RU2276417C1 - Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds - Google Patents

Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds Download PDF

Info

Publication number
RU2276417C1
RU2276417C1 RU2004133255/09A RU2004133255A RU2276417C1 RU 2276417 C1 RU2276417 C1 RU 2276417C1 RU 2004133255/09 A RU2004133255/09 A RU 2004133255/09A RU 2004133255 A RU2004133255 A RU 2004133255A RU 2276417 C1 RU2276417 C1 RU 2276417C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
core
billet
deformation
multiconductor
per pass
Prior art date
Application number
RU2004133255/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Александр Константинович Шиков (RU)
Александр Константинович Шиков
Игорь Иванович Акимов (RU)
Игорь Иванович Акимов
Олег Валентинович Докман (RU)
Олег Валентинович Докман
Дмитрий Борисович Гусаков (RU)
Дмитрий Борисович Гусаков
Дмитрий Николаевич Раков (RU)
Дмитрий Николаевич Раков
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара"
Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара", Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. академика А.А. Бочвара"
Priority to RU2004133255/09A priority Critical patent/RU2276417C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2276417C1 publication Critical patent/RU2276417C1/en

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

FIELD: production of long-measuring composite wires based on high-temperature superconducting compounds.
SUBSTANCE: proposed method includes formation of multiconductor billet by filling silver sheath with bismuth ceramic powder, deformation of multiconductor billet obtained to desired size by drawing without heating at deformation degree per pass ranging between 0.5 and 20%, cutting of deformed billet into metered sections, assembly of multiconductor billet by disposing desired number of metered parts of deformed multiconductor billet in sheath made of reinforced silver based alloy, extrusion of multiconductor billet at temperature ranging between 130 and 280 °C and drawing coefficient of 4 to 30, rolling in the open without heating at deformation ratio per pass between 1 and 50%, and thermomechanical treatment under preset conditions. Sequential compression of ceramic core raises density of critical current.
EFFECT: improved geometry of conductors, enhanced wire mechanical properties and resistance, reduced heat conduction of sheath.
1 cl

Description

Изобретение относится к области технической сверхпроводимости, в частности к технологии получения длинномерных композиционных многожильных проводов на основе высокотемпературных сверхпроводящих (ВТСП) соединений, предназначенных для создания электротехнических изделий.The invention relates to the field of technical superconductivity, in particular to a technology for producing long composite multicore wires based on high-temperature superconducting (HTSC) compounds designed to create electrical products.

Известно, что многожильные провода на основе ВТСП соединений получают методом "порошок в трубе", включающим засыпку керамического порошка в металлическую оболочку, деформацию полученной моножильной заготовки до требуемого размера, ее резку на мерные части, сборку многожильной заготовки путем размещения в металлической оболочке требуемого количества этих мерных частей, деформацию многожильной заготовки и термообработку в несколько стадий с промежуточными деформациями между ними (термомеханическую обработку) [1]. В случае засыпки в металлическую оболочку, например, керамических порошков деформация проводится с целью получения требуемого размера провода и максимально возможного уплотнения сердцевины перед термомеханической обработкой (ТМО), которую проводят с целью формирования в керамической сердцевине сверхпроводящей фазы требуемого состава и структуры. При использовании керамических порошков деформацию проводят волочением и прокаткой, которые не позволяют достигнуть требуемой плотности керамической сердцевины.It is known that multicore wires based on HTSC compounds are obtained by the "powder in a pipe" method, which includes filling ceramic powder into a metal shell, deforming the obtained single-core preform to the required size, cutting it into measured parts, and assembling multi-core preform by placing the required amount of these measuring parts, deformation of a multicore blank and heat treatment in several stages with intermediate deformations between them (thermomechanical processing) [1]. In the case of filling in a metal shell, for example, ceramic powders, deformation is carried out in order to obtain the required wire size and the maximum possible sealing of the core before thermomechanical processing (TMT), which is carried out in order to form a superconducting phase in the ceramic core of the required composition and structure. When using ceramic powders, deformation is carried out by drawing and rolling, which do not allow reaching the required density of the ceramic core.

Также известны способы получения проводов на основе ВТСП-соединений методом "порошок в трубе" на основе металлических порошков, однако при использовании металлических порошков получить провод с плотностью критического тока выше 500 А/см2 затруднительно [2].Also known are methods for producing wires based on HTSC compounds by the "powder in a pipe" method based on metal powders, however, when using metal powders, it is difficult to obtain a wire with a critical current density above 500 A / cm 2 [2].

Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является способ получения многожильного проводника [3] - прототип, включающий получение моножильной заготовки путем засыпки металлического порошка в серебряную оболочку, экструзию полученной моножильной заготовки до требуемых размеров при температуре от 300 до 600°С и величине коэффициента вытяжки до 800, резку деформированной заготовки на мерные части, сборку многожильной заготовки путем размещения в серебряной оболочке многожильной заготовки требуемого количества мерных частей деформированной моножильной заготовки, экструзию многожильной заготовки при температуре от 300 до 600°С и величине коэффициента вытяжки до 800, прокатку при температуре от 300 до 600°С в контролируемой атмосфере (аргон), окисление, термомеханическую обработку.Closest to the proposed technical solution is a method for producing a stranded conductor [3] - a prototype, which includes obtaining a single-core workpiece by filling metal powder into a silver shell, extruding the obtained single-core workpiece to the required dimensions at a temperature of from 300 to 600 ° C and an extrusion coefficient of up to 800 , cutting a deformed workpiece into measured parts, assembling a multicore workpiece by placing in the silver shell of a multicore workpiece the required number of measured parts normed monozhilnoy preform multifilamentary extrusion billet at a temperature of from 300 to 600 ° C and a drawing ratio to the value of 800, rolling at a temperature of from 300 to 600 ° C in a controlled atmosphere (argon), oxidation, thermo-mechanical processing.

В процессе деформации экструзией происходит максимально возможное при используемых в настоящее время основных методах деформации (волочение, прокатка, экструзия) уплотнение сердцевины моно- и многожильной заготовок, однако в случае использования металлических порошков после деформаций проводят окисление (переводят металлы в оксиды), при котором происходит разуплотнение сердцевины, и ТМО (сверхпроводящую фазу требуемого состава и структуры формируют уже в керамической, состоящей из оксидов сердцевине).In the process of deformation by extrusion, the maximum possible core compaction of mono- and multicore preforms occurs when using the main deformation methods (drawing, rolling, extrusion) currently used, however, in the case of using metal powders after deformation, oxidation is carried out (metals are converted to oxides), at which core decompression, and TMT (the superconducting phase of the required composition and structure is already formed in a ceramic oxide core).

Данный способ обладает рядом существенных недостатков:This method has several significant disadvantages:

- использование металлических порошков требует введения перед ТМО операции окисления этих порошков, а это значительно усложняет процесс (вводится дополнительная операция в контролируемой атмосфере - окисление сердцевины кислородом, диффундирующим через оболочку проводника, но при котором происходит и разуплотнение сердцевины); кроме того, очевидны трудности по получению в сердцевине стехиометричного сверхпроводящего соединения, а при ТМО - дополнительные трудности по получению требуемой структуры сердцевины, что приводит к значительному снижению плотности критического тока;- the use of metal powders requires the introduction of an oxidation operation of these powders before TMT, and this significantly complicates the process (an additional operation is introduced in a controlled atmosphere - oxidation of the core with oxygen diffusing through the conductor shell, but during which core softening also occurs); in addition, the difficulties in obtaining a stoichiometric superconducting compound in the core are obvious, and with TMT, there are additional difficulties in obtaining the required core structure, which leads to a significant decrease in the critical current density;

- проведение экструзии при высокой температуре (от 300 до 600°С) с большими коэффициентами вытяжки - до 800 значительно усложняет процесс; экструзия может проходить при вертикальном и горизонтальном расположении заготовки и полученного провода, в обоих случаях при экструзии заготовок большого диаметра с большими коэффициентами вытяжки необходимо предусмотреть оснастку для приема провода с большими скоростями, которые определяются скоростями движения прессового оборудования,- extrusion at high temperatures (from 300 to 600 ° C) with large drawing ratios - up to 800 significantly complicates the process; extrusion can take place with a vertical and horizontal arrangement of the workpiece and the resulting wire, in both cases, when extruding large diameter workpieces with large drawing coefficients, it is necessary to provide equipment for receiving wires with high speeds, which are determined by the speed of the press equipment,

- проведение теплой прокатки при высокой температуре (от 300 до 600°С) в контролируемой атмосфере (аргон) также усложняет процесс и снижает его безопасность,- conducting warm rolling at high temperature (from 300 to 600 ° C) in a controlled atmosphere (argon) also complicates the process and reduces its safety,

- использование серебряной оболочки многожильной заготовки не позволяет повысить механические свойства проводов и электросопротивление оболочки многожильных проводов, что сужает области использования проводов.- the use of a silver sheath of multicore blanks does not allow to increase the mechanical properties of wires and electrical resistance of the sheath of multicore wires, which narrows the field of use of wires.

Технической задачей изобретения является увеличение критической плотности тока за счет последовательного (от операции к операции) уплотнения керамической сердцевины и улучшения геометрии жил, повышение механических свойств провода и электросопротивления оболочки, снижение теплопроводности оболочки и упрощение способа.An object of the invention is to increase the critical current density by sequentially (from operation to operation) sealing the ceramic core and improving the geometry of the cores, increasing the mechanical properties of the wire and the electrical resistance of the sheath, reducing the thermal conductivity of the sheath and simplifying the method.

Поставленная задача решается тем, что в способе-прототипе, включающем засыпку порошка в серебряную оболочку моножильной заготовки, деформацию полученной моножильной заготовки до требуемых размеров, резку деформированной заготовки на мерные части, сборку многожильной заготовки путем размещения требуемого количества мерных частей деформированной моножильной заготовки в металлической оболочке многожильной заготовки, экструзию, прокатку и ТМО, предлагается следующее: в оболочку моножильной заготовки засыпают порошок висмутовой керамики, деформируют моножильную заготовку волочением при комнатной температуре, то есть без нагрева, со степенью деформации за проход от 0,5 до 20%, собирают многожильную заготовку путем размещения мерных частей деформированной моножильной заготовки в оболочке, выполненной из упрочненного сплава на основе серебра, экструзию полученной многожильной заготовки проводят при температуре в диапазоне от 130 до 280°С и с величиной коэффициента вытяжки от 4 до 30, прокатку проводят при комнатной температуре на воздухе со степенью деформации за проход от 1 до 50%, после чего проводят термомеханическую обработку, включающую несколько стадий термообработки при температуре от 820 до 850°С, в течение времени, обеспечивающего формирование в керамической сердцевине сверхпроводящей фазы требуемого состава и структуры, с промежуточными деформациями между стадиями термообработки со степенью деформации за проход от 5 до 30%.The problem is solved in that in the prototype method, which includes filling the powder into the silver shell of the core workpiece, deformation of the obtained core workpiece to the required dimensions, cutting the deformed workpiece into measured parts, assembling the multi-core workpiece by placing the required number of measured parts of the deformed core workpiece in a metal shell stranded billet, extrusion, rolling and HMT, the following is proposed: powder of bismuth ceram is poured into the shell of a single-stranded billet They deform the single-core workpiece by drawing at room temperature, that is, without heating, with a degree of deformation per pass of 0.5 to 20%, the multi-core workpiece is assembled by placing measured parts of the deformed single-core workpiece in a shell made of a hardened silver-based alloy, extrusion the obtained stranded billet is carried out at a temperature in the range from 130 to 280 ° C and with a draw coefficient of 4 to 30, rolling is carried out at room temperature in air with a degree of deformation of 1 pass up to 50%, after which thermomechanical treatment is carried out, including several stages of heat treatment at a temperature of from 820 to 850 ° C, for a time that ensures the formation of a superconducting phase in the ceramic core of the required composition and structure, with intermediate deformations between the stages of heat treatment with a degree of deformation per passage from 5 to 30%.

В процессе перечисленных операций происходит последовательное уплотнение многожильного длинномерного провода, улучшается геометрия жил, что обеспечивает увеличение критического тока провода. Полученный провод также обладает повышенными механическими свойствами и увеличенным электросопротивлением оболочки.In the process of these operations, a sequential compaction of a multicore long wire occurs, the geometry of the cores improves, which ensures an increase in the critical current of the wire. The resulting wire also has improved mechanical properties and increased sheath electrical resistance.

Засыпка керамического порошка в оболочку позволяет получить в сердцевине провода близкий к сверхпроводящему по химическому составу материал уже на начальном этапе получения провода. В процессе деформаций (волочение, экструзия) и ТМО происходит постепенное уплотнение керамической сердцевины. В случае использования металлических порошков в сердцевине происходят аналогичные процессы, однако при окислении, проводимом с целью получения в сердцевине провода материала, близкого к сверхпроводящему по химическому составу, происходит значительное разуплотнение сердцевины (очевидное при прохождении кислорода в сердцевину через оболочку провода толщиной от 0,4 до 0,5 мм). После окисления уплотнение уже керамической сердцевины происходит только при ТМО, которая включает в себя, как правило, только несколько (2-3, и максимально до 4-х ) промежуточных деформаций, что недостаточно для требуемого уплотнения керамической сердцевины, а увеличение количества промежуточных деформаций при ТМО нецелесообразно в связи с нарушением структуры, текстуры керамической сердцевины и геометрии провода. Это является одной из основных причин малых критических токов проводов на основе металлических порошков.Filling ceramic powder into the sheath makes it possible to obtain material close to the superconducting chemical composition in the core of the wire already at the initial stage of the wire. In the process of deformations (drawing, extrusion) and TMT, the ceramic core gradually consolidates. In the case of the use of metal powders, similar processes occur in the core, however, during oxidation to obtain material close to superconducting in the chemical composition of the wire core, significant deconsolidation of the core occurs (evident when oxygen passes into the core through a wire sheath with a thickness of 0.4 up to 0.5 mm). After oxidation, the compaction of the ceramic core already occurs only during thermal treatment, which includes, as a rule, only a few (2-3, and at most up to 4) intermediate deformations, which is insufficient for the required compaction of the ceramic core, and an increase in the number of intermediate deformations at TMT is impractical due to the violation of the structure, texture of the ceramic core and the geometry of the wire. This is one of the main reasons for the low critical currents of wires based on metal powders.

Деформация полученной на предыдущем этапе моножильной заготовки волочением при комнатной температуре со степенью деформации за проход от 0,5 до 20% обеспечивает получение моножильного провода с уплотненной керамической сердцевиной требуемой формы и размеров, что значительно упрощает процесс, делает его более стабильным из-за отсутствия значительного градиента температур и безопасным.The deformation obtained at the previous stage of the single-core workpiece by drawing at room temperature with a degree of deformation per pass of 0.5 to 20% ensures the production of a single-core wire with a compacted ceramic core of the required shape and size, which greatly simplifies the process, makes it more stable due to the lack of significant temperature gradient and safe.

Использование в качестве оболочки многожильной заготовки упрочненного сплава на основе серебра обеспечивает повышение механических свойств проводов и электросопротивления оболочки (в целях предотвращения протекания по ней тока, приводящего к местному перегреву проводника и выходу его из сверхпроводящего состояния), а также приводит к снижению теплопроводности оболочки. Последнее необходимо для снижения притока тепла в зону гелиевых температур (4,2 К) при использовании ВТСП материалов в качестве токовводов, работающих в градиенте температур 4,2 К - 77 К.The use of a multicore preform of a silver-based alloy as a shell provides an increase in the mechanical properties of the wires and electrical resistance of the shell (in order to prevent current flowing through it, leading to local overheating of the conductor and its exit from the superconducting state), as well as reducing the thermal conductivity of the shell. The latter is necessary to reduce heat influx into the helium temperature zone (4.2 K) when using HTSC materials as current leads operating in a temperature gradient of 4.2 K - 77 K.

Деформация многожильной заготовки экструзией при температуре от 130 до 280°С и величине коэффициента вытяжки от 4 до 30 значительно упрощает процесс, делает его стабильным (значительно уменьшается градиент температур), безопасным и обеспечивает получение многожильного длинномерного провода с керамической сердцевиной, близкой по химическому составу к сверхпроводящему материалу, требуемой формы и размеров. Кроме того, при деформации многожильной заготовки экструзией также происходит дальнейшее уплотнение керамической сердцевины. При этом проведение экструзии при температуре от 130 до 280°С, то есть более низких по сравнению с прототипом, позволяет получать провода из многожильной заготовки в оболочке из упрочненного сплава на основе серебра, собранной из моножил в оболочке из серебра.The deformation of a multi-strand workpiece by extrusion at a temperature of 130 to 280 ° C and an extrusion coefficient of 4 to 30 greatly simplifies the process, makes it stable (the temperature gradient decreases significantly), safe, and provides a multi-strand long wire with a ceramic core close in chemical composition to superconducting material, the desired shape and size. In addition, upon deformation of a multi-core preform by extrusion, further densification of the ceramic core also occurs. Moreover, the extrusion at a temperature of from 130 to 280 ° C, that is, lower than in the prototype, allows to obtain wires from a stranded billet in a shell made of a hardened alloy based on silver, assembled from mono-core in a shell made of silver.

При уменьшении величины коэффициента вытяжки с 800 до 4-30 резко снижается вероятность нарушения геометрии жил, что благоприятно сказывается впоследствии на увеличении критического тока.With a decrease in the coefficient of drawing from 800 to 4-30, the probability of disturbance in the geometry of the cores sharply decreases, which subsequently favors an increase in the critical current.

Прокатка без нагрева на воздухе и при степени деформации за проход от 1 до 50% обеспечивает получение провода требуемой формы и размеров (например, плоского), в основном по толщине, с требуемой геометрией сердцевины и значительно упрощает процесс по сравнению с прокаткой при температуре от 300 до 600°С в контролируемой атмосфере. Кроме того, при прокатке происходит дальнейшее уплотнение сердцевины.Rolling without heating in air and with a degree of deformation per pass of 1 to 50% provides wires of the desired shape and size (for example, flat), mainly in thickness, with the required geometry of the core and greatly simplifies the process compared to rolling at a temperature of 300 up to 600 ° C in a controlled atmosphere. In addition, during rolling, further core compaction occurs.

ТМО, включающая несколько стадий термообработки при температуре от 820 до 850°С с промежуточными деформациями между ними со степенью деформации за проход от 5 до 30%, обеспечивает дальнейшее уплотнение сердцевины и формирование в ней сверхпроводящей фазы требуемого состава и структуры, что позволяет получить сверхпроводящий провод с высокими токонесущими характеристиками.TMT, which includes several stages of heat treatment at a temperature of from 820 to 850 ° C with intermediate strains between them with a degree of deformation per pass of 5 to 30%, provides further core compaction and the formation of a superconducting phase of the required composition and structure in it, which makes it possible to obtain a superconducting wire with high current-carrying characteristics.

При деформации моножильной заготовки волочением со степенью деформации за проход менее 0,5% происходит нарушение геометрических размеров провода, появляется волнообразность по длине провода, а при волочении со степенью деформации за проход более 20% происходит нарушение целостности оболочки, проявляющееся в образовании мелких трещин и их росте вплоть до полного разрушения оболочки, что приводит к разрыву провода.During deformation of a single-core workpiece by drawing with a degree of deformation per pass of less than 0.5%, the geometric dimensions of the wire are violated, a wave-length along the length of the wire appears, and when drawing with a degree of deformation per pass of more than 20%, the integrity of the sheath occurs, resulting in the formation of small cracks and growth until the complete destruction of the sheath, which leads to rupture of the wire.

Проведение экструзии при температуре ниже 130°С при получении провода из моножильной заготовки в серебряной оболочке и многожильной заготовки в оболочке из упрочненного сплава на основе серебра приводит к растрескиванию заготовки вплоть до нарушения целостности керамических жил из-за уменьшения пластичности материала оболочки.Extrusion at temperatures below 130 ° C upon receipt of a wire from a single-core workpiece in a silver sheath and a multi-core workpiece in a sheath of a hardened silver-based alloy leads to cracking of the workpiece up to the integrity of the ceramic cores due to a decrease in the ductility of the sheath material.

При увеличении температуры экструзии выше 280°С происходит нарушение геометрии керамических жил из-за уменьшения прочностных характеристик материала оболочки - происходит утонение керамических жил в одних местах по длине жилы и утолщение керамических жил в других местах по длине жилы.When the extrusion temperature is increased above 280 ° C, the geometry of the ceramic cores is violated due to a decrease in the strength characteristics of the sheath material - ceramic cores are thinned in some places along the length of the core and thickening of ceramic cores in other places along the length of the core.

Проведение экструзии при величине коэффициента вытяжки меньше 4 недостаточно и требует увеличения количества операций экструзии и, следовательно, увеличения общего времени деформации многожильной заготовки до требуемого размера. Проведение экструзии при величине коэффициента вытяжки более 30 при выбранных температурах приводит к нарушению геометрии керамических жил, связанной с различием в механических свойствах экструдируемых материалов, которое оказывает существенное влияние на деформирование материалов при больших степенях деформации.Extrusion with a drawing coefficient less than 4 is not enough and requires an increase in the number of extrusion operations and, consequently, an increase in the total time of deformation of the stranded workpiece to the required size. Extrusion with a coefficient of extrusion of more than 30 at selected temperatures leads to a violation of the geometry of ceramic cores associated with a difference in the mechanical properties of extrudable materials, which has a significant effect on the deformation of materials at high degrees of deformation.

Проведение прокатки с нагревом, то есть при температуре выше комнатной, нецелесообразно, так как деформации подвергается материал с керамической сердцевиной, находящейся на этой стадии в виде порошка (в прототипе - сердцевина металлическая). Кроме того, с одной стороны, при используемых степенях деформации за проход (от 1 до 50%) нет необходимости проводить деформацию с нагревом с целью увеличения пластичности прокатываемых материалов (как в способе-прототипе), с другой стороны, повышение температуры прокатки может привести к увеличению пластичности только оболочки и нарушению геометрии керамических жил из-за уменьшения прочностных характеристик материала оболочки, это может привести к утонению керамических жил в одних местах по длине жилы и утолщению керамических жил в других местах по длине жилы, что всегда приводит к уменьшению критического тока.Carrying out rolling with heating, that is, at a temperature above room temperature, is impractical, since the material with the ceramic core, which is at this stage in the form of a powder (in the prototype, a metal core) undergoes deformation. In addition, on the one hand, with the used degrees of deformation per pass (from 1 to 50%), there is no need to conduct deformation with heating in order to increase the ductility of the rolled materials (as in the prototype method), on the other hand, an increase in the rolling temperature can lead to an increase in ductility of only the sheath and a violation of the geometry of ceramic cores due to a decrease in the strength characteristics of the material of the sheath, this can lead to thinning of ceramic cores in some places along the length of the core and thickening of ceramic cores to each other × locations along the length of wires, that always leads to a decrease in the critical current.

При прокатке со степенью деформации за проход менее 1% происходит нарушение геометрических размеров провода, появляется волнообразность по длине провода, а при прокатке со степенью деформации за проход более 50% происходит разрыв оболочки: от мелких трещин до ее полного разрушения, что приводит к разрыву провода.When rolling with a degree of deformation per pass of less than 1%, the geometric dimensions of the wire are violated, a wave-length appears along the length of the wire, and when rolling with a degree of deformation per pass of more than 50%, the sheath ruptures: from small cracks to its complete destruction, which leads to rupture of the wire .

Проведение ТМО при температуре ниже 820°С и выше 850°С и степени деформации за проход менее 5% и более 30% не позволяет сформировать в керамической сердцевине сверхпроводящую фазу требуемого состава и структуры, в частности при степени деформации за проход менее 5% на промежуточных деформациях не происходит укладки кристаллитов, из которых состоит керамическая сердцевина, в требуемом направлении - направлении преимущественного протекания тока, а при степени деформации за проход более 30% происходит нарушение геометрии керамической сердцевины. При уменьшении температуры ТМО ниже 820°С не происходит формирования сверхпроводящей фазы в керамической сердцевине. При увеличении температуры ТМО выше 850°С происходит образование большого количества жидкой фазы, которая вытекает из оболочки (например, через поры и микротрещины), что приводит к нарушению целостности оболочки, нарушению стехиометрии керамической сердцевины и резкому ухудшению критических характеристик сверхпроводника.Carrying out TMT at a temperature below 820 ° C and above 850 ° C and a degree of deformation per pass of less than 5% and more than 30% does not allow the formation of a superconducting phase of the required composition and structure in the ceramic core, in particular with a degree of deformation per pass of less than 5% at intermediate deformation does not occur in the laying of crystallites that make up the ceramic core, in the desired direction - the direction of the predominant current flow, and when the degree of deformation per pass is more than 30%, the geometry of the ceramic core . With a decrease in the temperature of the thermo-magnetic material below 820 ° C, the formation of a superconducting phase in the ceramic core does not occur. With an increase in the temperature of TMT above 850 ° C, a large amount of the liquid phase forms, which flows out of the shell (for example, through pores and microcracks), which leads to a violation of the integrity of the shell, violation of the stoichiometry of the ceramic core, and a sharp deterioration in the critical characteristics of the superconductor.

Проведение данных операций в описанной последовательности и при указанных режимах привело к получению нового технического результата: увеличению критической плотности тока за счет последовательного уплотнения керамической сердцевины, улучшения геометрии жил, повышению механических свойств провода и электросопротивления, снижению теплопроводности оболочки и упрощению способа.Carrying out these operations in the described sequence and under the indicated modes led to a new technical result: an increase in the critical current density due to the sequential compaction of the ceramic core, improved core geometry, increased mechanical properties of the wire and electrical resistance, reduced thermal conductivity of the sheath, and simplification of the method.

Пример осуществления. Металлические серебряные ампулы (трубы длиной 1000 мм, диаметром 10 мм с толщиной стенки 1 мм - оболочки моножильных заготовок) заполняли порошком висмутовой керамики (Bi-2223) из расчета конечного коэффициента заполнения моножильного провода 25%. Далее полученные моножильные заготовки деформировали волочением при комнатной температуре со степенью деформации за проход 10%, после чего формировали многожильные заготовки путем размещения в оболочках многожильных заготовок из упрочненного сплава Ag+1,1% вес. Sn мерных частей деформированных моножильных заготовок в Ag оболочке. В качестве оболочек многожильных заготовок использовали трубы из упрочненного сплава Ag+1,1% вес. Sn (диаметром 16 мм с толщиной стенки 1 мм, длиной 50 мм). В каждую из оболочек многожильной заготовки диаметром 16 мм из упрочненного сплава Ag+1,1% вес. Sn помещали по 217 мерных частей деформированных моножильных заготовок в серебряной оболочке диаметром 0,82 мм. Далее многожильные заготовки Ag (оболочка моножилы) - Ag+1,1% вес. Sn (оболочка многожильной заготовки) подвергали экструзии с величиной коэффициента вытяжки 4 и 30 при температурах 130 и 280°С. Затем все полученные после экструзии материалы прокатывали без нагрева на воздухе со степенью деформации за проход 15%. После чего на всех полученных проводах проводили ТМО в две стадии при температурах 820°С и 850°С в течение общего времени 200 часов с промежуточной прокаткой со степенью деформации за проход 12% до конечной толщины проводов на основе (Bi-2223): 0,2-0,3 мм.An example implementation. Silver metal ampoules (tubes 1000 mm long, 10 mm in diameter with a wall thickness of 1 mm - shells of monogin blanks) were filled with bismuth ceramic powder (Bi-2223) based on a final fill factor of 25 mm wire core. Further, the obtained single-core preforms were deformed by drawing at room temperature with a degree of deformation per pass of 10%, after which multicore preforms were formed by placing multicore preforms from the shells of the hardened alloy Ag + 1.1% weight. Sn dimensional parts of deformed single-core blanks in an Ag shell. As the shells of multicore blanks used pipes made of hardened alloy Ag + 1.1% weight. Sn (diameter 16 mm with a wall thickness of 1 mm, length 50 mm). In each of the shells of a multicore blank with a diameter of 16 mm from a hardened alloy Ag + 1.1% weight. Sn was placed in 217 measured parts of the deformed single-core blanks in a silver shell with a diameter of 0.82 mm. Further, multi-stranded blanks Ag (sheath of a single-core) - Ag + 1.1% weight. Sn (sheath of a multicore preform) was extruded with an extrusion coefficient of 4 and 30 at temperatures of 130 and 280 ° C. Then, all the materials obtained after extrusion were rolled without heating in air with a degree of deformation per pass of 15%. After that, on all the wires obtained, TMT was carried out in two stages at temperatures of 820 ° C and 850 ° C for a total time of 200 hours with intermediate rolling with a degree of deformation per pass of 12% to the final thickness of the wires based on (Bi-2223): 0, 2-0.3 mm.

Критический ток в проводах измеряли стандартным четырехточечным методом по критерию 1 мкВ/см.The critical current in the wires was measured by the standard four-point method according to the criterion of 1 μV / cm.

На всех полученных по предлагаемому способу проводах величина плотности критического тока (критический ток, отнесенный к площади сверхпроводящей сердцевины) не менее чем в 10 раз выше, чем на лучших проводах, полученных с использованием металлического порошка, и не менее чем на 5,5% выше, чем на проводах, полученных на основе керамических порошков без использования экструзии, что характеризует преимущество предлагаемого способа.On all the wires obtained by the proposed method, the critical current density (critical current, referred to the area of the superconducting core) is not less than 10 times higher than on the best wires obtained using metal powder, and not less than 5.5% higher than on wires obtained on the basis of ceramic powders without the use of extrusion, which characterizes the advantage of the proposed method.

Источники информацииInformation sources

1. P.Haldar, L.Motovidlo. Processing High Critical Current Density Bi-2223 Wires and Tapes. The Journal of The Minerals and Materials Society (JOM), vol.44, №10, October 1992, p.54-58.1. P. Haldar, L. Motovidlo. Processing High Critical Current Density Bi-2223 Wires and Tapes. The Journal of The Minerals and Materials Society (JOM), vol. 44, No. 10, October 1992, p. 54-58.

2. W.Gao, S.-C.Li et al. Synthesis of Bi-Pb-Sr-Ca-Cu Oxide/Silver Superconducting microcomposites by Oxidation of Metallic Precursors, Physica C 161 (1989), 71-75.2. W. Gao, S.-C. Li et al. Synthesis of Bi-Pb-Sr-Ca-Cu Oxide / Silver Superconducting microcomposites by Oxidation of Metallic Precursors, Physica C 161 (1989), 71-75.

3. C.L.H.Thieme, D.Daty et al. High Strain Warm Extrusion and Warm Rolling of Multiflamentary Bi-2223 Metallic Precursor Wire. Advances in Cryogenic Engineering (Materials), vol.44, Edited by Balachandran et al., Plenum Press, New York, 1998, pp. 533-540 - прототип.3. C.L. H. Thieme, D. Daty et al. High Strain Warm Extrusion and Warm Rolling of Multiflamentary Bi-2223 Metallic Precursor Wire. Advances in Cryogenic Engineering (Materials), vol. 44, Edited by Balachandran et al., Plenum Press, New York, 1998, pp. 533-540 is a prototype.

Claims (1)

Способ получения длинномерного композиционного провода на основе высокотемпературных сверхпроводящих соединений, включающий формирование моножильной заготовки путем засыпки порошка в серебряную оболочку, ее деформацию до требуемых размеров и резку на мерные части, сборку многожильной заготовки из полученных мерных частей путем их размещения в металлической оболочке, ее экструзию, прокатку и термомеханическую обработку, отличающийся тем, что в оболочку моножильной заготовки засыпают порошок висмутовой керамики, деформацию моножильной заготовки проводят волочением без нагрева со степенью деформации за проход от 0,5 до 20%, в качестве материала оболочки многожильной заготовки используют упрочненный сплав на основе серебра, экструзию проводят при температуре от 130 до 280°С и с величиной коэффициента вытяжки от 4 до 30, прокатку проводят без нагрева со степенью деформации за проход от 1 до 50%, термомеханическую обработку проводят в несколько стадий при температуре от 820 до 850°С с промежуточными деформациями со степенью деформации за проход от 5 до 30%.A method for producing a lengthy composite wire based on high-temperature superconducting compounds, including forming a single-core workpiece by pouring powder into a silver shell, deforming it to the required dimensions, and cutting into measured parts, assembling a multi-core workpiece from the obtained measured parts by placing them in a metal shell, extruding it, rolling and thermomechanical treatment, characterized in that powder of bismuth ceramics is poured into the shell of the single-core workpiece, deformation of the single-core the billet is carried out by drawing without heating with a degree of deformation per pass from 0.5 to 20%, a hardened alloy based on silver is used as the shell material of a multicore blank, extrusion is carried out at a temperature of from 130 to 280 ° C and with a drawing coefficient from 4 to 30, rolling is carried out without heating with a degree of deformation per pass from 1 to 50%, thermomechanical processing is carried out in several stages at a temperature of from 820 to 850 ° C with intermediate strains with a degree of deformation per pass from 5 to 30%.
RU2004133255/09A 2004-11-15 2004-11-15 Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds RU2276417C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004133255/09A RU2276417C1 (en) 2004-11-15 2004-11-15 Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2004133255/09A RU2276417C1 (en) 2004-11-15 2004-11-15 Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2276417C1 true RU2276417C1 (en) 2006-05-10

Family

ID=36657244

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004133255/09A RU2276417C1 (en) 2004-11-15 2004-11-15 Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2276417C1 (en)

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
C.L.H. Thieme, D.Daly et.al. High Strain Warm Extrusion and Warm Rolling of Multiflamentary Bi 2223 Metallic Precursor Wine. Advances in Cryogenic Engineering (Materials), Vol.44 Edited by Balachandran et al., Plenum Press New York, 1998, pp.533-540. *

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20050163644A1 (en) Processing of magnesium-boride superconductor wires
US20030024730A1 (en) Filaments for composite oxide superconductors
WO2003005460A2 (en) Processing of magnesium-boride superconductor wires
US8318639B2 (en) Superconducting composite, preliminary product of superconducting composite and method for producing same
EP0836752B1 (en) Elongated bscco superconducting articles and methods for the manufacture thereof
JP5045396B2 (en) Manufacturing method of MgB2 superconducting wire
EP0045584B1 (en) Methods of making multifilament superconductors
JP3783538B2 (en) Manufacturing method of oxide superconducting wire
RU2276417C1 (en) Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds
RU2276418C1 (en) Method for producing long-measuring composite wire based on high-temperature superconducting compounds
RU2258970C2 (en) Method for producing long composite conductors around high-temperature superconducting compounds
RU2031463C1 (en) Process of manufacture of superconducting conductor
JP2583538B2 (en) Method for producing oxide-based superconducting wire
JP2604379B2 (en) Manufacturing method of ceramic superconducting wire
EP1763091A2 (en) Method of manufacturing for Nb3Sn superconducting wire rod by means of powder method and precursor therefor
RU2170969C2 (en) Process of manufacture of articles based on hightemperature superconducting compounds for electrical engineering facilities
US6571453B1 (en) Method for producing a superconductor, in strip form, having a high-Tc superconductor material
JPH0765646A (en) Oxide superconducting cable and manufacture of strand
Wang et al. Engineering critical current density improvement in Ag-Bi-2223 tapes
RU2158977C1 (en) Method for producing high-temperature composite superconducting items
WO2023152331A1 (en) Production of magnesium diboride wires
RU2097860C1 (en) Method for producing silver sheathed, high-temperature superconducting ceramic base composite conductors
JP2516642B2 (en) Method for producing multi-core oxide superconducting wire
RU2647483C2 (en) Method for obtaining long-dimensional superconducting composite wire based on magnesium diboride (options)
RU2124773C1 (en) Method for producing long high-temperature conductors