RU2089974C1 - Способ получения длинномерных изделий из высокотемпературных сверхпроводящих материалов - Google Patents
Способ получения длинномерных изделий из высокотемпературных сверхпроводящих материалов Download PDFInfo
- Publication number
- RU2089974C1 RU2089974C1 RU9595105236A RU95105236A RU2089974C1 RU 2089974 C1 RU2089974 C1 RU 2089974C1 RU 9595105236 A RU9595105236 A RU 9595105236A RU 95105236 A RU95105236 A RU 95105236A RU 2089974 C1 RU2089974 C1 RU 2089974C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- alloy
- shell
- critical current
- current density
- temperature
- Prior art date
Links
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 6
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 12
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims abstract description 11
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims abstract description 5
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims abstract description 3
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 9
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 9
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 claims description 5
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 claims description 5
- 238000003754 machining Methods 0.000 claims description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 13
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 229910002064 alloy oxide Inorganic materials 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 239000011257 shell material Substances 0.000 description 22
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 9
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 8
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 6
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Substances [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000010216 calcium carbonate Nutrition 0.000 description 2
- 238000005097 cold rolling Methods 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 description 2
- CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N strontium atom Chemical compound [Sr] CIOAGBVUUVVLOB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 2
- 229910017944 Ag—Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000003723 Smelting Methods 0.000 description 1
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N [Cu].[Ag] Chemical compound [Cu].[Ag] NEIHULKJZQTQKJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005275 alloying Methods 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002926 oxygen Chemical class 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
Использование: изобретение относится к способам получения сверхпроводящих проводников, в частности длинномерных изделий, проводов и лент на основе высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов. Сущность изобретения: способ получения длинномерных изделий из ВТСП материалов реализуется путем изготовления оболочки, заполнения ее предварительно приготовленным порошком ВТСП Bi-2223 керамики, допированной свинцом, механической обработки полученного композита и последующего отжига. При этом оболочку изготавливают из дисперсионно-упрочненного сплава серебра с оксидообразующими добавками состава Ag - Al (0,005 - 0,05 мас. %) - Zr (0,005 - 0,07 мас. %) и проводят внутреннее окисление сплава на воздухе при температуре 500 - 600oC в течение 60 - 80 ч. Способ обеспечивает получение ВТСП лент с критической плотностью тока Jc = 1•104 А/см2 при 77 К, стабильность сврехпроводящих параметров при их эксплуатации. 2 табл.
Description
Изобретение относится к способам получения сверхпроводящих проводников, в частности длинномерных изделий: проводов и лент на основе высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов для применения их в приборах, использующих явление сверхпроводимости.
Известен способ получения ВТСП лент из керамики Bi2Sr2Ca2Cu3Ox (Bi-2223), допированной свинцом [1] Способ заключается в осуществлении так называемой технологии "порошок в трубе". При этом наилучшие результаты получают при использовании оболочек (трубок) из сплава AgNiMg. Критическая плотность тока ВТСП ленты достигает величин Jc 3,5•104 A/см2. Однако, как показывают экспериментальные результаты, полученные данным способом изделия быстро деградируют. Указанная критическая плотность тока снижается при эксплуатации более чем на порядок вследствие взаимодействия ВТСП с материалом оболочки, содержащей в составе сплава активные металлы Mg и Ni.
Наиболее близок способ получения длинномерных изделий из ВТСП материалов [2] Способ также заключается в реализации технологии "порошок в трубе". Эта технология включает стадии изготовления оболочки из серебра или его сплавов с медью, заполнение трубки предварительно приготовленным порошком ВТСП керамики Bi-2222, допированной свинцом, механическую обработку полученного композита с последующим отжигом. Предварительный синтез порошка керамики состава Bi-2223, допированной свинцом, осуществляют из смеси оксидов висмута, свинца, меди и карбонатов стронция и кальция. Измельченную и тщательно перемешанную смесь спекают дважды при 800oC в течение 10 ч и отжигают при 835oC в течение 50 ч. Приготовленную в виде трубки оболочку с внешним диаметром 12 мм и внутренним 9 мм заполняют порошком керамик Bi-2223, протягивают в провод диаметром 0,8 мм и последующей холодной прокаткой превращают в ленту толщиной около 0,1 мм. После проведения такой механической обработки композит отжигают при 845oC в течение 50 ч на воздухе с последующим прессованием при 50 МПа. Процесс термической обработки повторяют до трех раз. Изготовление оболочки композита из сплава серебро-медь, с содержанием последней до 5 мас. приводит к улучшению механических свойств сверхпроводящей ленты, в частности к повышению твердости. Относительная величина твердости по Викерсу, HV увеличивается для оболочки из Ag-Cu 5 мас. в два раза по сравнению с оболочкой из чистого серебра. Однократная термическая обработка лент с оболочками из чистого серебра и его сплавов с медью дает близкие значения критической плотности тока, не превышающей величины 1,5•103 A/см2. Осуществление трехкратного цикла термической обработки с промежуточным холодным прессованием приводит к достижению для лент с оболочкой Ag 5 мас. Cu величины критической плотности тока Jc 5•103 A/см2, что даже ниже величины, полученной на образцах с использованием в качестве оболочки чистого серебра.
Таким образом, реализуемый в прототипе способ не позволяет достичь высоких значений критической плотности тока. Экспериментальные результаты показывают необходимость осуществления трехкратного цикла термической обработки с промежуточным прессованием для достижения критической плотности тока Jc 5•103 A/см2 и снятия механических напряжений в композите. Материал оболочки не обеспечивает возможности быстрого и динамичного насыщения ВТСП керамики кислородом при термической обработке и удерживании этого кислорода в период эксплуатации изделия. Наличие в составе оболочки меди приводит к изменению стехиометрического состава ВТСП керамики, что ухудшает сверхпроводящие параметры изделия в период эксплуатации.
Задачей избретения является получение длинномерных изделий из ВТСП материалов, в частности лент, обладающих высокими значениями критической плотности тока, стабильностью сверхпроводящих параметров при эксплуатации и упрощение технологии на стадиях механической обработки композита и его отжига.
Поставленная задача в предлагаемом способе реализуется в совокупности операций технологии "порошок в трубе" и позволяет устранить указанные выше недостатки способа прототипа. В качестве оболочки используют дисперсионно-упрочненный (ДУ) сплав серебра с оксидообразующими добавками: Ag-Al (0,005 0,05 мас.) Zr (0,005 0,07 мас.), имеющего характерную пластинчатую структуру с металлографической текстурой вдоль направления прокатки. Важнейшей стадией получения ДУ сплава является его внутреннее окисление в атмосфере воздуха. Этот процесс осуществляют при температуре 500 - 600oC в течение 60 80 ч. Использование указанного сплава позволяет получить длинномерные изделия (провода и ленты) с величиной критической плотности тока при температуре жидкого азота в нулевом магнитном поле 1,0•104 A/см2, что на порядок превышает эту величину при использовании оболочки из серебра с содержанием основного компонента 99,99 мас. Оптимальный состав оболочки обеспечивает и значительное улучшение прочностно-механических параметров изделия, в частности твердости, пластичности и жаропрочности.
Пример. Получение оболочки длинномерного изделия из ВТСП материала включает в себя пять основных этапов.
Первый выплавка сплава состава Ag-Al (0,02 мас.) Zr (0,02 мас.).
Второй измельчение сплава.
Третий внутреннее окисление сплава в атмосфере воздуха при температуре 550oC в течение 72 ч.
Четвертый компоновка измельченного окисленного сплава, обязательно включающая высокотемпературную деформацию.
Пятый холодная деформация материала, совмещенная с термообработкой. На этой стадии получают оболочку изделия в виде трубок диаметром 10 мм и толщиной стенки 1,5 мм.
Синтез порошка керамики Bi-2223, допированной свинцом, осуществляют из смеси оксидов висмута, свинца, меди и карбонатов стронция и кальция. Измельченную и тщательно перемешанную смесь спекают дважды при 800oC в течение 10 ч и отжигают при 835oC в течение 50 ч. Полученный порошок керамики состава Bi-2223 помещают в трубку из сплава дисперсионно-упрочненного серебра с оксидообразующими добавками состава Ag-Al (0,02 мас.) Zr (0,02 мас.), диаметром 10 мм и толщиной стенки 1,5 мм. Полученный композит протягивают в провод диаметром 1 мм и затем подвергают холодной прокатке. Полученную ленту толщиной 0,1 мм подвергают отжигу при 870oC в течение 50 ч. Полученная лента характеризуется величиной критической плотности тока Jc 1,0•104 A/см2 при 77 К. Температура перехода в сверхпроводящее состояние равна Tc 97 102 К. Экспериментальные результаты показывают неизменность сверхпроводящих параметров ленты при эксплуатации в течение одного года.
В табл. 1 представлены экспериментальные результаты зависимости твердости ДУ-сплава от количества введенных легирующих добавок: алюминия и циркония.
В табл. 2 представлены экспериментальные результаты зависимости твердости ДУ-сплава от температуры и времени внутреннего окисления на воздухе.
Как следует из представленных экспериментальных результатов оптимальный состав ДУ-сплава: Ag-Al (0,005 0,05 мас.) Zr (0,005 0,07 мас.), обработанный на стадии внутреннего окисления сплава в течение 60 80 ч. Этот сплав обеспечивает максимальную твердость и пластинчатую структуру оболочки с металлографической текстурой вдоль направления прокатки. Такая оболочка композита длинномерного изделия из ВТСП препятствует деградации сверхпроводника Bi-2223 в период эксплуатации и позволяет получать высокие значения критической плотности тока, достигающих Jc 1,0•104 A/см2 при однократном отжиге композита, что в 3 5 раз выше, чем для лент с оболочкой из чистого серебра, и вдвое превышающей эту величину для лент с оболочкой из сплава Ag 5 мас. Cu. ДУ-сплав обеспечивает высокую твердость оболочки, в 2 3 раза превышающую измеренную в аналогичных условиях твердость оболочки из чистого серебра. Высокая пластичность ДУ-сплава позволяет проводить однократную механическую обработку (волочение и прокатку) для достижения необходимого размера ленты, тогда как использование оболочки из чистого серебра требует при механической обработке проводить многократные циклы отжига для снятия механических напряжений и насыщения керамики кислородом. Лента с оболочкой из ДУ-сплава вследствие высокой пластичности может быть использована в различных приборах, использующих явление сверхпроводимости.
Claims (1)
- Способ получения длинномерных изделий из высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) материалов, включающий изготовление оболочки, заполнение ее предварительно приготовленным порошком ВТСП керамики, механическую обработку полученного композита с последующим отжигом, отличающийся тем, что оболочку изготавливают из дисперсионно-упрочненного сплава серебра с оксидообразующими добавками состава Ag Al (0,005 0,05 мас.) Zr (0,005 0,07 мас.), и проводят внутреннее окисление сплава на воздухе при температуре 500 600oС в течение 60 80 ч.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595105236A RU2089974C1 (ru) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Способ получения длинномерных изделий из высокотемпературных сверхпроводящих материалов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU9595105236A RU2089974C1 (ru) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Способ получения длинномерных изделий из высокотемпературных сверхпроводящих материалов |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU95105236A RU95105236A (ru) | 1997-05-10 |
RU2089974C1 true RU2089974C1 (ru) | 1997-09-10 |
Family
ID=20166489
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU9595105236A RU2089974C1 (ru) | 1995-04-11 | 1995-04-11 | Способ получения длинномерных изделий из высокотемпературных сверхпроводящих материалов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2089974C1 (ru) |
-
1995
- 1995-04-11 RU RU9595105236A patent/RU2089974C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
1. Tenbrink I.etal., develorment of technical Nigh - Tc Superconductor wires and tapes, IEEE transition and applied superconduktivity, 1993, v.3, n.3, p. 1123 - 1126. 2. Ahn J. - H. etal., Alloying effect of Ag sheath on microstructure and superconducting properties of Bi - 2223/Ag tape, Plusica C, 1994, v. 235 - 240, part v, p. 3405 - 3406. * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
RU95105236A (ru) | 1997-05-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
AU696752B2 (en) | Improved processing of oxide superconductors | |
US5063200A (en) | Ceramic superconductor article | |
US5223478A (en) | Hot isostatic processing of high current density high temperature conductors | |
JP2685751B2 (ja) | 化合物超伝導線及び化合物超伝導線の製造方法 | |
US4968663A (en) | Ductile, single phase-continuous super-conducting oxide conductors | |
US5827801A (en) | Oxide superconductive wire and process for manufacutring the same | |
JPS6331884B2 (ru) | ||
US5744427A (en) | Thallium oxide superconductor and method of preparing the same | |
RU2089974C1 (ru) | Способ получения длинномерных изделий из высокотемпературных сверхпроводящих материалов | |
US6311385B1 (en) | High temperature oxide superconducting wire and method of manufacturing thereof | |
JP2571574B2 (ja) | 酸化物超電導導体及びその製造方法 | |
JP2002352648A (ja) | MgB2超電導線及びその製造方法 | |
JPH08171822A (ja) | 酸化物超電導線材およびその製造方法 | |
JP3612856B2 (ja) | 酸化物超電導材の製造方法 | |
JP3848449B2 (ja) | 酸化物超電導線の製造方法 | |
JPH028335A (ja) | 酸化物超伝導線材製造用シース | |
JPS63313416A (ja) | 超伝導線材およびその作製方法 | |
JPH02183918A (ja) | 酸化物超電導導体の製造方法 | |
JP2633868B2 (ja) | 酸化物系超電導線材 | |
JPH0528860A (ja) | Nb3Sn系超電導線材の製造方法 | |
RU2170969C2 (ru) | Способ получения изделий на основе высокотемпературных сверхпроводящих соединений для электротехнических устройств | |
JPH0676650A (ja) | 酸化物超電導線素材及びその超電導線 | |
JP2001351444A (ja) | 酸化物超電導体及びその製造方法 | |
Nikulin et al. | Effect of sheath material on structure and properties of BPSCCO-2223 conductors | |
JPH0315115A (ja) | 金属被覆酸化物超電導線材 |