PT1361617E

PT1361617E - Processe para a produção de fios supercondutores baseados em filamentos ocos feitos em mgb2

Info

Publication number: PT1361617E
Application number: PT03076342T
Authority: PT
Inventors: Giovanni Giunchi; Sergio Ceresara
Original assignee: Edison Spa
Priority date: 2002-05-10
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2008-06-17
Also published as: ITMI20021004A0; ES2303577T3; JP2004047441A; HK1062224A1; EP1361617A3; US20040009879A1; US6957480B2; EP1361617A2; ITMI20021004A1; DE60319458T2; EP1361617B1; ATE388491T1; US20050159318A1; DE60319458D1; SI1361617T1; DK1361617T3; JP4443855B2

Description

DESCRIÇÃO

Processo para a produção de fios supercondutores baseados em filamentos ocos feitos em MgB2 O presente invento refere-se a um processo para a produção de fios supercondutores baseados em filamentos ocos feitos em MgB2.

Como é sabido, o boreto de magnésio tem propriedades supercondutoras até 3 9 K, e pode ser assim aplicado em sistemas criogénicos em circuito fechado (crio - refrigeradores) , que são menos caros do que os baseados na utilização de hélio líquido. Para além disso, muitas aplicações de energia com supercondutores são colocadas em risco pela utilização de sistemas de arrefecimento baseados em He líquido, e existe, consequentemente, grande interesse em identificar materiais supercondutores que possam ser utilizados a temperaturas superiores a 4.2 K e, de preferência, a temperaturas superiores a 10 K, um intervalo dentro do qual actuam outros sistemas de arrefecimento mais económicos.

Para o boreto de magnésio ter propriedades supercondutoras melhoradas e propriedades mecânicas melhoradas, é fundamental obter um produto final de boreto de magnésio com uma densidade até valores próximos do valor de densidade teórica (2.63 g/cm3) , e isto é apenas possível de acordo com os processos conhecidos no estado da técnica pela utilização de elevadas pressões a elevadas temperaturas, que, no entanto, limita as dimensões dos produtos finais produzidos, e exige a utilização de equipamento que não é adequado para produção em série. 1 •A aplicação de elevadas pressões a elevadas temperaturas ê ainda mais difícil, para além disso, quando são desejados fios supercondutores ocos baseados em MgB2.

De acordo com o estado da técnica, a produção de fios supercondutores baseados em MgB2 é feita principalmente através da tecnologia de "poeira no tubo", nas suas duas variantes principais. A primeira variante compreende o estiramento de uma bainha metálica contendo poeiras de MgB2, enquanto na segunda variante a bainha metálica contém misturas de poeiras de boro e de magnésio. Tratamento térmico adequado, opcionalmente também a altas pressões, é aplicado a estas bainhas compósitas, após o estiramento e / ou laminagem, de modo a obter um ou mais filamentos condutores feitos em MgB2 sinterizado, dentro da bainha.

Em ambas as variantes do processo acima, de acordo com o estado da técnica, é essencial que o tratamento térmico seja feito com a aplicação de altas pressões. Se as fibras resultantes são de facto produzidas sem a aplicação de altas pressões durante o tratamento térmico, verificam-se as desvantagens seguintes: transportam correntes eléctricas com baixos valores de densidade na presença de elevados campos magnéticos e a temperaturas superiores a 4.2 K (ponto de ebulição do He líquido): isto deve-se, principalmente, à baixa densidade do material sinterizado e / ou à coesão insuficiente dos grãos cristalinos.

Na primeira variante, de facto, a sinterização de poeiras de MgB2 a altas temperaturas é fortemente limitada pelo processo de decomposição dos cristais de MgB2 que, sob pressão atmosférica ou em vácuo, começa a temperaturas intermédias, isto é a temperaturas.na ordem dos 400°C. 2

Na segunda variante, as poeiras de magnésio e boro, que reagiram a altas temperaturas e sem pressão, são transformadas em MgB2, mas o material sinterizado correspondente é poroso, pois o espaço inicial ocupado pelas poeiras de magnésio é apenas parcialmente ocupado pelos cristais de MgB2 que são formados. Tecnologias de sinterização auxiliadas por pressão exterior, por outro lado, tal como pressão isostática a quente ou pressão uniaxial a quente, não são particularmente compatíveis com a produção industrial de fios compridos. 0 artigo por GIUNCHI G: "High density MgB3 obtained by reactive liquid Mg infiltration", CONF, SATT11, Março 19 - 22, 2002, revela como obter MgB2 através de infiltração de líquido por reacção e revela, em particular, um processo para a produção de um cilindro oco que é obtido inserindo as poeiras de boro cristalino entre a parede interior de um cilindro em aço, revestido com uma folha de Nb, e um cilindro sólido interno coaxial de Mg. O artigo por GOLDACKER ET AL: "High transport currents in mechanically reinforced MgB3 wires”, SUPERCONDUTOR SCIENCE AND TECHNOLOGY, vol. 14, 2001, páginas 787 - 793, refere-se a um processo de fabrico de fios supercondutores em MgB2 utilizando a técnica de poeira no tubo (PIT).

Um objectivo do presente invento consiste, assim, em obter fios supercondutores, baseados em filamentos ocos feitos em MgB2, com alta densidade, e dispostos em coroas circulares adjacentes dentro de uma bainha metálica que os contém, com um processo que ultrapassa as desvantagens apresentadas na técnica conhecida.

Um objectivo do presente invento refere-se a um processo para a produção de fios supercondutores baseados em filamentos ocos feitos em MgB2, que compreende: 3 a) a formação de um lingote compósito por meio de inserção coaxial num contentor tubular de uma barra cilíndrica feita em magnésio metálico e em poeira de boro amorfa, no inter-espaço entre o contentor e a barra, sendo a dita poeira pressionada entre o- contentor metálico e a barra de magnésio, para que a relação em peso magnésio / boro seja superior a 1.2; b) pelo menos um tratamento de deformação plástica do lingote compósito assim obtido, até ser obtido um fio com um diâmetro predefinido, com o subsequente enrolamento do fio num suporte,- c) um tratamento térmico do produto de filamento assim obtido, a uma temperatura entre 700°C e 950 °C durante um intervalo de tempo de 15 minutos a 3 horas.

Em particular, quando se pretende obter fios supercondutores baseados em monofilamentos ocos feitos em MgB2, a fase a) para a formação de um lingote compósito compreende, como foi indicado acima, a inserção coaxial num contentor tubular metálico de uma barra cilíndrica feita em magnésio metálico e, no inter-espaço entre o contentor e a barra a inserção de poeira de boro amorfa, sendo a dita poeira pressionada entre o contentor metálico e a barra de magnésio, para que a relação em peso entre magnésio / boro seja superior a 1.2. O processo de acordo com o presente invento pode também contemplar, na fase a) , a inserção coaxial de uma bainha de nióbio, adjacente ao contentor metálico tubular.

Em particular, quando são desejados fios supercondutores baseados em multi-filamentos ocos de MgB2, o processo de acordo com o presente invento compreende: 4

Fase a) para a formação de um lingote compósito, que compreende a inserção coaxial num contentor metálico tubular de uma bainha de nióbio e de uma barra cilíndrica feita em magnésio metálico e, no inter-espaço entre a parede interior da bainha de Nb e a barra de Mg, a inserção de poeira de boro amorfa, sendo a dita poeira pressionada entre o contentor metálico e a barra de magnésio, de forma que a relação em peso magnésio / boro seja superior a 1.2;

Fase b) e, antes do tratamento térmico c), são adicionadas as seguintes fases adicionais: bl) possível remoção, através de tratamento químico ou mecânico, do contentor metálico exterior do produto final de filamento, até a bainha de nióbio estar completamente exposta, b2) corte do produto final de filamento e montagem num contentor metálico tubular adicional, com uma disposição hexagonal, de um conjunto de fios compósitos provenientes do processo de corte; b3} pelo menos um tratamento de deformação plástica do contentor tubular contendo os multi-filamentos compósitos assim obtidos, até ser obtido um fio com um diâmetro predef inido,- b4) enrolamento do fio;

Para além disso, na fase b) , o tratamento de deformação plástica do lingote compósito assim obtido, e / ou na fase b3) o tratamento de deformação plástica do contentor tubular que contém os multi-filamentos compósitos assim obtidos, pode ser tal que conjuntos de deformações únicas são alternados com um tratamento térmico de 5 a 20 minutos, a temperaturas de 300°C a 500°C.

Em particular, o tratamento térmico c) pode ser efectuado de acordo com um dos procedimentos seguintes: 5 cl) tratamento térmico estático num forno de câmara, depois de selar as extremidades do fio numa atmosfera com baixo teor em oxigénio, gerando assim no interior, a uma alta temperatura, uma pressão de vapores de magnésio superior à pressão atmosférica; ou C2) tratamento térmico dinâmico, passando o fio continuamente através de um forno tubular aberto, tendo no interior uma atmosfera pobre em oxigénio.

No processo de acordo com o presente invento, é também possível que o contentor tubular metálico da fase a) consista em várias bainhas metálicas diferentes.

Um objectivo adicional do presente invento refere-se a um supercondutor baseado num mono-filamento ou multi-filamento oco feitos em MgB2, que podem ser obtidos por meio do processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores. 0 presente invento refere-se também à utilização de fios supercondutores baseados em filamentos ocos de MgB2 obtidos com o processo de acordo com o presente invento, através do tratamento térmico descrito em cl) , ou em c2) , para formar produtos finais supercondutores, tais como bobinas para imanes ou componentes de equipamento electrotécnico, tal como bobinas para motores, geradores, transformadores, limitadores de corrente, acumuladores de energia magnética, ecrãs electromagnéticos.

Para estes objectivos, as bobinas têm um raio de curvatura mínimo do filamento, que é superior a um valor limite que evita danos aos filamentos de boreto de magnésio presentes no interior da bainha metálica.

Para além disso, o fio supercondutor que pode ser obtido com o processo de acordo com o presente invento, por meio do tratamento térmico descrito em c2) , pode também ser utilizado para produtos finais tais como fios entrançados ou outros tipos 6 de produtos finais filiformes supercondutores adequados para transportar corrente eléctrica. A fase bl) para a remoção do contentor metálico exterior, expondo a bainha de Nb, pode ser executada por meio de tratamento químico, em particular por meio de dissolução ácida, ou por tratamento mecânico, em particular por meio de abrasão.

Uma primeira representação do processo de acordo com o presente invento permite a produção de um fio supercondutor baseado num mono-filamento oco em MgB2, com uma zona central vazia única.

No final do tratamento térmico, o magnésio e o boro reagiram para produzir MgB2 com alta densidade, posicionado na parede interna da bainha metálica, tendo uma área oca no centro, preenchida apenas parcialmente por possível excesso de magnésio residual.

Alternativamente, para produtos finais supercondutores que exijam enrolamentos tendo um raio de curvatura menor que o valor limite de dano para o filamento oco em MgB2 é utilizado o processo que contempla o tratamento térmico cl) . Deste modo, bobinas supercondutoras são também obtidas para imanes ou para componentes de equipamento electrotécnico, tal como por exemplo enrolamentos para motores, geradores, transformadores, limitadores de corrente, acumuladores de energia magnética, monitores electromagnéticos.

De modo a garantir a estabilização do filamento supercondutor, no caso de perda súbita das características supercondutoras (têmpera), podem ser aplicadas várias tecnologias descritas na técnica conhecida, tal como por exemplo cobertura ou englobamento do fio ou da bobina tendo já propriedades supercondutoras, por meio de metais altamente termo-condutores ou ao mesmo tempo com uma resistividade eléctrica baixa (tal como Cu, Al, Ag, etc.). 7

Se o diâmetro das áreas ocas dentro do filamento supercondutor for suficientemente grande de modo a permitir a passagem de líquido de arrefecimento dentro das cavidades, pode ser utilizada a acção de estabilização do próprio refrigerador em contacto com o supercondutor. A vantagem básica do processo de acordo com o presente invento consiste no facto de permitir a produção de fios supercondutores baseados em filamentos ocos em MgB2, especialmente caracterizado por os filamentos de MgB2 terem uma área interna sem material supercondutor, que demonstra características supercondutoras com altos valores de densidade de corrente crítica num campo magnético, também a temperaturas superiores a 10 K, superior relativamente aos dados publicados para os filamentos de MgB2 obtidos com os processos da técnica conhecida.

Uma vantagem adicional do filamento supercondutor oco de acordo com o presente invento consiste no facto da presença de áreas ocas dentro do filamento supercondutor poderem ser exploradas para a passagem de fluído de arrefecimento, e consequentemente para um arrefecimento mais directo.

As características e vantagens do processo de acordo com o presente invento serão mais evidentes a partir das descrições detalhadas e ilustrativas seguintes.

Em particular, numa representação do processo de acordo com o presente invento, o processo para a produção de fios supercondutores baseados em filamentos ocos feitos em MgB2 compreende a formação de um lingote compósito obtido inicialmente pela inserção de uma bainha de niõbio dentro de um contentor metálico tubular. O contentor metálico tubular consiste preferencialmente em aço com baixo teor de carbono, isto é com um teor de carbono 8 menor que 0.2% em peso, ou em Cu ou numa das suas ligas que contêm Ni, ou diferentes camadas dos metais acima. A bainha de Nb consiste num tubo ou numa chapa enrolada várias vezes. A espessura total, s, da bainha de Nb está tipicamente relacionada com o diâmetro interno do contentor metálico, dc, de acordo com a relação seguinte: 0.01*dc < s <0.05*dc e preferencialmente de acordo com a relação seguinte: 0.020*dc < s < 0.0 3 5 * dc

Uma barra de , magnésio metálico é então inserida coaxialmente dentro da bainha de Nb, sendo a dita barra uma barra cilíndrica sólida feita em magnésio puro (> 99%), com um diâmetro dMg, tipicamente dentro do intervalo seguinte: 0.5* {dc - 2s) < dwg < 0.8* (dc - 2s) e preferencialmente dentro do intervalo de: 0.6* (dc - 2s) e 0.7* (dc - 2s)

Poeira de boro amorfa é então inserida no inter-espaço entre a parede interior da bainha de Nb e a barra de Mg. A poeira não cristalina de boro tem uma pureza superior ou igual a 95% (excluindo a possível presença de Mg metálico) e um tamanho de partícula com um diâmetro médio menor que 20 micrómetros, preferencialmente menor que 10 micrómetros. A quantidade de poeira de boro que pode ser inserida no inter-espaço é, pelo menos, a correspondente a um enchimento 9 gravitacional vertical, assistido por vibrações e pressão manual aplicada com um tubo a ser inserido no inter-espaço, obtendo assim uma relação em peso entre Mg e B preferencialmente entre 1.20 a 1.60. O lingote compósito assim obtido é submetido a ou mais ciclos de tratamentos ou processos de deformação plástica, tipicamente representados por extrusao, estiramento, estampagem, enrolamento em vareta de fio, com a intercalação possível de uma série de passagens de deformação única com tratamento térmico de 5 a 20 minutos, a temperaturas de 300°C a 500°C, para produzir um produto final de filamento contínuo, cujo comprimento é determinado pela relação de redução entre o diâmetro do lingote inicial e o diâmetro do fio final, e compatível com a ausência de defeitos estruturais no fio que possam ocorrer se a ductilidade dos materiais que formam o lingote não for suficiente para resistir a processos plásticos típicos de metalurgia. O produto final de filamento assim obtido pode subsequentemente ser tratado quimicamente com ácidos, tais como uma mistura de HC1 / HN03 (50 / 50) no caso de contentores à base de ferro. Protegendo de um modo adequado as cabeças do produto final de ataque por ácido, estas misturas permitem que o contentor metálico externo se dissolva sem dissolver a bainha de Nb. 0 produto final de filamento resultante depois do ataque por ácido consiste na bainha de Nb, incluindo Mg e B; é depois subdividido em partes tendo um comprimento adequado para serem montadas numa disposição hexagonal, de acordo com um conjunto de fios que preenchem de um modo homogéneo um novo contentor metálico tubular, tendo um diâmetro interno suficiente para conter o conjunto de filamentos desejado. 10 O novo contentor tubular, feito de um material análogo ao indicado acima, e preenchido, como foi dito acima, com um conjunto de fios, é submetido a uma nova série de processos de deformação plástica, como foi descrito anteriormente, até ser obtido um fio com um comprimento e diâmetro desejados. O fio assim obtido é depois enrolado, e o enrolamento do fio pode ser um enrolamento especifico baseado na aplicação final do produto, ou pode ser efectuado simplesmente para recolher o fio. O produto final do filamento assim obtido é subsequentemente sujeito a tratamento térmico de acordo com um dos procedimentos seguintes: cl) depois de selar as extremidades do fio e enrolá-lo de acordo com as especificações típicas para aplicações supercondutoras, o enrolamento é inserido num forno de câmara, numa atmosfera com baixo teor em oxigénio, por exemplo contendo Ar, ou sob vácuo, de modo a gerar no interior e a altas temperaturas, uma pressão de vapores de magnésio superior à pressão atmosférica, e é mantido a uma temperatura de 700°C a 950°C durante 15 minutos a 3 horas, de preferência a temperaturas de 800°C a 900°C durante 30 a 120 minutos; ou c2) o fio ê passado continuamente numa direcção ascendente num forno tubular não horizontal numa atmosfera de um gás inerte ou protegido do ataque oxidante do ar, com uma taxa de movimento do fio e uma temperatura máxima do forno que são tais de modo a produzir localmente no fio as condições térmicas e tempos de tratamento descritos acima no ponto cl) . O forno é colocado numa posição não horizontal de modo que a passagem de fio no interior ocorra numa direcção ascendente.

Para além disso, o re-enrolamento subsequente do fio, depois do cozimento, deve ser efectuado â volta de um suporte, por exemplo uma bobina, tendo um raio de curvatura adequado, 11 isto é, superior ao limite de danos mecânicos do filamento do supercondutor oco em MgB2. A preparação dos fios supercondutores baseados nos filamentos ocos em MgB2, de acordo com o processo do presente invento, está melhor ilustrado nos exemplos seguintes que são, no entanto, não limitativos.

Exemplo 1

Um lingote compósito foi formado como se segue: um núcleo central sólido cilíndrico de magnésio puro (99%) tendo um diâmetro de 6.3 mm foi inserido coaxialmente num tubo de aço macio (ST37.4 de Pessina Tubi, Milão) (tendo diâmetros de 12 (e) / 10 (i) mm) , revestido internamente com uma bainha de lâminas de Nb (Wah Chang, USA) para uma espessura total de 0.3 mm. Poeira de boro amorfa tendo uma pureza superior a 98% (amorfa: grau 1, Starck H. C., Alemanha) tendo um tamanho de partícula médio inferior a 10 micrómetros, tendo sido a dita poeira pressionada até ser obtida uma relação em peso Mg / B igual a 1.55, foi inserido no inter-espaço entre a bainha de nióbio e o núcleo central de magnésio. O lingote foi então estampado até ter sido obtido um diâmetro externo de 3.6 mm, sendo então o aço macio removido da sua superfície com tratamento por ácido baseado numa solução aquosa de HN03+HC1, evitando contaminação de produtos internos selando as extremidades com resina termoendurecível. Ô enrolamento de fio assim obtido foi dividido em sete partes que foram inseridas, de acordo com uma disposição hexagonal, num tubo de aço macio idêntico ao anterior. Este novo tubo foi estampado até ter sido obtido um filamento compósito com um diâmetro externo de 2.5 mm. 12

Uma amostra tendo um comprimento de 11 cm foi retirada do fio compósito assim obtido, as suas extremidades foram seladas com TIG (gãs inerte tungsténio) , e foi cozido num forno, numa atmosfera inerte de Ar, a 850 °C durante 30 minutos. A amostra cozida tornou-se supercondutora, com uma secção útil média de material supercondutor MgB2 de 1 mm2, que envolve 7 cavidades, numa disposição pseudo-hexagonal, como está ilustrado na micrografia da figura 1, A figura 1 é uma micrografia õptica da secção do fio supercondutor num microscópio óptico. Uma parte do fio, tendo um comprimento de cerca de 6 cm, foi removido para controlar as suas características supercondutoras, mergulhando-o num crióstato arrefecido a uma temperatura de 4.2 K, depois de o ligar a uma alimentação eléctrica estabilizada, na presença de um campo magnético.

Foi então verificado que o produto final supercondutor tem valores de voltagem nula até ser atingido um valor de corrente crítico, dependendo da intensidade do campo magnético aplicado, como pode ser visto no gráfico da figura 2. O gráfico da figura 2 representa a tendência da voltagem medida entre dois pontos a uma distância de 1.1 cm, para o produto final do exemplo 1, quando é alimentado por uma corrente eléctrica, na presença de um campo magnético externo B para alguns valores de 3.5 T a 10 T. A tabela 1 indica os valores de densidade de corrente crítica, em relação com o campo magnético aplicado, medida assumindo o critério de que o campo eléctrico não excede o valor limite de 1 microV/cm e avaliado relativamente a área do material supercondutor.

Tabela 1 - tendência da densidade de corrente crítica do produto final do supercondutor do exemplo 1, relativamente ao campo magnético aplicado. 13

Campo magnético (T) 3.5 4 5 6 7 8 9 10 Densidade de corrente (A/mm2) 872 563 218 92 41 17 7.5 3

Estas medidas de transporte da densidade de corrente crítica foram efectuadas na mesma amostra, também a diferentes temperaturas entre 4.2 K a 30 K, obtendo os valores indicados no gráfico da figura 3 e interpolados linearmente numa escala semi-logarítmica. O gráfico da figura 3, de facto, indica a tendência da densidade de corrente crítica, medida pelo processo de transporte a temperaturas diferentes e aplicando campos magnéticos diferentes, para o produto final do exemplo 1.

Exemplo 2

Foi formado um lingote compósito, consistindo num tubo de aço macio (ST37.4, Pessina Tubi) tendo diâmetros de (20 (e) /15 (i) mm), no qual um tubo de Nb (Wah Chang) tendo diâmetros de (15 (e) , 13.2 (i) mm) foi inserido. Uma barra cilíndrica de magnésio sólido, tendo um diâmetro de 9.5 mm, foi colocada no interior e no centro do tubo de niõbio, e foi inserida uma poeira amorfa de boro de grau 1 (Starck), tendo um tamanho de partícula médio inferior a 10 micrómetros, pressionada como no exemplo 1, até ser obtida uma relação em peso Mg / B igual a 1.55. 0 lingote é estampado até ser obtido um diâmetro externo de 2.6 mm, e depois laminado até ser obtido um diâmetro externo 14 de 1.5 mm. Uma parte da vareta de fio obtida é inserida num novo contentor cilíndrico feito do mesmo aço macio descrito acima, tendo diâmetros (4 (e)/2 (i) mm), e laminado até ser atingido um diâmetro externo de 2.2 mm.

Uma parte do mono-filamento assim obtida, tendo um comprimento de 9 cm, é removida e, depois de selar as extremidades com cavilhas de aço inoxidável, é tratado termicamente a uma temperatura de 900°C durante 2 horas num ambiente de Ar. A secção do produto final do supercondutor tem, em média, uma área de material supercondutor de 0.1 mm2, envolvendo uma zona oca única, e está reproduzido na figura 4. A figura 4 é uma micrografia óptica da secção do produto final supercondutor de mono-filamento do exemplo 2.

Os resultados relativos da densidade de corrente crítica por medidas de transporte, em vários campos magnéticos, e a uma temperatura de 4.2 K, de acordo com o procedimento e critério descritos no exemplo 1, estão indicados na tabela 2.

Tabela 2 - tendência da densidade de corrente crítica do produto final supercondutor do exemplo 2, relativamente ao campo magnético aplicado.

Campo magnético (T) 2 3 4 5 6 7 8 Densidade de corrente (A/mm2) 5300 2400 1120 500 210 110 58

Lisboa, 4 de Junho de 2008 15

Claims

REIVINDICAÇÕES 1. Processo para produção de fios supercondutores baseados em filamentos ocos feitos em MgB2, que compreende: a) a formação de um lingote compósito por meio da inserção coaxial num contentor metálico tubular de uma barra cilíndrica feita em magnésio metálico e em poeira de boro amorfa, no inter-espaço entre o contentor e a barra, sendo a dita poeira pressionada entre o contentor metálico e a barra de magnésio, de forma que a relação em peso magnésio / boro seja superior a 1.2; b) pelo menos um tratamento de deformação plástica do lingote compósito assim obtido até ser obtido um fio com um diâmetro predefinido, com o enrolamento subsequente do fio num suporte; c) um tratamento térmico do produto de filamento assim obtido, a uma temperatura de 700°C a 950°C durante um período de tempo de 15 minutos a 3 horas.
2. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por, na fase a) , ser inserida coaxialmente uma bainha de nióbio, adjacente ao contentor metálico tubular.
3. Processo de acordo com ' a reivindicação 1, caracterizado por, na fase b) , o tratamento de deformação plástica do lingote compósito assim obtido, ser tal que séries de passagens de deformação única são alternadas com um tratamento térmico de 5 a 20 minutos a temperaturas de 300°C a 500 °C.
4. Processo de : acordo com a reivindicação 1, caracterizado por para a produção de fios baseados em multi-fi lamentos ocos em MgB2, a fase a) para a formação de um 1 lingote compósito compreender a inserção coaxial num contentor metálico tubular de uma bainha de niõbio e de uma barra cilíndrica feita em magnésio metálico e, no inter-espaço entre a parede interna da bainha em Nb e a barra em Mg, a inserção de poeira de boro amorfa, sendo a dita poeira pressionada entre o contentor metálico e a barra em magnésio, tal que a relação em peso magnésio / boro seja superior a 1.2.
5. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por compreender, depois da fase b) e antes do tratamento térmico c) as fases seguintes: bl) remoção possível através de tratamento químico ou mecânico do contentor metálico exterior do produto final do filamento, até a bainha de nióbio estar completamente exposta; b2) corte do produto final de filamento e montagem num contentor metálico tubular adicional, com uma disposição hexagonal, de um conjunto de fios compósitos provenientes do processo de corte; b3) pelo menos um tratamento de deformação plástica do contentor tubular que contém os multi-filamentos compósitos assim obtidos, até ser obtido um fio com um diâmetro predefinido; b4) enrolamento do fio;
6. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por na fase b) , o tratamento de deformação plástica do lingote compósito assim obtido, e / ou na fase b3), o tratamento de deformação plástica do contentor tubular que contém os multi-filamentos assim obtidos, tal que conjuntos de passagens de deformação única sejam alternadas com um tratamento térmico de 5 a 20 minutos a temperaturas de 300°C a 500°C. 2
7. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o tratamento térmico c) ser efectuado de acordo com um dos procedimentos seguintes: cl) tratamento térmico estático num forno de câmara, depois de selar as extremidades do fio numa atmosfera com baixo teor oxigénio, gerando assim no interior, a uma temperatura elevada, uma pressão de vapores de magnésio superior à pressão atmosférica; ou c2) tratamento térmico dinâmico, passando o fio continuamente através de um forno tubular aberto, contendo uma atmosfera pobre em oxigénio.
8. Processo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o contentor metálico utilizado em a) consistir em várias bainhas metálicas diferentes.
9. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por a fase bl) para a remoção do contentor metálico externo, expondo a bainha de Nb,.ser efectuada por meio de um tratamento quimico, em particular por meio de dissolução por ácido, ou por meio de tratamento mecânico, em particular por meio de abrasão.
10. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o contentor metálico tubular consistir em aço com baixo teor em carbono, isto é com um teor em carbono inferior a 0.2% em peso, ou Cu ou uma das suas ligas contendo Ni, ou camadas diferentes dos metais acima.
11. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2 a 9, caracterizado por a bainha de Nb consistir num tubo ou numa chapa enrolada várias vezes, tendo uma espessura total, s, relacionada com o diâmetro interno do 3 contentor metálico, dc, de' acordo com a relação: 0.01*dc < s < 0.05*dc.
12. Processo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a relação entre a espessura total, s, da bainha e o diâmetro interno do contentor metálico, dc, ser 0.020*dc < s < 0.0 3 5 * dc.
13. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações la 9, caracterizado por a barra em magnésio metálico ser uma barra cilíndrica sólida em magnésio puro (>99%), com um diâmetro, dMg, dentro do intervalo: 0.5*(d0 - 2s) < dMg < 0.8* (dc - 2s) .
14. Processo de acordo com a reivindicação 13, caracterizado por o diâmetro, dMg, estar dentro do intervalo de 0.6* (dc - 2s) < dMg < 0.7* (dc - 2s) .
15. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a poeira não cristalina de boro ter uma pureza >95% (excluindo a possível presença de Mg metálico) e ter um tamanho de partícula com um diâmetro médio menor que 20 micrómetros.
16. Processo de acordo com a reivindicação 15, caracterizado por o tamanho de partícula da poeira de boro ser menor que 10 micrómetros.
17. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por a quantidade de poeira de boro inserida no inter-espaço ser pelo menos a correspondente a um enchimento gravitacional vertical, assistido por vibrações e por pressão manual aplicada com um tubo que pode ser inserido no inter-espaço, com uma relação de peso final entre Mg e B entre 1.20 a 1.60. 4
18. Processo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizado por o tratamento de deformação plástica ser seleccionado entre a extrusão, trefilagem, estampagem ou enrolamento.
19. Processo de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por a fase bl) para a remoção do contentor metálico externo por meio de dissolução por ácido, ser efectuada por meio de tratamento químico com uma mistura de HC1 / HN03 (50 / 50) , protegendo as extremidades do produto final de filamento do ataque por ácido.
20. Processo de acordo com a reivindicação 5, caracterizado por na fase b2) , o corte do produto final de filamento consistindo na bainha em Nb incluindo Mg e B contemplar uma subdivisão em partes tendo um comprimento adequado, a montagem numa disposição hexagonal de um conjunto de fios que enchem homogeneamente um novo contentor tubular, tendo um diâmetro interno suficiente para conter um conjunto de fios.
21. Processo de acordo coma reivindicação 7, caracterizado por o tratamento térmico cl) compreender, quando as extremidades do fio são seladas e o fio enrolado de acordo com especificações para aplicações com supercondutores, a inserção da bobina num forno de câmara, numa atmosfera com baixo teor em oxigénio, ou sob vácuo, a uma temperatura entre 700°C e 950°C durante um período de tempo entre 15 minutos e 3 horas.
22. Processo de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por o tratamento térmico c2) compreender a passagem do fio numa direcção ascendente num forno tubular não horizontal numa atmosfera de um gás inerte ou protegida de tais 5 ataques oxidantes do ar, com uma taxa de movimento do fio e uma temperatura máxima do forno que são tais de modo a criar no fio uma temperatura entre 700°C e 950 eC durante um período de tempo entre 15 minutos e 3 horas.
23. Processo de acordo com a reivindicação 21 ou 22, caracterizado por a temperatura estar entre 800°C e 900°C e o intervalo de tempo ser entre 30 e 120 minutos
24. Fio supercondutor baseado num mono-filamento oco ou multi-filamentos feitos em MgB2, que pode ser obtido através do processo de acordo com uma das reivindicações anteriores.
25. Utilização de fios supercondutores baseados em filamentos em MgB2 oco obtidos com o processo de acordo com a reivindicação 7, com o tratamento térmico descrito em cl) ou em c2) para formar produtos finais supercondutores, tais como bobinas para imanes ou componentes para equipamento electrotécnico, tais como bobinas para motores, geradores, transformadores, limitadores de corrente, acumuladores de energia magnética, ecrãs electromagnéticos.
26. Utilização de fios supercondutores baseados em filamentos ocos em MgB2 de acordo com a reivindicação 25, obtidos através do, tratamento térmico descrito em c2), para produtos finais tais como fios entrançados ou outros tipos de produtos finais filiformes supercondutores adequados para transportar correntes eléctricas. Lisboa, 4 de Junho de 2008 6