RU2285966C1 - Способ изготовления композитных проводов - Google Patents

Способ изготовления композитных проводов Download PDF

Info

Publication number
RU2285966C1
RU2285966C1 RU2005103765/09A RU2005103765A RU2285966C1 RU 2285966 C1 RU2285966 C1 RU 2285966C1 RU 2005103765/09 A RU2005103765/09 A RU 2005103765/09A RU 2005103765 A RU2005103765 A RU 2005103765A RU 2285966 C1 RU2285966 C1 RU 2285966C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
composite billet
composite
outer shell
billet
extrusion
Prior art date
Application number
RU2005103765/09A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2005103765A (ru
Inventor
Александр Константинович Шиков (RU)
Александр Константинович Шиков
Геннадий Петрович Ведерников (RU)
Геннадий Петрович Ведерников
Эдуард Иванович Плашкин (RU)
Эдуард Иванович Плашкин
Николай Иванович Салунин (RU)
Николай Иванович Салунин
Игорь Николаевич Губкин (RU)
Игорь Николаевич Губкин
Владимир Юрьевич Корпусов (RU)
Владимир Юрьевич Корпусов
Владимир Борисович Филиппов (RU)
Владимир Борисович Филиппов
Анатолий Францевич Лосицкий (RU)
Анатолий Францевич Лосицкий
Олег Анатольевич Дедов (RU)
Олег Анатольевич Дедов
Игорь Викторович Ноздрин (RU)
Игорь Викторович Ноздрин
Лев Юрьевич Сапурин (RU)
Лев Юрьевич Сапурин
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара"
Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод"
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. акад. А.А. Бочвара", Открытое акционерное общество "Чепецкий механический завод", Российская Федерация в лице Федерального агентства по атомной энергии filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А. Бочвара"
Priority to RU2005103765/09A priority Critical patent/RU2285966C1/ru
Publication of RU2005103765A publication Critical patent/RU2005103765A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2285966C1 publication Critical patent/RU2285966C1/ru

Links

Images

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

  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для работы при температурах жидкого гелия. Техническая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении горячего уплотнения композитной заготовки перед экструзией, не связанного с дополнительным временем нагрева. Для решения технической задачи способ изготовления композитных проводов включает формирование первичной композитной заготовки, содержащей наружную оболочку и осевой цилиндрической блок, герметизацию первичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до получения прутка заданной формы и размера, резку прутка на мерные длины, формирование вторичной композитной заготовки путем сборки прутков в наружную оболочку, герметизацию вторичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до конечного размера провода, причем обжатие композитной заготовки осуществляют путем запрессовки в контейнер перед экструзией, при этом суммарная площадь элементов композитной заготовки в ее поперечном сечении составляет 95-99% от площади поперечного сечения внутреннего пространства втулки контейнера, а заходная часть наружной оболочки композитной заготовки выполнена в виде переходной зоны, состоящей из цилиндрической части с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра втулки контейнера, и конусной части, причем объем пустот внутри композитной заготовки составляет 1-17% от объема внутреннего пространства наружной оболочки. 5 з.п. ф-лы, 2 ил.

Description

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в устройствах, предназначенных для работы при температурах жидкого гелия.
Известен способ изготовления композитных проводов, включающий формирование первичной композитной заготовки, содержащей наружную оболочку и осевой цилиндрический блок из пластичных материалов, герметизацию и вакуумирование первичной композитной заготовки, экструзию и последующую деформацию до получения прутка заданной формы и размера, резку прутка на мерные длины, формирование вторичной композитной заготовки путем сборки нарезанных прутков в наружную оболочку из пластичного материала, герметизацию и вакуумирование вторичной композитной заготовки, экструзию и последующую деформацию до конечного размера провода, причем экструзию композитных заготовок проводят без предварительного обжатия заготовок /1/.
Указанным способом получают биметаллические или триметаллические провода, а также многоволоконные провода с незначительным количеством волокон (обычно не более 200-300). Для получения большего количества волокон в композитном проводе операцию сборки композитной заготовки повторяют необходимое количество раз. Однако увеличение количества операций сборки и соответственно количества экструзий композитных заготовок при повышенных температурах приводит к заметному снижению как эксплуатационных характеристик провода, так и выхода в годное.
Увеличение количества прутков в одной композитной заготовке связано с уменьшением их размера и, как следствие, с повышением сложности их формирования в единый пучок и, как правило, с увеличением количества пустот. Пустоты присутствуют как внутри чехла, так и между композитной заготовкой и внутренней поверхностью втулки контейнера, в который та помещается. Начальная стадия деформации прессованием - распрессовка, в процессе которой в направлениях наименьшего сопротивления заготовка под влиянием силового воздействия пуансона уширяется и осаживается. При значении соотношения длины и поперечного сечения отдельно взятого прутка, значительно превышающим оптимальное, в отсутствие надежного контакта элементов как между собой, так и контакта элементов с чехлом, деформация почти аналогична продольному изгибу, что приводит к потере пластической устойчивости при деформации в матрице контейнера. Эта тенденция усиливается со снижением поперечного размера последних.
Известен способ изготовления композитных проводов, выбранный в качестве прототипа /2/, включающий формирование первичной композитной заготовки, содержащей наружную оболочку и осевой цилиндрический блок из пластичных материалов, герметизацию и вакуумирование первичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до получения прутка заданной формы и размера, резку прутка на мерные части, формирование вторичной композитной заготовки путем сборки нарезанных прутков в наружную оболочку из пластичного материала, герметизацию и вакуумирование вторичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до конечного размера провода, причем экструзию композитных заготовок проводят после предварительного горячего изостатического обжатия заготовок.
Изложенный способ изготовления позволяет получать качественные композитные провода с количеством волокон от 1000 и выше, а ограничением могут служить лишь возможности сборки такого количества прутков малого поперечного сечения. Смысл операции состоит в устранении пустот, возникающих при сборке составных заготовок. Устранение пустот в предварительно вакуумированных заготовках достигается за счет течения материала оболочки в условиях всестороннего сжатия в радиальном направлении. При этом необходимо, чтобы течение оболочки, например, из меди или сплава на основе меди не вызывало деформации арматуры, например, из ниобий-титанового сплава или ниобия. Последнее возможно, когда сопротивление деформации материала оболочки будет много меньше сопротивления деформации ниобий-титановых или ниобиевых стержней как в продольном по отношению к оси заготовки, так и в поперечном направлениях.
Однако максимальное отношение пределов текучести ниобий-титанового сплава или ниобия по отношению к меди или сплаву на основе меди можно получить при повышении температуры. Оптимальная температура обжатия находится в интервале температур от 550 до 650°С. Учитывая инерционность прогрева составной заготовки и растянутость во времени течения материала оболочки, время нахождения композитной заготовки при повышенных температурах может достигать нескольких часов. В этих условиях, несмотря на наличие диффузионного ниобиевого барьера, для сверхпроводников на основе ниобий-титанового сплава увеличивается возможность диффузионного взаимодействия между медью и сплавом, а для проводов на основе соединения типа А15 возникают условия преждевременного образования хрупкого соединения Nb3Sn, что в значительной мере ухудшает пластичность композитного материала и качество композитного провода.
Другим недостатком указанного способа изготовления композитных проводников является возможность получения разнотолщинности оболочки прессованного прутка. Процесс экструзии композитных заготовок вышеуказанным способом построен так, что размеры поперечного сечения обжатой заготовки предполагают ее помещение в контейнер пресса с некоторым зазором, что приводит к смещению центра последней по отношению к контейнеру пресса, а захоложенная оболочка в месте контакта с прессом приводит к неравномерной распрессовке.
Техническая задача настоящего изобретения заключается в обеспечении горячего уплотнения композитной заготовки перед экструзией, не связанного с дополнительным временем нагрева.
Поставленная задача решается так, что если в известном способе изготовления композитных проводов, включающего формирование первичной композитной заготовки, содержащей наружную оболочку и осевой цилиндрический блок из пластичных материалов, герметизацию и вакуумирование первичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до получения прутка заданной формы и размера, резку прутка на мерные длины, формирование вторичной композитной заготовки путем сборки нарезанных прутков в наружную оболочку из пластичного материала, герметизацию и вакуумирование вторичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до конечного размера провода, экструзию композитных заготовок проводят после предварительного горячего изостатического обжатия заготовок, то в предлагаемом способе обжатие композитных заготовок осуществляют путем запрессовки в контейнер перед экструзией, при этом суммарная площадь элементов композитной заготовки в ее поперечном сечении составляет 95-99% от площади поперечного сечения внутреннего пространства втулки контейнера, а заходная часть наружной оболочки композитной заготовки выполнена в виде переходной зоны, состоящей из цилиндрической части с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра втулки контейнера, и конусной части, причем объем пустот внутри композитной заготовки составляет 1-17% от объема внутреннего пространства наружной оболочки.
В частном случае реализации изобретения в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют медь, а в качестве осевого цилиндрического блока NbTi сплав.
В другом частном случае реализации изобретения в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют сплав на основе меди, а в качестве осевого цилиндрического блока NbTi сплав.
В другом частном случае реализации изобретения в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют медь, а в качестве осевого цилиндрического блока ниобий.
В другом частном случае реализации изобретения в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют сплав на основе меди, а в качестве осевого цилиндрического блока ниобий.
В другом частном случае реализации изобретения между материалом наружной оболочки композитной заготовки и осевым цилиндрическим блоком помещают втулку из ниобия.
Предлагаемая схема обжатия композитных заготовок включает следующую последовательность операций: загрузка в печь и нагрев композитной заготовки, выгрузка из печи и транспортировка к прессу, обжатие путем запрессовки в контейнер, выдавливание. Нагретая заготовка имеет размеры поперечного сечения, превышающие размеры внутреннего сечения втулки контейнера пресса на величину пустот, образовавшихся при сборке композита. Наружный диаметр рассчитывается таким образом, чтобы поперечное сечение составной заготовки составляло от 95 до 99% сечения контейнера. Нижний предел объема заготовки определяет устойчивый процесс распрессовки и прессования без потери устойчивости прутков. Верхний предел объема заготовки определяет радиальную деформацию оболочки в отсутствии продольной и гарантирует от переполнения контейнера.
Исходный объем пустот внутри композитной заготовки составляет 1-17% от объема внутреннего пространства наружной оболочки. Нижний предел определяет отсутствие необходимости в обжатии заготовки, а верхний предел определяет возможность равномерного обжатия всех составляющих заготовки.
Для равномерного помещения в контейнер пресса заходной конец композитной заготовки выполняют в виде комбинации цилиндрической части с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра втулки контейнера, и конусной части, высота которой может составлять от 10 до 70 мм, в зависимости от конструкции заготовки. Высота цилиндрической части определяется конструкцией пресса. Так, для горизонтальных прессов она минимальна и составляет высоту крышки, а для вертикальных прессов в случае крупных заготовок для надежной центровки она составляет заметную часть, но при этом объем этой цилиндрической части не превышает объема обрезной части переднего конца прессованного прутка.
Примеры конкретного выполнения
На фиг.1 представлены поперечное сечение триметаллической заготовки и фрагмент продольного сечения наружной оболочки. Сборка композитной заготовки выполнена путем помещения в наружную медную оболочку (1) прутка из NbTi сплава (2) и промежуточного диффузионного ниобиевого барьера (3). Наружная часть заходного конца наружной оболочки выполнена в виде комбинации цилиндрической (4) и конусной (5) частей. Площадь поперечного сечения исходных элементов композитной заготовки составляет 98,4% от площади поперечного сечения внутреннего пространства втулки контейнера (диаметр 95,0 мм). Объем пустот внутри чехла (наружной оболочки) после помещения стержня и барьера составил 2,8%.
На фиг.2 представлены поперечное сечение многоволоконной заготовки и фрагмент продольного сечения наружной оболочки. Сборка композитной заготовки из 2346 волокон (6) с центральным медным сердечником (7) осуществлена в оболочку (8), наружная часть заходного конца которой выполнена в виде комбинации цилиндрической (9) и конусной (10) частей. Композитная заготовка предназначена для выдавливания на вертикальном прессе из контейнера диаметром 130 мм, поэтому для фиксации крупной заготовки внутри втулки контейнера цилиндрическая часть выполнена удлиненной. Площадь поперечного сечения исходных элементов композитной заготовки составляет 97,5% от площади поперечного сечения внутреннего пространства втулки контейнера. Объем пустот внутри чехла (наружной оболочки) после помещения всех конструкционных элементов составил 12,0%.
Технический результат предложенного способа изготовления композитных проводов заключается в повышении их качества.
Источники информации
1. "Металловедение и технология сверхпроводящих материалов". Под ред. Фонера С., Шварца Б., США, 1981; Пер. с англ. М.: "Металлургия", 1987, стр.252-254, стр.317.
2. John D.Scudlere and Michael F.Murphy. SSC superconductor fabrication, Wire Journal International, Vol.25, No.1, 1992, pp 71-72.

Claims (6)

1. Способ изготовления композитных проводов, включающий формирование первичной композитной заготовки, содержащей наружную оболочку и осевой цилиндрический блок, герметизацию первичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до получения прутка заданной формы и размера, резку прутка на мерные длины, формирование вторичной композитной заготовки путем сборки нарезанных прутков в наружную оболочку, герметизацию вторичной композитной заготовки, обжатие, экструзию и последующую деформацию до конечного размера провода, отличающийся тем, что обжатие композитных заготовок осуществляют путем запрессовки в контейнер перед экструзией, при этом суммарная площадь элементов композитной заготовки в ее поперечном сечении составляет 95-99% от площади поперечного сечения внутреннего пространства втулки контейнера, а заходная часть наружной оболочки композитной заготовки выполнена в виде переходной зоны, состоящей из цилиндрической части с наружным диаметром, меньшим внутреннего диаметра втулки контейнера, и конусной части, причем объем пустот внутри композитной заготовки составляет 1-17% от объема внутреннего пространства наружной оболочки.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют медь, а в качестве осевого цилиндрического блока NbTi сплав.
3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют сплав на основе меди, а в качестве осевого цилиндрического блока NbTi сплав.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют медь, а в качестве осевого цилиндрического блока ниобий.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве материала наружной оболочки композитной заготовки используют сплавы на основе меди, а в качестве осевого цилиндрического блока ниобий.
6. Способ по любому из пп.2 и 3, отличающийся тем, что между материалом наружной оболочки композитной заготовки и осевым цилиндрическим блоком помещают втулку из ниобия.
RU2005103765/09A 2005-02-14 2005-02-14 Способ изготовления композитных проводов RU2285966C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103765/09A RU2285966C1 (ru) 2005-02-14 2005-02-14 Способ изготовления композитных проводов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2005103765/09A RU2285966C1 (ru) 2005-02-14 2005-02-14 Способ изготовления композитных проводов

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2005103765A RU2005103765A (ru) 2006-07-20
RU2285966C1 true RU2285966C1 (ru) 2006-10-20

Family

ID=37028485

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2005103765/09A RU2285966C1 (ru) 2005-02-14 2005-02-14 Способ изготовления композитных проводов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2285966C1 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464659C2 (ru) * 2007-03-29 2012-10-20 Лувата Эспоо Ой МНОГОКРАТНО СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ПРОВОД, СОДЕРЖАЩИЙ NbTi
RU2558753C1 (ru) * 2014-04-18 2015-08-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОЖИЛЬНОГО СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЯ Nb3Sn
RU2772800C1 (ru) * 2021-10-12 2022-05-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" Композитный высокопрочный термостойкий провод на основе алюминия

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2464659C2 (ru) * 2007-03-29 2012-10-20 Лувата Эспоо Ой МНОГОКРАТНО СТАБИЛИЗИРОВАННЫЙ КОМПОЗИТНЫЙ СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ПРОВОД, СОДЕРЖАЩИЙ NbTi
RU2558753C1 (ru) * 2014-04-18 2015-08-10 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Пермский национальный исследовательский политехнический университет" СПОСОБ ПРОИЗВОДСТВА МНОГОЖИЛЬНОГО СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЯ Nb3Sn
RU2772800C1 (ru) * 2021-10-12 2022-05-26 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский государственный университет" (СПбГУ)" Композитный высокопрочный термостойкий провод на основе алюминия

Also Published As

Publication number Publication date
RU2005103765A (ru) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10679775B2 (en) Fabrication of reinforced superconducting wires
JP6425673B2 (ja) Nb3Snを含有する超伝導線材のためのPITエレメントを有する半完成線材、及びこの半完成線材を製造する方法、並びに、半完成ケーブル、及び超電導線材又は超電導ケーブルを製造する方法
RU2507636C2 (ru) Металлическая сборка, заготовка для сверхпроводника, сверхпроводник и способ, пригодный для получения сверхпроводника
EP2838091B1 (en) Compound superconductive wire and method for manufacturing the same
US4778537A (en) Method of making a thermocouple and so-made thermocouple
CN116612930B (zh) 一种Nb3Sn超导线制备方法及超导线
RU2285966C1 (ru) Способ изготовления композитных проводов
US20070227623A1 (en) Method for producing a superconductive element
JP2006004684A (ja) 超電導線材の製造方法
JPH07120611B2 (ja) タンタルコンデンサー用リード線、このリード線を含むタンタルコンデンサー及び前記リード線の製造方法
JPH08180752A (ja) Nb3 Sn超電導線およびその製造方法
JP5164815B2 (ja) Nb3Sn超電導線材製造用前駆体およびNb3Sn超電導線材
RU171955U1 (ru) Сверхпроводящий композиционный провод на основе диборида магния
RU2547814C1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДНИКА МЕТОДОМ ВНУТРЕННЕГО ИСТОЧНИКА ОЛОВА
EP1569285B1 (en) Superconductive element containing Nb3Sn
CN114566326B (zh) 一种通过挤压成形获得复合包套铁基超导线带材的方法
CN111183494A (zh) 超导体的制造方法
RU2159474C1 (ru) Способ получения сверхпроводящих проводов на основе ниобий-титановых сплавов
RU170080U1 (ru) Сверхпроводящий композиционный провод на основе диборида магния
RU2647483C2 (ru) Способ получения длинномерного сверхпроводящего композиционного провода на основе диборида магния (варианты)
JPH07114842A (ja) NbTi系超電導ビレットの押出方法
JP3792604B2 (ja) Nb3Sn系超電導線の製造方法
RU96116402A (ru) Способ изготовления композитного сверхпроводника на основе соединения nb3sn
JP4728006B2 (ja) 粉末法Nb3Sn超電導線材の製造方法およびそのための複合部材
CN117894521A (zh) 一种黄铜增强型Nb3Sn超导线材及其制备方法