DE4328717A1

DE4328717A1 - Verfahren zur Herstellung eines draht- oder bandförmigen Hochtemperatursupraleiters

Info

Publication number: DE4328717A1
Application number: DE4328717A
Authority: DE
Inventors: Harald Dr Reiss; Rudolf Dipl Ing Krapf
Original assignee: ABB Patent GmbH
Current assignee: ABB Patent GmbH
Priority date: 1992-12-22
Filing date: 1993-08-26
Publication date: 1994-06-23

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines draht- oder bandförmigen Hochtemperatursupraleiters gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Solche draht- oder bandförmigen Hochtemperatursupraleiter kommen dort zum Einsatz, wo elektrische Leiter erforderlich sind, die in der Lage sind, Ströme mit mehreren Tausend A/cm² nahezu verlustfrei zu übertragen. Aus der EP 0 503 525 A1 ist ein Hochtemperatursupraleiterdraht bekannt, der durch wenigstens eine Hülse gegrenzt wird, in die supraleitendes Material gefüllt ist. Die Hülse ist aus Silber gefertigt, da dieses sauerstoffdurchlässig ist, und während der Wärme behandlung nicht chemisch mit dem supraleitenden Material reagiert. Diese gefüllte Hülse wird zur Ausbildung des Hoch temperatursupraleiters einer mechanischen Behandlung sowie einer Wärmebehandlung unterzogen. Hierdurch wird eine räum liche Ausrichtung der Supraleiterpartikel bewirkt, wodurch die kritische Stromdichte des Hochtemperatursupraleiters vergrößert wird. Die Stromtragfähigkeit der bekannten Hoch temperatursupraleiter ist jedoch immer noch zu klein für eine großtechnische Anwendung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren auf zuzeigen, mit dem ein draht- oder bandförmiger Hochtempera tursupraleiter so hergestellt werden kann, daß er eine ge genüber dem Stand der Technik wesentlich verbesserte kritische Stromdichte aufweist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei der Lösung der gestellten Aufgabe wurde davon ausgegang en, daß sich die beim Stromtransport bevorzugten Leitungs ebenen in einem Hochtemperatursupraleiter nicht erst beim Phasenübergang vom Normalleiter zum Supraleiter ausbilden. Entsprechend dem Le Chatelier′schen-Prinzip sind physika lische Zustände, die den anfänglichen Transporteigenschaften zugrundeliegen, bestrebt, in optimale Energiekonfigurationen überzugehen. Die optimale Struktur, d. h. Transportebenen, die im gesamten Material des Hochtemperatursupraleiters unter möglichst gleicher Orientierung verkettet sind, kann bereits im normal leitenden Material hinreichend ausgeprägt werden. Die bei den bekannten Herstellungsverfahren ange wendeten Prozesse wie Schmelztexturierung oder Walzen stre ben dieses auch an, zielen jedoch nur indirekt auf den gewünschten Effekt. Das hier vorgeschlagene Verfahren benutzt dagegen Transportstrom und Magnetfeld als direkte oder in situ Steuerparameter, die gezielt optimale Konfigu rationen im Hinblick die wirkliche spätere Beanspruchung entstehen lassen.

Erfindungsgemäß wird vor und/oder während der Wärme und me chanischen Behandlung an den Hochtemperatursupraleiter eine Spannung angelegt. Diese wird solange erhöht, bis ein Strom durch den Hochtemperatursupraleiter fließt. Durch diese For mierung wird eine optimale Materialstruktur innerhalb des Hochtemperatursupraleiters ausgebildet, welche eine beacht liche Erhöhung der Stromdichte gegenüber bekannten Hoch temperatursupraleiterdrähten bewirkt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand einer Zeichnung näher erläutert.

Wie die einzige zur Beschreibung gehörende Figur in Position A zeigt, wird zur Herstellung des erfindungsgemäßen Hochtem peratursupraleiters 1 eine zylinderförmige Hülse 2 mit einem Werkstoff 10 gefüllt, der seine supraleitenden Eigenschaften bei einer anschließenden Wärmebehandlung erhält. Die Hülse 2 weist beispielsweise einen Durchmesser von 5 bis 13 mm auf. Sie ist ca. 20 bis 100 cm lang und aus Silber gefertigt. Die Hülse 2 wird bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel mit einem keramischen Werkstoff 10 in Form eines Pulvers ge füllt, der bei dem anschließenden Reaktionsglühen seine supraleitenden Eigenschaften erhält. Vorzugsweise wird Wis mutkuprat verwendet. Der Werkstoff 10 kann einen Zusatz in Form von Blei aufweisen. Die mit dem Material ausgefüllte Hülse 2 wird anschließend so gezogen, daß ihr ursprünglicher Durchmesser auf einen Wert von 0,1 bis 1 cm reduziert wird, wie in Position B dargestellt. Soll der erfindungsgemäße Hochtemperatursupraleiter 1 bandförmig ausgebildet sein, so wird die gezogene Hülse 2 anschließend gewalzt, so daß ein in Position C dargestelltes Band ausgebildet wird. An schließend wird der Hochtemperatursupraleiter 1 bei 800 bis 850°C geglüht. Vor und/oder während diesem Reaktionsglühen und während der mechanischen Verformung wird an den Hochtemperatursupraleiter 1 eine Spannungsquelle 12 angeschlossen. Es kann sich dabei um eine Gleich- oder eine Wechselspannung handeln. Die anzulegende Spannung wird durch Gleichstrom oder Wechselstrom bestimmt, je nach dem, welcher dieser Ströme später durch den Hochtemperatursupraleiter 1 geleitet wird. Die angelegte Spannung wird soweit erhöht, bis ein Strom durch den Hochtemperatursupraleiter 1 zu fließen be ginnt. Dabei bilden sich Strompfade, die als supraleitende Pfade unterhalb der Sprungtemperatur Tc genutzt werden. Durch diese Maßnahme wird die kritische Stromdichte inner halb des Hochtemperatursupraleiters 1 auf ein Vielfaches ge genüber den bekannten Hochtemperatursupraleitern dieser Art vergrößert.

Claims

1. Verfahren zur Herstellung eines draht- oder bandför migen Hochtemperatursupraleiter (1), dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während der Wärme- und mechanischen Behand lung eine Spannung an den Hochtemperatursupraleiter (1) an gelegt und diese so lange erhöht wird, bis ein Strom durch den Hochtemperatursupraleiter (1) zu fließen beginnt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein keramischer Werkstoff in Pulverform, der durch Wär mebehandlung supraleitend wird, in eine Hülse (2) aus Silber gefüllt wird, und daß der Durchmesser der Hülse anschließend durch Ziehen der Hülse (2) reduziert und daraufhin bei einer Temperatur zwischen 800 und 850°C geglüht wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Hülsen mit einem Durchmesser von 5 bis 13 mm mit einem keramischen Werkstoff in Form von Wismutkup rat gefüllt und der Durchmesser der Hülsen (2) anschließend auf 0,1 bis 1 cm reduziert wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor und/oder während der Wärme- und me chanischen Behandlung eine Gleich- oder Wechselspannung an den Hochtemperatursupraleiter (1) angelegt wird, und daß die angelegte Spannung davon abhängt, ob im Betrieb ein Gleich strom oder ein Wechselstrom durch den Hochtemperatursupra leiter (1) geleitet wird.