kaltziehen verarbeitet. Jeder gleiche Typ von Drahtsträngen wurde zusammengesetzt und in ein gleiches Kupfer-Nickel-Rohr eingefügt und entsprechend dem Beispiel 1 einem Kaltziehen unterworfen, und durch Wiederholen dieser Kompoundierungs-Zieh-Zyklen wurden ultrafeine Mehrfäden-Drähte, von denen jeder 110× 110×110-Stränge aus dem Aluminiumlegierungskern hatte (individueller Kerndurchmesser: 0,03 µm), erfolgreich hergestellt. Bei den typischen dieser Drähte wurden Tc- und Jc-Werte mittels der Verfahren gemessen, die ungefähr denjenigen entsprachen, welche im Beispiel 1 angewandt worden waren, wobei die erhaltenen Ergebnisse in Tabelle 2 angegeben sind. Bei den ultrafeinen Mehrfäden-Drähten, in denen die Matrix Kupfer-Nickel von hohem elektrischen Widerstand wie im vorliegenden Fall ist, wird Kopplungsstrom zwischen supraleitenden Fäden unterbrochen bzw. behindert, um die Wechselstromverluste sehr niedrig zu machen. Infolgedessen können die Drähte für Wechselstrom von kommerziellen Frequenzen verwendet werden. By the method according to Example 1, one-core composite wires (outer diameter: 1.14 mm) were prepared, each with an Al-Cu alloy core of the composition shown in Table 2 below. 110 strands, each of the same type of wire, were assembled and inserted into a copper-nickel (Cu-20 at.% Ni) tube of 20 mm outer diameter and 14 mm inner diameter. The composite bodies formed in this way were cold-drawn into 110-core composite wire of 1.14 mm outside diameter. Each same type of wire strands was assembled and inserted into a like copper-nickel tube and subjected to cold drawing according to Example 1, and by repeating these compounding-drawing cycles, ultrafine multi-filament wires, each of 110x110x110 Strands of the aluminum alloy core had (individual core diameter: 0.03 microns), successfully produced. In the typical of these wires, T c and J c values were measured by the methods approximately similar to those used in Example 1, with the results obtained shown in Table 2. In the ultrafine multi-filament wires in which the matrix is copper-nickel of high electrical resistance as in the present case, coupling current between superconducting filaments is cut off to make AC losses very low. As a result, the wires can be used for AC of commercial frequencies.

Tabelle 2 Table 2

Typische Tc- und Jc-Werte von ultrafeinen Mehrfäden-Drähten aus Nb₃Al mit Al-Cu-Basislegierungs-Kern, kompoundiert mit Kupfer-Nickel Typical T c - and J c values of ultrafine Multithread wires of Nb₃Al with Al-Cu-based alloy core, compounded with copper-nickel

Beispiel 3example 3

Stäbe von kreisförmigem Querschnitt, von denen jeder einen Außendurchmesser von 6 mm hatte und die jeweils aus Al, Al-3 At.-% Mg, Al-6 At.-% Mg, Al-10 At.-% Mg oder Al-15 At.-% Mg zusammengesetzt war bzw. bestand, wurden separat in ein Niobrohr von 12 mm Außendurchmesser und 6 mm Innendurchmesser eingefügt. Die auf diese Weise gebildeten Verbundkörper wurden zu Drähten von je 1,14 mm Außendurchmesser durch solche Kaltziehmittel, wie Rillenwalzen, Gesenkbearbeitung, Ziehen od. dgl., verarbeitet. 110 Stränge von jedem der auf diese Weise erhaltenen Ein-Kern-Verbunddrähte wurden zusammengesetzt und je in ein Niobrohr von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt, um Verbundfilamente zu bilden. Weiter wurden durch entsprechendes Kaltziehen Multi-Kern-Verbunddrähte von je 1,14 mm Außendurchmesser, die 110 Kerne enthielten, erhalten (nachstehend wird dieses Produkt als "110-Kern-Verbunddraht" bezeichnet). Daher hatte der Kernteil dieses Verbunddrahts die Zusammensetzung, die identisch mit derjenigen von Al oder einer der verschiedenen Al-Mg-Legierungen war, die für die oben spezifizierten Stäbe von rundem Querschnitt verwendet worden waren.Rods of circular cross-section, each of which has a Outer diameter of 6 mm and each of Al, Al-3 At .-% Mg, Al-6 at.% Mg, Al-10 at.% Mg or Al-15 at.% Mg was or existed, were separately in a niobium tube of 12 mm outside diameter and 6 mm inside diameter inserted. The composites formed in this way were converted to wires of 1.14 mm outer diameter such cold drawing means as grooving, die cutting, Pull od. Like., Processed. 110 strands of each of the up This one-core composite wires obtained were assembled and each in a niobium tube of 20 mm outside diameter and 14 mm inner diameter inserted to composite filaments to build. Next were by appropriate cold drawing Multi-core composite wires of 1.14 mm outer diameter, which contained 110 cores (below) Product referred to as "110 core composite wire"). Therefore had the core part of this composite wire the composition, the identical to that of Al or one of the different ones Al-Mg alloys were those specified for the above Rods of round cross section had been used.

110 Stränge des 110-Kern-Verbunddrahtes der gleichen Zusammensetzung wurden je zusammengesetzt und in ein Rohr aus sauerstofffreiem Kupfer von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt. Die auf diese Weise ausgebildeten Verbundkörper wurden wie zuvor zu Verbunddrähten kaltgezogen, und zwar zu je 110×110-Kern-Verbunddraht von 1,14 mm Außendurchmesser. Wiederum wurden 110 Stränge der gleichen Art des Verbunddrahtes zusammengesetzt und in ein Rohr aus sauerstofffreiem Kupfer von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt. Die auf diese Weise erhaltenen Verbundkörper wurden wie zuvor kaltgezogen, und zwar zu je einem 110×110×110-Kern-Verbunddraht von 0,3 bis 10 mm Außendurchmesser. Die auf diese Weise erhaltenen Drähte wurden bei 600 bis 1000°C wärmebehandelt, um fadenförmiges Nb₃Al darin auszubilden. Die kritische Temperatur Tc und die kritische Stromdichte Jc der Supraleitung von jedem der Multifäden-Produkte wurde gemessen.110 strands of the 110-core composite wire of the same composition were each assembled and inserted into an oxygen-free copper tube of 20 mm outer diameter and 14 mm inner diameter. The composites formed in this manner were cold drawn as before into composite wires, each 110 × 110 core composite wire of 1.14 mm outside diameter. Again, 110 strands of the same type of composite wire were assembled and inserted into an oxygen-free copper tube of 20 mm outside diameter and 14 mm inside diameter. The composites obtained in this manner were cold drawn as before, each with a 110 × 110 × 110 core composite wire of 0.3 to 10 mm outer diameter. The wires thus obtained were heat-treated at 600 to 1000 ° C to form filamentary Nb₃Al therein. The critical temperature T c and the critical current density J c of the superconductivity of each of the multifacament products were measured.

Der Draht mit reinem Aluminium als Kern konnte nicht kaltgezogen werden, weil der Kern deformiert wurde, als sein Kerndurchmesser jenseits von 50 µm reduziert worden war. Die Verarbeitung der Drähte mit Al-3 At.-% Mg-Legierung oder Al-15 At.-% Mg-Legierung als Kern war tragbar möglich, bis der individuelle Kerndurchmesser auf 1 µm vermindert war, aber als der Kerndurchmesser geringer gemacht wurde, fand Kernbruch statt. Von denjenigen, die Kerne aus Al-6 At.-% Mg- Legierung und Al-10 At.-% Mg-Legierung hatten, konnten ultrafeine Multifäden-Drähte von individuellem Kerndurchmesser hergestellt werden, der im Bereich von 1 µm bis 0,03 µm lag.The wire with pure aluminum as the core could not be cold drawn be because the core was deformed than its Core diameter was reduced beyond 50 microns. The processing of wires with Al-3 at .-% Mg alloy or Al-15 at.% Mg alloy as the core was wearable until possible the individual core diameter was reduced to 1 μm, but when the core diameter was made smaller, found Nuclear break instead. Of those containing nuclei of Al-6 at% Mg- Alloy and Al-10 at.% Mg alloy could have ultrafine Multifabric wires of individual core diameter be prepared, which was in the range of 1 micron to 0.03 microns.

Innerhalb des Wärmebehandlungs-Temperaturbereiches von 700 bis 1000°C wurden hohe Tc-Werte von wenigstens 14 K gemessen. Als die Wärmebehandlungs-Temperatur 1000°C überschritt, schmolz die Matrix aus sauerstofffreiem Kupfer. Der Tc-Wert hing stark von dem Kerndurchmesser ab, und die hohen Tc-Werte von wenigstens 14 K konnten nicht erhalten werden, sofern nicht der Durchmesser nicht größer als 1 µm wurde.Within the heat treatment temperature range of 700 to 1000 ° C, high T c values of at least 14 K were measured. As the heat treatment temperature exceeded 1000 ° C, the matrix melted out of oxygen-free copper. The T c value strongly depended on the core diameter, and the high T c values of at least 14 K could not be obtained unless the diameter became not larger than 1 μm.

Die kritischen Temperaturen (Tc) und die kritischen Stromdichten (Jc) von typischen Verbundgegenständen, die von jeder dieser Proben erhalten wurden, wurden gemessen, wobei die Ergebnisse in der nachfolgenden Tabelle 3 angegeben sind. Aus den Daten in dieser Tabelle 3 ist ersichtlich, daß diese Verbundgegenstände extrem hohe, industriell wertvolle Jc-Werte besaßen. Weiter sind die Drähte, da sie mit einer großen Menge an sauerstofffreiem Kupfer kompoundiert worden waren, elektromagnetisch in hohem Maße stabilisiert, und sie sind als Leiter großer Kapazität geeignet.The critical temperatures (T c ) and critical current densities (J c ) of typical composite articles obtained from each of these samples were measured, with the results shown in Table 3 below. It can be seen from the data in this Table 3 that these composite articles had extremely high, industrially valuable J c values. Further, since the wires have been compounded with a large amount of oxygen-free copper, they are electromagnetically highly stabilized, and they are suitable as large-capacity conductors.

Tabelle 3 Table 3

Typische Tc- und Jc-Werte von ultrafeinen Multifäden-Drähten von Nb₃Al mit Al-Mg-Legierungs-Kernen Typical T c and J c values of ultrafine multifilament wires of Nb₃Al with Al-Mg alloy cores

Beispiel 4example 4

Unter Verwendung von Stäben von kreisförmigem Querschnitt, von denen jeder einer Außendurchmesser von 6 mm hatte und die jeweils aus Al-3 At.-% Mg, Al-6 At.-% Mg, Al-10 At.-% Mg oder Al-15 At.-% Mg zusammengesetzt waren, wurden Ein-Kern- Verbunddrähte (1,14 mm Außendurchmesser) in der dem Beispiel 3 entsprechenden Weise hergestellt. 110 Stränge je von der gleichen Art aus Ein-Kern-Verbunddraht wurden zusammengesetzt und je in ein Rohr aus Kupfer-Nickel (Cu-20 At.-% Ni- Legierung) von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt, um Verbundmaterialien auszubilden, welche durch Kaltziehen zu 110-Kern-Verbunddrähten von je 1,14 mm Außendurchmesser verarbeitet wurden. Durch weiteres Wiederholen der Kompoundierung in ein Kupfer-Nickel-Rohr und des Kaltziehzyklus entsprechend dem Beispiel 2 wurden ultrafeine Multifäden-Drähte, von denen jeder 110×110×110-Stränge aus den Aluminiumlegierungs-Kernen hatte (Kerndurchmesser: etwa 0,03 µm), erfolgreich hergestellt. Die Drähte hatten Tc- und Jc-Werte, wie sie in Tabelle 4 angegeben sind. In derartigen ultrafeinen Multifäden-Drähten, die eine Kupfer- Nickel-Matrix von hohem elektrischen Widerstand haben, werden gekoppelte Ströme, die zwischen supraleitenden Filamenten fließen, unterbrochen, so daß die Wechselstromverluste drastisch reduziert werden. Infolgedessen werden die Drähte brauchbar für Wechselstrom von kommerziellen Frequenzen.Using rods of circular cross-section, each having an outer diameter of 6 mm and each consisting of Al-3 at.% Mg, Al-6 at.% Mg, Al-10 at.% Mg or Al. 15 at.% Mg were combined, one-core composite wires (1.14 mm outside diameter) were prepared in the manner corresponding to Example 3. 110 strands each of the same type of single-core composite wire were assembled and each inserted into a tube of copper-nickel (Cu-20 at.% Ni alloy) of 20 mm in outer diameter and 14 mm in inner diameter to form composite materials. which were processed by cold drawing to 110 core composite wires of 1.14 mm outside diameter. Further repetition of the compounding into a copper-nickel tube and cold drawing cycle according to Example 2, ultrafine multifilament wires each having 110 × 110 × 110 strands of the aluminum alloy cores (core diameter: about 0.03 μm) , successfully produced. The wires had T c and J c values as shown in Table 4. In such ultrafine multifacament wires having a copper-nickel matrix of high electrical resistance, coupled currents flowing between superconducting filaments are cut off, so that the AC losses are drastically reduced. As a result, the wires become usable for alternating current of commercial frequencies.

Tabelle 4 Table 4

Typische Tc- und Jc-Werte von ultrafeinen Multifäden-Drähten von Nb₃Al mit Al-Mg-Basislegierungs-Kern, kompoundiert mit Kupfer-Nickel Typical T c and J c values of ultrafine multifilament wires of Nb₃Al with Al-Mg base alloy core compounded with copper-nickel

Beispiel 5example 5

Unter Verwendung von Stäben von kreisförmigem Querschnitt, von denen jeder einen Außendurchmesser von 6 mm hatte und die jeweils aus den folgenden Legierungen hergestellt waren: Al-3 At.-% Zn, Al-5 At.-% Zn, Al-7 At.-% Zn, Al-10 At.-% Zn, Al-3 At.-% Li, Al-6 At.-% Li, Al-10 At.-% Li, Al-15 At.-% Li, Al-3 At.-% Ag, Al-5 At.-% Ag, Al-7 At.-% Ag oder Al-10 At.-% Ag, wurden Verbund-Verarbeitungs-Zyklen entsprechend dem Beispiel 3 wiederholt. Auf diese Weise wurden Verbunddrähte, von denen jeder 110×110×110-Stränge aus jeweiligen Aluminiumlegierungs-Kernen hatte, hergestellt. Als Al-3 At.-% Zn-, Al-10 At.-% Zn-, Al-3 At.-% Li-, Al-15 At.-% Li-, Al-3 At.-% Ag- und Al-10 At.-% Ag-Legierungen als Kern verwendet wurden, zeigten die Verbunddrähte jedoch Brüche während des Kaltziehens, nachdem der Kerndurchmesser auf weniger als 1 µm vermindert worden war, und es war kein weiteres Ziehen möglich. Als andererseits Al-5 At.-% Zn-, Al-7 At.-% Zn-, Al-5 At.-% Li-, Al-6 At.-% Li-, Al-10 At.-% Li-, Al-5 At.-% Ag- und Al-7 At.-% Ag-Legierungen als das Kernmaterial verwendet wurden, war ein Kaltziehen möglich, bis der Kerndurchmesser etwa 0,03 µm wurde.Using rods of circular cross section, each of which had an outer diameter of 6 mm and each made of the following alloys: Al-3 at% Zn, Al-5 at% Zn, Al-7 at% Zn, Al-10 at% Zn, Al-3 at% Li, Al-6 at% Li, Al-10 at% Li, Al-15 at% Li, Al-3 at% Ag, Al-5 at% Ag, Al-7 at% Ag or Al-10 at% Ag, were compound processing cycles according to the example 3 repeated. In this way composite wires, each of which is 110x110x110 strands of respective ones Aluminum alloy cores had been made. As Al-3 At% Zn, Al-10 at% Zn, Al-3 at% Li, Al-15 at% Li, Al-3 at.% Ag and Al-10 at.% Ag alloys used as the core However, the composite wires showed fractures during cold drawing, after the core diameter to less was reduced by 1 μm, and it was no further Pulling possible. On the other hand, when Al-5 at.% Zn, Al-7 at.% Zn, Al-5 at.% Li, Al-6 at.% Li, Al-10 at.% Li, Al-5 at.% Ag. and Al-7 at.% Ag alloys are used as the core material cold drawing was possible until the core diameter about 0.03 microns.

Als die Drähte bei Temperaturen im Bereich von 700 bis 1000°C wärmebehandelt worden waren, wurden hohe Tc-Werte von wenigstens 14 K erhalten. Bei einem Überschreiten der Wärmebehandlungs-Temperatur von 1000°C wurde die Matrix aus sauerstofffreiem Kupfer geschmolzen, und der Tc-Wert hing stark von dem Kerndurchmesser ab, wobei hohe Tc-Werte von wenigstens 14 K nur bei den Kerndurchmessern erhältlich waren, die auf nicht mehr als 1 µm reduziert waren, und zwar entsprechend dem Phänomen, das bei Al-Mg-Legierungs-Kernen beobachtet worden war. When the wires were heat treated at temperatures ranging from 700 to 1000 ° C, high T c values of at least 14 K were obtained. Exceeding the heat treatment temperature of 1000 ° C, the oxygen-free copper matrix was melted, and the T c value strongly depended on the core diameter, with high T c values of at least 14 K being obtainable only at the core diameters were reduced to not more than 1 μm in accordance with the phenomenon observed with Al-Mg alloy cores.

Typische Tc- und Jc-Werte, die in jedem der Tests erhalten wurden, sind in der nachstehenden Tabelle 5 angegeben. Aus den in Tabelle 5 angegebenen Ergebnissen ist erkennbar, daß die Drähte sehr hohe und industriell brauchbare Jc-Werte hatten. Weiter gilt in gleicher Weise für den Fall der Produkte, die im Beispiel 5 erhalten wurden, daß diese Drähte für den Gebrauch als Leiter großer Kapazität geeignet sind, weil sie auf Grund des Vorhandenseins einer großen Menge an sauerstofffreiem Kupfer, das darin kompoundiert ist, elektromagnetisch in hohem Maße stabilisiert sind.Typical T c and J c values obtained in each of the tests are given in Table 5 below. From the results given in Table 5, it can be seen that the wires had very high and industrially useful J c values. Further, similarly, in the case of the products obtained in Example 5, these wires are suitable for use as large-capacity conductors because they are electromagnetically due to the presence of a large amount of oxygen-free copper compounded therein are highly stabilized.

Tabelle 5 Table 5

Typische Tc- und Jc-Werte von ultrafeinen Multifäden-Drähten aus Nb₃Al mit Al-Cu-, Al-Li- und Al-Ag-Legierungs-Kernen Typical T c and J c values of ultrafine multi-filament Nb₃Al wires with Al-Cu, Al-Li, and Al-Ag alloy cores

Beispiel 6example 6

Der wichtigste Punkt bei der Herstellung von Nb-Al-Verbund­ gegenständen, welche die Ultrafeinstruktur wie das Produkt nach der Erfindung durch Kompoundierungsverarbeitung haben, ist, daß die Aluminiumlegierung die Härtungscharakteristika bzw. -kenndaten besitzen sollte, welche denjenigen von Niob bei der Verarbeitung ähneln. Die Untersuchung der Härtungs­ charakteristika bzw. -kenndaten von auf Aluminium basieren­ den Al-Mg-Zn-Li-Ag-Legierungen zeigte, daß dann, wenn die hinzugefügten Mengen von jedem der Elemente klein sind, die Härtungscharakteristika bzw. -kenndaten durch die Gesamt­ menge der Hinzufügung dieser anderen Elemente zu Aluminium bestimmt werden. Wenn wiederum diese Gesamtmenge der Hinzu­ fügung von anderen Elementen 4 At.-% übersteigt, variieren die Härtungscharakteristika bzw. -kenndaten der Legierung beträchtlich in Abhängigkeit von der Art des Elementes, von dem der größte Betrag hinzugefügt war. Es wurde eine Ten­ denz beobachtet, daß die Legierungen dann, wenn zwei bis vier Arten von Elementen hinzugefügt wurden, härter wurden als im Falle des Hinzufügens von einem einzigen Element.The most important point in the production of Nb-Al composite objects that the ultrafine structure like the product according to the invention by compounding processing, is that the aluminum alloy the curing characteristics or -kenndaten should, which those of niobium similar in processing. The investigation of the hardening Characteristics of aluminum based Al-Mg-Zn-Li-Ag alloys showed that when the added amounts of each of the elements are small, the cure characteristics by the total amount of addition of these other elements to aluminum be determined. If, in turn, this total of the Add addition of other elements exceeds 4 at.% the hardening characteristics of the alloy considerably depending on the type of element, of the largest amount was added. It became a Ten denz observes that the alloys then, if two to four types of elements were added, became tougher as in the case of adding a single element.

Stäbe von kreisförmigem Querschnitt, die je aus folgender Legierung zusammengesetzt waren: Al-6 At.-% Mg-1 At.-% Zn-1 At.-% Li-1 At.-% Ag, Al-1 At.-% Mg-4 At.-% Zn-1 At.-% Li-1 At.-% Ag, Al-1 At.-% Mg-1 At.-% Zn-6 At.-% Li-1 At.-% Ag oder Al-1 At.-% Mg-1 At.-% Zn-1 At.-% Li-4 At.-% Ag, wurden separat als der Kern verwendet, und durch die wiederholten Kompoundie­ rungs-Zieh-Zyklen entsprechend dem Beispiel 3 wurden Ver­ bunddrähte hergestellt, von denen jeder 110×110×110- Stränge aus Aluminiumlegierungs-Kern (Kerndurchmesser: 0,1 µm) hatte. Durch Wärmebehandlung dieser Drähte bei 800°C während 1 Stunde wurden Tc- und Jc-Werte erhalten, wie sie in der nachstehenden Tabelle 6 angegeben sind. Bars of circular cross section each composed of the following alloy: Al-6 at.% Mg-1 at.% Zn-1 at.% Li-1 at.% Ag, Al-1 at.% Mg-4 at.% Zn-1 at.% Li-1 at.% Ag, Al-1 at.% Mg-1 at.% Zn-6 at.% Li-1 at. % Ag or Al-1 at.% Mg-1 at.% Zn-1 at.% Li-4 at.% Ag was used separately as the core and through the repeated compounding / drawing cycles According to Example 3, composite wires were prepared each having 110 × 110 × 110 strands of aluminum alloy core (core diameter: 0.1 μm). By heat-treating these wires at 800 ° C. for 1 hour, T c and J c were obtained as shown in Table 6 below.

Tabelle 6 Table 6

Tc- und Jc-Werte von Multifäden-Drähten aus Nb₃Al mit verschiedenen Fünf-Komponenten-Aluminiumlegierungen T c and J c values of multi-filament Nb₃Al wires with various five-component aluminum alloys

Beispiel 7example 7

Unter Verwendung von je einem Stab von kreisförmigem Querschnitt und 6 mm Außendurchmesser, der jeweils aus einer der folgenden Legierungen hergestellt war: Al-2 At.-% Cu-2 At.-% Ge, Al-2 At.-% Cu-4 At.-% Ge, Al-2 At.-% Cu-2 At.-% Si, Al-2 At.-% Cu- 4 At.-% Si oder Al-2 At.-% Ge-2 At.-% Si, und Rohren von je 14 mm Außendurchmesser und 7 mm Innendurchmesser, die jeweils aus Nb-3 At.-% Ge-Legierung oder Nb-3 At.-% Si-Legierung zusammen­ gesetzt waren, wurden Verbunddrähte mittels des dem Bei­ spiel 3 entsprechenden Verfahrens hergestellt, von denen jeder 120×120×120-Stränge aus Aluminiumlegierungs-Kern (Kerndurchmesser: 0,1 µm) hatte. Wenn die Verbunddrähte bei 800°C während 5 Stunden wärmebehandelt wurden, wurden hohe Tc- und Jc-Werte erhalten, wie sie in der nachstehenden Tabelle 7 angegeben sind. Using a rod of circular cross-section and 6 mm outer diameter, each made of one of the following alloys: Al-2 at.% Cu-2 at.% Ge, Al-2 at.% Cu-4 At% Ge, Al-2 At% Cu-2 At% Si, Al-2 At% Cu-4 At% Si or Al-2 At% Ge-2 At. % Si, and tubes of 14 mm in outer diameter and 7 mm in inner diameter each composed of Nb-3 at% Ge alloy or Nb-3 at% Si alloy were compounded by means of the method described in U.S. Pat each of which had 120 × 120 × 120 strands of aluminum alloy core (core diameter: 0.1 μm). When the composite wires were heat-treated at 800 ° C. for 5 hours, high T c and J c values were obtained as shown in Table 7 below.

Tabelle 7 Table 7

Typische Tc- und Jc-Werte von Multifäden-Drähten aus Nb₃Al, zu denen Si und Ge hinzugefügt sind Typical T c - and J c values of multi-strands wires of Nb₃Al, which Si and Ge are added

Beispiel 8example 8

Unter Verwendung von je einem Stab von kreisförmigem Quer­ schnitt und von 6 mm Außendurchmesser, der jeweils aus einer der folgenden Legierungen hergestellt war: Al-6 At.-% Mg-2 At.-% Ge, Al-6 At.-% Mg-4 At.-% Ge, Al-6 At.-% Mg-2 At.-% Si, Al-6 At.-% Mg-4 At.-% Si oder Al-6 At.-% Mg-2 At.-% Ge-2 At.-% Si, und Rohren von je 12 mm Außendurchmesser und 6 mm Innendurchmesser, die jeweils aus Nb-3 At.-% Ge-Legierung oder Nb-3 At.-% Si-Legierung zusammengesetzt waren, wurden Verbunddrähte durch das dem Beispiel 3 entsprechende Verfahren hergestellt, von denen jeder 110×110×110-Stränge aus Aluminiumlegierungs- Kern hatte (Kerndurchmesser: 0,1 µm). Wenn die Verbunddrähte bei 800°C während 1 Stunde wärmebehandelt wurden, wurden hohe Tc- und Jc-Werte erhalten, wie sie in der nachfolgenden Tabelle 8 angegeben sind. Weiter wurde, wenn 5 At.-% oder mehr an Si und Ge insgesamt zu der Aluminiumlegierung oder zum Niob hinzugefügt wurden, die Arbeitsfähigkeit des Systems verschlechtert, und der ultrafeine Multifäden-Draht konnte nicht hergestellt werden.Using a rod of circular cross section and 6 mm outer diameter, each made of one of the following alloys: Al-6 At .-% Mg-2 At .-% Ge, Al-6 At .-% Mg -4 at.% Ge, Al-6 at.% Mg-2 at.% Si, Al-6 at.% Mg-4 at.% Si or Al-6 at.% Mg-2 At .-% Ge-2 at.% Si, and tubes of 12 mm outer diameter and 6 mm inner diameter, each composed of Nb-3 at.% Ge alloy or Nb-3 at.% Si alloy Composite wires were made by the method according to Example 3, each of which had 110 × 110 × 110 strands of aluminum alloy core (core diameter: 0.1 μm). When the composite wires were heat-treated at 800 ° C. for 1 hour, high T c and J c values were obtained as shown in Table 8 below. Further, when 5 at.% Or more of Si and Ge were added in total to the aluminum alloy or niobium, the workability of the system deteriorated, and the multi-filament ultrafine wire could not be produced.

Tabelle 8 Table 8

Typische Tc- und Jc-Werte von Multifäden-Drähten aus Nb₃Al, zu denen Si und Ge hinzugefügt sind Typical T c - and J c values of multi-strands wires of Nb₃Al, which Si and Ge are added

Beispiel 9example 9

Wenn die Mengen von anderen Komponenten, die zur Bildung der Legierung zu Aluminium hinzugefügt wurden, relativ klein war, wie Al-0,1 At.-% Cu, Al-2,5 At.-% Mg, Al-2,5 At.-% Zn, Al-2,5 At.-% Li, Al-2,5 At.-% Ag, Al-1 At.-% Ag-0,7 At.-% Ge, Al-1 At.-% Mg-0,7 At.-% Si, konnte ihre Vickers-Härte von ungefähr 50 auf 100 erhöht werden, wenn diese Legierungen einer Lösungsbehandlung bei 400 bis 550°C während wenigstens 1 Stunde und danach einem Abschrecken in Wasser und einem Tempern bei Raumtemperatur bis 200°C während wenigstens 1 Stunde unterworfen wurden. Auf diese Weise wurde ihre Härte äquivalent derjenigen von Nb, und die Legierungen konnten als Kern bis auf den Kerndurchmesser von 0,1 µm verarbeitet werden.When the amounts of other components that contribute to the formation alloy added to aluminum are relatively small such as Al-0.1 at.% Cu, Al-2.5 at.% Mg, Al-2.5 at.% Zn, Al-2.5 at.% Li, Al-2.5 at.% Ag, Al-1 at.% Ag-0.7 at.% Ge, Al-1 at.% Mg-0.7 at.% Si, could have its Vickers hardness of about  50 to 100, if these alloys one Solution treatment at 400 to 550 ° C for at least 1 Hour and then quenching in water and annealing at room temperature to 200 ° C for at least 1 hour were subjected. In this way their hardness became equivalent that of Nb, and the alloys could as core until be processed to the core diameter of 0.1 microns.

Tabelle 9 Table 9

Typische Tc- und Jc-Werte von ultrafeinen Multifäden-Drähten aus Nb₃Al unter Verwendung von durch Tempern gehärteter Aluminiumlegierung Typical T c and J c values of ultrafine multi-filament Nb₃Al wires using tempered aluminum alloy

Beispiel 10example 10

Die Herstellungsschritte des Beispiels 3 wurden wiederholt, jedoch mit der Abwandlung, daß ein Stab von kreisförmigem Querschnitt als Kern verwendet wurde, der aus Al-7 At.-% Mg- Legierung zusammengesetzt war. Auf diese Weise wurde ein drahtförmiger Verbundgegenstand erhalten, der fadenförmige Nb₃Al- Kerne von je 0,1 µm Durchmesser hatte. Der Außendurchmesser dieses Gegenstandes war 0,7 mm. Als eine Zugspannung auf diesen Gegenstand ausgeübt und der Jc-Wert gemessen wurde, wurde kein Auftreten eines Risses in den Nb₃Al-Filamenten bis zu der Dehnung von 1,3 bis 1,5% beobachtet, und die Verschlech­ terung in den Supraleitungscharakteristika bzw. -kenndaten war klein. Dieser Wert zeigt eine sehr ausgezeichnete Eigen­ schaft des Produkts nach der Erfindung im Vergleich mit anderen kommerziellen supraleitenden Nb₃Sn- oder V₃Ga-Drähten, die Risse in den supraleitenden Filamenten unter einer Dehnung von rund etwa 0,6% zeigten und eine schnelle Verschlechterung in ihren Supraleitungscharakteristika bzw. -kennwerten aufwiesen. Infolgedessen besitzen die Verbundgegenstände nach der vorliegenden Erfindung ausgezeichnete Widerstands­ fähigkeit gegen Zug- bzw. Dehnungsbeanspruchung, was eine sehr vorteilhafte Eigenschaft für die industrielle Verwendung ist.The manufacturing steps of Example 3 were repeated, except that a rod of circular cross-section was used as the core composed of Al-7 at.% Mg alloy. In this way, a wire-shaped composite article was obtained, which had filamentary Nb₃Al cores, each having a diameter of 0.1 microns. The outer diameter of this article was 0.7 mm. When a tensile stress was applied to this article and the J c value was measured, no occurrence of a crack was observed in the Nb₃Al filaments up to the elongation of 1.3 to 1.5%, and the deterioration in the superconducting characteristics and Key data was small. This value shows a very excellent characteristic of the product of the invention in comparison with other commercial superconducting Nb₃Sn or V₃Ga wires which showed cracks in the superconducting filaments under an elongation of about 0.6% and a rapid deterioration in their superconducting characteristics or characteristic values. As a result, the composite articles of the present invention have excellent resistance to tensile stress, which is a very advantageous property for industrial use.

Beispiel 11example 11

Ein Stab von kreisförmigem Querschnitt und 6 mm Außendurchmesser, der aus Al-6 At.-% Mg zusammengesetzt war, wurde in ein Niobrohr von 12 mm Außendurchmesser und 6 mm Innendurchmesser eingefügt, um einen Verbundkörper auszubilden, der zu einem Draht von 1,14 mm Außendurchmesser durch solche Kaltziehmittel, wie Rillenwalzen, Gesenkbearbeitung, Ziehen od. dgl., verarbeitet wurde. 110 Stränge dieses Ein-Kern-Verbunddrahtes wurden zusammengesetzt und in ein Niobrohr von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt, um einen Multi-Kern-Verbundkörper auszubilden, der dann zu einem 110- Kern-Verbunddraht von 1,14 mm Außendurchmesser durch Kaltziehen verarbeitet wurde. Durch zweifache Wiederholung der Schritte des Zusammensetzens von 110 Strängen dieses 110-Kern- Verbunddrahtes, Einfügen der Zusammensetzung in ein Niobrohr und Ziehen des resultierenden Multi-Kern-Verbundkörpers wurde ein 110×110×110 Kern-Verbunddraht von 0,3 bis 10 mm Außendurchmesser erhalten. Dieser Draht wurde durch direkte elektrische Stromdurchleitung in flüssigem Stickstoff wärmebehandelt, während er bewegt wurde, um einer Erwärmung bei 1 bis 100 kW/cm³ und wenigstens etwa 1400°C während 0,01 bis 10 Sekunden ausgesetzt und danach sofort gekühlt zu werden, so daß Nb₃Al-Filamente in dem Draht gebildet wurden. Auf diese Weise wurde eine Mehrzahl von Drähten, in denen die Kerne je einen Durchmesser von nicht mehr als 0,5 µm hatten, hergestellt. Bei jedem der Drähte wurde die kritische Temperatur Tc und die kritische Stromdichte Jc der Supraleitung gemessen. Die Ergebnisse sind in der nachstehenden Tabelle 10 angegeben. A rod of circular cross section and 6 mm outer diameter composed of Al-6 at.% Mg was inserted into a niobium tube of 12 mm in outer diameter and 6 mm in inner diameter to form a composite body, which became a wire of 1.14 mm outside diameter by such cold drawing means, such as grooved rolls, die processing, drawing od. Like., Was processed. 110 strands of this single core composite wire were assembled and inserted into a niobium tube of 20 mm outside diameter and 14 mm inside diameter to form a multi-core composite, which was then cold drawn into a 1.114 mm outside diameter 110 core composite wire was processed. Repeating the steps of assembling 110 strands of this 110-core composite wire twice, inserting the composition into a niobium tube, and drawing the resulting multi-core composite body was a 110 × 110 × 110 core composite wire of 0.3 to 10 mm outer diameter receive. This wire was heat-treated by direct electric current conduction in liquid nitrogen while being agitated to be subjected to heating at 1 to 100 kW / cm³ and at least about 1400 ° C for 0.01 to 10 seconds and thereafter cooled immediately Nb₃Al filaments were formed in the wire. In this way, a plurality of wires in which the cores each had a diameter of not more than 0.5 μm were prepared. For each of the wires, the critical temperature T c and the critical current density J c of the superconductivity were measured. The results are shown in Table 10 below.

Tabelle 10 Table 10

Wenn der Kerndurchmesser 0,3 µm oder weniger betrug, wurde ein hoher Tc-Wert von wenigstens 17 K erhalten, wenn die in der Erhitzungszeit angewandte Energie in der Größenordnung von 100 kJ/cm³ war. Wenn den Drähten eine Nachwärmebehandlung von mehreren Tagen bei ungefähr 700°C gegeben wurde, zeigten sie einen noch höheren Tc-Wert von wenigstens 18 K. Der Jc-Wert hing von dem Kerndurchmesser ab, und ein hoher Jc- Wert von wenigstens 10⁵ A/cm³ (4,2 K, 10 T) wurde nicht erhalten, sofern nicht der Kerndurchmesser auf 0,3 µm oder weniger reduziert war. Die Proben, die Tc<18 K hatten, zeigten Hc2 (4,2 K, <30 T). When the core diameter was 0.3 μm or less, a high T c of at least 17 K was obtained when the energy applied in the heating time was of the order of 100 kJ / cm 3. When the wires were given a post-heat treatment of several days at about 700 ° C, they exhibited an even higher T c value of at least 18 K. The J c value depended on the core diameter, and a high J c value of at least 10⁵ A / cm³ (4.2 K, 10 T) was not obtained unless the core diameter was reduced to 0.3 μm or less. The samples that had T c <18 K showed H c2 (4.2 K, <30 T).

Diese Drähte besaßen extrem hohe Supraleitungscharakteristika bzw. -kennwerte, und wenn sie nach der Nachwärmebehandlung kupferplattiert wurden, zeigten sie eine sehr hohe elektromagnetische Stabilität.These wires had extremely high superconducting characteristics characteristics and if after the post-heating treatment copper plated, they showed a very high electromagnetic Stability.

Beispiel 12example 12

Der Stab aus Al-6 At.-% Mg, der im Beispiel 11 verwendet worden war, wurde in jedem Gang durch einen Stab von kreisförmigem Querschnitt ersetzt, der jeweils die folgende Zusammensetzung hatte: Al-3 At.-% Mg, Al-10 At.-% Mg, Al-15 At.-% Mg, Al-5 At.-% Zn, Al-10 At.-% Zn, Al-5 At.-% Li, Al-10 At.-% Li, Al-4 At.-% Ag, Al-8 At.-% Ag, Al-2 At.-% Cu, Al-5 At.-% Cu, Al-5 At.-% Mg-5 At.-% Zn, Al-5 At.-% Zn-5 At.-% Li, Al-5 At.-% Ag- 2 At.-% Cu oder Al-3 At.-% Ag-2 At.-% Ge, und ultrafeine Multi- Kern-Drähte mit einem Kerndurchmesser von nicht mehr als 0,5 µm von der Struktur, daß Aluminiumlegierungs-Filamente in eine Niob-Matrix eingefügt waren, wurden durch das dem Beispiel 11 entsprechende Verfahren hergestellt. Die Drähte wurden durch direkten Stromdurchgang während einer sehr kurzen Zeitdauer von nicht länger als 10 Sekunden wärmebehandelt. Wenn die Drähte weiter bei 700°C nachwärmebehandelt wurden, hatten alle von ihnen einen Tc-Wert von wenigstens 17 K, ein Hc2 von wenigstens 30 T und einen Jc-Wert (4,2 K, 10 T) von wenigstens 1×10⁵ A/cm².The Al-6 at.% Mg rod used in Example 11 was replaced in each run by a rod of circular cross section, each having the following composition: Al-3 at.% Mg, Al. 10 at.% Mg, Al-15 at.% Mg, Al-5 at.% Zn, Al-10 at.% Zn, Al-5 at.% Li, Al-10 at.% Li, Al-4 at.% Ag, Al-8 at.% Ag, Al-2 at.% Cu, Al-5 at.% Cu, Al-5 at.% Mg-5 At. % Zn, Al-5 at% Zn-5 at% Li, Al-5 at% Ag-2 at% Cu or Al-3 at% Ag-2 at% Ge, and ultrafine multi-core wires having a core diameter of not more than 0.5 μm from the structure that aluminum alloy filaments were inserted into a niobium matrix were prepared by the method according to Example 11. The wires were heat treated by direct current passage for a very short period of not more than 10 seconds. When the wires were further post-baked at 700 ° C, all of them had a T c of at least 17 K, an H c2 of at least 30 T, and a J c (4.2 K, 10 T) of at least 1 × 10⁵ A / cm².

Beispiel 13example 13

Ein Stab von kreisförmigem Querschnitt von 6 mm Außendurchmesser, der aus Al-6 At.-% Mg zusammengesetzt war, wurde in ein Niobrohr von 12 mm Außendurchmesser und 6 mm Innendurchmesser zur Ausbildung eines Verbundkörpers eingefügt, welcher zu einem Draht von 1,14 mm Außendurchmesser durch solche Kaltziehmittel, wie Rillenwalzen, Gesenkbearbeitung, Ziehen od. dgl., verarbeitet wurde. 110 Stränge von diesem Ein-Kern-Verbunddraht wurden zusammengesetzt und in ein Tantalrohr von 20 mm Außendurchmesser und 14 mm Innendurchmesser eingefügt, um einen Multi-Kern-Verbundkörper auszubilden, der dann zu einem 110-Kern-Verbunddraht von 1,14 mm Außendurchmesser durch Kaltziehen verarbeitet wurde. Durch eine zweifache Wiederholung der Schritte des Zusammensetzens von 110 Strängen dieses 110-Kern-Drahtes, Einfügens der Zusammensetzung in ein Tantalrohr und Ziehen des resultierenden Multi-Kern-Verbundkörpers wurde ein 110×110×110-Kern- Verbunddraht von 0,3 bis 10 mm Außendurchmesser erhalten. Dieser Draht, der einen Kerndurchmesser von nicht größer als 0,5 µm hatte, wurde durch direkten Stromdurchgang in flüssigem Stickstoff wärmebehandelt, während er bewegt wurde, um einer Erhitzung während 0,2 Sekunden ausgesetzt und danach sofort gekühlt zu werden, so daß Nb₃Al-Filamente in dem Draht ausgebildet wurden.A rod of circular cross-section of 6 mm outer diameter, which was composed of Al-6 at.% Mg was in a niobium tube of 12 mm outer diameter and 6 mm inner diameter to form a composite body inserted, which to a wire of 1.14 mm outside diameter by such  Cold drawing means, such as grooving, die-cutting, Pull od. Like., Has been processed. 110 strands of this One-core composite wire was assembled and put into one Tantalum tube of 20 mm outer diameter and 14 mm inner diameter inserted to form a multi-core composite body, then to a 1.11 mm 110 core composite wire Outer diameter was processed by cold drawing. By a twofold repetition of the steps of composing of 110 strands of this 110-core wire, inserting the composition into a tantalum tube and pulling the resulting Multi-core composite body became a 110 × 110 × 110 core Composite wire of 0.3 to 10 mm outside diameter obtained. This wire, which has a core diameter of not larger than 0.5 microns, was through direct current passage heat treated in liquid nitrogen, while he was moved to a heat during Exposed for 0.2 seconds and then immediately cooled to be formed so that Nb₃Al filaments in the wire were.

Nach einer Nachwärmebehandlung dieser Drähte bei 700°C wurden ihre kritische Temperatur Tc und ihre kritische Stromdichte Jc der Supraleitung gemessen. In diesem Beispiel waren die Ergebnisse auch ungefähr die gleichen wie diejenigen des Beispiels 11, in dem Niobrohre verwendet wurden. Wenn die Tantalrohre wiederum durch Vanadiumrohre ersetzt wurden, blieben die Supraleitungscharakteristika bzw. -kennwerte der resultierenden Drähte fast unverändert. After a post-heat treatment of these wires at 700 ° C, their critical temperature T c and their critical current density J c of superconductivity were measured. In this example, the results were also approximately the same as those of Example 11 in which niobium tubes were used. When the tantalum tubes were again replaced by vanadium tubes, the superconducting characteristics of the resulting wires remained almost unchanged.

Beispiel 14example 14 (Messung der maximal zulässigen Dehnung)(Measurement of maximum allowable elongation)

Das Beispiel 1 wurde wiederholt, jedoch mit der Abwandlung, daß ein Stab von kreisförmigem Querschnitt von 7 mm Außen­ durchmesser und einer Zusammensetzung aus Al.-5 At.-% Mg-Legie­ rung verwendet wurde, um einen Verbunddraht auszubilden. Dieser Verbunddraht wurde bei 750°C während 20 Stunden wärme­ behandelt, und sein Jc-Wert wurde unter Spannung in einem Magnetfeld von 7T bei 4,2 K gemessen. Unter einer Zugdehnuung von 0,5% zeigte der Jc-Wert dieses Drahts eine Verminderung um 4%. Das ist eine bei weitem niedrigere Rate des Abneh­ mers, verglichen mit dem starken Abnehmen um etwa 15%, was ultrafeiner Nb₃Sn-Multi-Kern-Draht unter der gleichen Zug­ dehnung zeigte. Wenn noch höhere Dehnung angewandt wurde, war die maximal zulässige Dehnung, bei der die Filamente der supraleitenden Verbindung brachen und nicht mehr verwendet werden konnten, 1,2 bis 2% bei diesem ultrafeinen Nb₃Al-Multi- Kern-Draht, während diejenige von ultrafeinem Nb₃ Sn-Multi- Kern-Draht etwa 0,5 bis 0,8% ist. Diese kleine Abnahme des Jc-Werts unter Zugdehnung bzw. -spannung und die große maximal zulässige Dehnung zeigen, daß dann, wenn die Verbund­ gegenstände nach der vorliegenden Erfindung im supraleiten­ den Magneten verwendet werden, weniger Notwendigkeit des Betrachtens des Einflusses der elektromagnetischen Kraft besteht, d. h. die Auslegung des Magneten ist leichter, und weiter ist sie auch wegen der Handhabung der Drähte leichter, und der praktische Wert der vorliegenden Erfindung ist extrem hoch.Example 1 was repeated but with the modification that a rod of circular cross-section of 7 mm outer diameter and a composition of Al. 5 At .-% Mg alloying tion was used to form a composite wire. This composite wire was heat treated at 750 ° C for 20 hours, and its J c value was measured under tension in a magnetic field of 7T at 4.2K. With a tensile elongation of 0.5%, the J c value of this wire showed a reduction of 4%. This is a far lower rate of the wearer, compared to the strong decrease of about 15%, which showed ultrafine Nb3Sn multi-core wire under the same tensile strain. When even higher elongation was used, the maximum allowable elongation at which the filaments of the superconducting compound broke and could no longer be used was 1.2 to 2% in this ultrafine Nb₃Al multi-core wire, while that of ultrafine Nb₃ Sn multi-core wire is about 0.5 to 0.8%. This small decrease of the J c -value under tensile elongation or the voltage and the large maximum permissible elongation show that, when the composite articles according to the present invention supra direct the magnets used, there is less necessity of considering the influence of the electromagnetic force That is, the design of the magnet is easier, and further, it is also easier because of the handling of the wires, and the practical value of the present invention is extremely high.

Claims (21)

1. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstandes umfassend folgende Schritte:
  • 1) Ansammeln einer Anzahl von strangförmigen Verbundele­ menten (3, 4), welche aus einer Matrix (1) aus Niob bestehen, die ein oder mehrere Stränge (2) aus einer Aluminiumlegierung enthält, welche eine höhere Härte als Aluminium aufweist;
  • 2) Einfügen dieser Anzahl von Verbundelementen (3, 4) in ein Rohr (5, 6) aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Niob, Tantal oder Vanadium;
  • 3) Ziehen des Rohrs (5, 6) zusammen mit den Verbundele­ menten (3, 4) zu einem Verbundfilament;
  • 4) Einfügen einer Anzahl von Verbundfilamenten in ein Rohr aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Niob, Tantal oder Vanadium;
  • 5) Ziehen des Rohrs zusammen mit den Verbundfilamenten zu einem neuen Verbundfilament;
  • 6) Wiederholen der Verfahrensschritte (4) und (5) bis der Strang (2) aus der Aluminiumlegierung eine Dicke von 1 µm oder weniger aufweist; und
  • 7) Wärmebehandeln des erhaltenen Verbundgegenstandes zur Bildung der supraleitenden Verbindung Nb₃Al.
A method of making a wire-shaped superconductive composite article comprising the steps of:
  • 1) collecting a number of strand-like Verbundele elements ( 3 , 4 ), which consist of a matrix ( 1 ) of niobium containing one or more strands ( 2 ) of an aluminum alloy, which has a higher hardness than aluminum;
  • 2) inserting said plurality of composite elements ( 3 , 4 ) into a tube ( 5 , 6 ) of copper, a copper alloy, niobium, tantalum or vanadium;
  • 3) pulling the tube ( 5 , 6 ) together with the Verbundele elements ( 3 , 4 ) to a composite filament;
  • 4) inserting a number of composite filaments into a tube of copper, a copper alloy, niobium, tantalum or vanadium;
  • 5) pulling the tube together with the composite filaments into a new composite filament;
  • 6) repeating the process steps ( 4 ) and ( 5 ) until the strand ( 2 ) of the aluminum alloy has a thickness of 1 μm or less; and
  • 7) heat-treating the obtained composite article to form the superconducting compound Nb₃Al.
2. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstandes umfassend folgende Schritte:
  • 1) Ansammeln einer Anzahl von strangförmigen Verbundele­ menten (3, 4), welche aus einer Matrix (1) aus Alu­ miniumlegierung bestehen, die ein oder mehrere Stränge (2) aus Niob enthält, wobei die Aluminiumle­ gierung eine höhere Härte als Aluminium aufweist, und Umgeben des Verbundelements (3, 4) mit einer Beschichtung aus Niob, Tantal, Vanadium oder einer Mischung von wenigstens zwei derselben;
  • 2) Einfügen dieser Anzahl von Verbundelementen (3, 4) in ein Rohr (5, 6) aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Niob, Tantal oder Vanadium;
  • 3) Ziehen des Rohrs (5, 6) zusammen mit den Verbundele­ menten (3, 4) zu einem Verbundfilament;
  • 4) Einfügen einer Anzahl von Verbundfilamenten in ein Rohr aus Kupfer, einer Kupferlegierung, Niob, Tantal oder Vanadium;
  • 5) Ziehen des Rohrs zusammen mit den Verbundfilamenten zu einem neuen Verbundfilament;
  • 6) Wiederholen der Verfahrensschritte (4) und (5) bis der Strang (2) aus Niob eine Dicke von 1 µm oder weniger aufweist; und
  • 7) Wärmebehandeln des erhaltenen Verbundgegenstandes zur Bildung der supraleitenden Verbindung Nb₃Al.
2. A method of making a wire-shaped superconductive composite article comprising the steps of:
  • 1) collecting a number of strand-like Verbundele elements ( 3 , 4 ), which consist of a matrix ( 1 ) of aluminum alloy containing one or more strands ( 2 ) of niobium, wherein the Aluminiumle alloy has a higher hardness than aluminum, and surrounding the composite element ( 3 , 4 ) with a coating of niobium, tantalum, vanadium or a mixture of at least two thereof;
  • 2) inserting said plurality of composite elements ( 3 , 4 ) into a tube ( 5 , 6 ) of copper, a copper alloy, niobium, tantalum or vanadium;
  • 3) pulling the tube ( 5 , 6 ) together with the Verbundele elements ( 3 , 4 ) to a composite filament;
  • 4) inserting a number of composite filaments into a tube of copper, a copper alloy, niobium, tantalum or vanadium;
  • 5) pulling the tube together with the composite filaments into a new composite filament;
  • 6) repeating process steps ( 4 ) and ( 5 ) until the strand ( 2 ) of niobium has a thickness of 1 μm or less; and
  • 7) heat-treating the obtained composite article to form the superconducting compound Nb₃Al.
3. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung we­ nigstens ein Metall der aus Cu, Mg, Zn, Li und Ag bestehen­ den Gruppe enthält.3. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the aluminum alloy we at least one metal consisting of Cu, Mg, Zn, Li and Ag contains the group. 4. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kupfer oder die Kupfer­ legierung aus der aus sauerstofffreiem Kupfer, Kupfer-Nickel, Kupfer-Mangan-Legierung und Kupfer-Magnesium-Legierung beste­ henden Gruppe ausgewählt worden ist.4. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the copper or the copper Alloy made of oxygen-free copper, copper-nickel, Copper-manganese alloy and copper-magnesium alloy best group has been selected. 5. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung etwa 0,1 bis etwa 15 Atom-% von wenigstens einem aus der aus Mg, Zn, Li und Ag bestehenden Gruppe ausgewählten Metall enthält.5. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the aluminum alloy from about 0.1 to about 15 at% of at least one of selected from Mg, Zn, Li and Ag group selected metal contains. 6. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung etwa 2 bis etwa 15 Atom-% von wenigstens einem aus der aus Mg, Zn, Li und Ag bestehenden Gruppe ausgewählten Metall ent­ hält.6. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the aluminum alloy from about 2 to about 15 atomic% of at least one of the Mg, Zn, Li and Ag existing group selected metal ent holds. 7. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung etwa 3 bis etwa 10 Atom-% von wenigstens einem aus der aus Mg, Zn, Li und Ag bestehenden Gruppe ausgewählten Metall enthält. 7. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the aluminum alloy from about 3 to about 10 at% of at least one of selected from Mg, Zn, Li and Ag group selected metal contains.   8. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung etwa 0,5 bis etwa 3 Atom-% Cu enthält.8. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the aluminum alloy contains about 0.5 to about 3 atomic% of Cu. 9. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung etwa 1 bis etwa 2 Atom-% Cu enthält.9. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the aluminum alloy contains about 1 to about 2 atomic% of Cu. 10. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Aluminiumlegierung nicht mehr als 4 Atom-% Si und/oder Ge enthält.10. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the aluminum alloy contains not more than 4 atom% of Si and / or Ge. 11. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Niob nicht mehr als 4 Atom-% Si und/oder Ge enthält.11. Method of making a wire-shaped supra conductive composite article according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the niobium is not more than 4 atom% Si and / or Ge contains. 12. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ziehen durch Kalt­ ziehen bewirkt wird.12. Method of making a wire-shaped supra conductive composite article according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the pulling by cold pulling is effected. 13. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen etwa 700°C und etwa 2300°C bewirkt wird.13. Method of making a wire-shaped supra conductive composite article according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the heat treatment at Temperatures between about 700 ° C and about 2300 ° C causes becomes. 14. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen etwa 750°C und etwa 2000°C bewirkt wird.14. Method of making a wire-shaped supra conductive composite article according to claim 13, characterized  characterized in that the heat treatment at Temperatures between about 750 ° C and about 2000 ° C causes becomes. 15. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung inner­ halb etwa 10 Sekunden bei Temperaturen zwischen etwa 1100°C und etwa 2300°C bewirkt wird.15. Method for producing a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the heat treatment is internal for about 10 seconds at temperatures between about 1100 ° C and about 2300 ° C is effected. 16. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung inner­ halb von etwa 5 Sekunden bei Temperaturen zwischen etwa 1400°C und etwa 2000°C bewirkt wird.16. Method of making a wire-shaped supra composite conductive article according to claim 1 or 2, characterized characterized in that the heat treatment is internal half of about 5 seconds at temperatures between about 1400 ° C and about 2000 ° C is effected. 17. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte (4) und (5) so lange wiederholt werden, bis die im Verfahrens­ schritt (7) erhaltene supraleitende Verbindung Nb₃Al aus Fila­ menten mit einem mittleren Durchmesser von 0,03 µm bis 1 µm besteht.17. A method for producing a wire-shaped supra-conductive composite article according to any one of the preceding claims, characterized in that the process steps ( 4 ) and ( 5 ) are repeated until the obtained in step ( 7 ) superconducting compound Nb₃Al Fila elements with an average diameter of 0.03 microns to 1 micron. 18. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte (4) und (5) so lange wiederholt werden, bis die im Verfahrens­ schritt (7) erhaltene supraleitende Verbindung Nb₃Al aus Filamenten mit einem mittleren Durchmesser von etwa 0,05 µm bis etwa 0,5 µm besteht.18. A method for producing a wire-shaped supra-conductive composite article according to claim 17, characterized in that the process steps ( 4 ) and ( 5 ) are repeated until the obtained in step ( 7 ) superconducting compound Nb₃Al filaments with a mean diameter from about 0.05 μm to about 0.5 μm. 19. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verfahrensschritte (4) und (5) so lange wiederholt werden, bis der im Verfahrens­ schritt (7) erhaltene Verbundgegenstand eine Anordnung von etwa 100 000 bis etwa 10 000 000 Filamenten von Nb₃Al enthält.19. A method for producing a wire-shaped supra-conductive composite article according to any one of the preceding claims, characterized in that the process steps ( 4 ) and ( 5 ) are repeated until the composite article obtained in process step ( 7 ) has an arrangement of about 100,000 to about 10 000 000 filaments of Nb₃Al contains. 20. Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supra­ leitenden Verbundgegenstands nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbundgegenstand in einem mittleren Durchmesser von etwa 0,2 mm bis etwa 5 mm her­ gestellt wird.20. Method for producing a wire-shaped supra conductive composite article according to any one of the preceding claims, characterized characterized in that the composite article is in a mean diameter of about 0.2 mm to about 5 mm ago is provided. 21. Verwendung eines nach einem der Ansprüche 1 bis 20 hergestellten Verbundgegenstands in einem supraleitenden Transformator, in einem supraleitenden Generator, in einer supraleitenden Energiespeichereinrichtung, in einem supra­ leitenden Magneten für einen Nuklear-Fusionsofen, in einem supraleitenden Magneten für ein Präzisionsmagnetfeld oder in einem supraleitenden Magneten für Wechselstrom.21. Use of one of claims 1 to 20 manufactured composite article in a superconducting Transformer, in a superconducting generator, in one superconducting energy storage device, in a supra conductive magnet for a nuclear fusion furnace, in one superconducting magnets for a precision magnetic field or in a superconducting magnet for alternating current.
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JP3577506B2 (en) * 1999-11-09 2004-10-13 独立行政法人物質・材料研究機構 Cu-added Nb3Al ultrafine multi-core superconducting wire and method for producing the same

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FR2120563A5 (en) * 1971-01-08 1972-08-18 Thomson Houston Hotohkis Stabilised superconductor prodn - from composite cylindrical bodies comprising base materials and stabiliser
DE3019980C2 (en) * 1980-05-24 1983-03-24 Kernforschungszentrum Karlsruhe Gmbh, 7500 Karlsruhe Process for the production of superconducting wires from multifilaments containing niobium and aluminum, surrounded by copper or copper alloy

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