RU2367043C1 - Method of making multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy - Google Patents

Method of making multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy Download PDF

Info

Publication number
RU2367043C1
RU2367043C1 RU2008134180/09A RU2008134180A RU2367043C1 RU 2367043 C1 RU2367043 C1 RU 2367043C1 RU 2008134180/09 A RU2008134180/09 A RU 2008134180/09A RU 2008134180 A RU2008134180 A RU 2008134180A RU 2367043 C1 RU2367043 C1 RU 2367043C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cycle
niobium
plates
rolling
composite
Prior art date
Application number
RU2008134180/09A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Карпов (RU)
Михаил Иванович Карпов
Виктор Иванович Внуков (RU)
Виктор Иванович Внуков
Валерий Поликарпович Коржов (RU)
Валерий Поликарпович Коржов
Ирина Сергеевна Желтякова (RU)
Ирина Сергеевна Желтякова
Юрий Романович Колобов (RU)
Юрий Романович Колобов
Original Assignee
Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН
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 Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН filed Critical Учреждение Российской академии наук Институт физики твердого тела РАН
Priority to RU2008134180/09A priority Critical patent/RU2367043C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2367043C1 publication Critical patent/RU2367043C1/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

Abstract

FIELD: physics; conductors. ^ SUBSTANCE: invention relates to making composites with improved current-carrying capacity and can be used, particularly, for making superconducting magnet windings. According to the invention, the method of making multi-layer tape nanostructure composites based on a niobium-titanium alloy for composite superconductors involves multi-cycle rolling, each cycle of which involves assembling a packet from alternating plates of niobium and a niobium-titanium alloy, attaching the plates to each other into a packet through diffusion welding at temperature 800-900C and pressure 20-40 MPa for 0.5-3 hours, hot vacuum rolling and cold rolling. In the first cycle, the initial plates are components of the composite, and in the second and following cycles - plates, obtained from the previous cycle. To stabilise the superconductor before the last rolling cycle, the welded packet is put into a copper casing. Thickness of the copper casing is 3-25% of the thickness of the packet. ^ EFFECT: increased critical current density. ^ 2 cl, 2 tbl, 6 ex

Description

Изобретение относится к области создания новых функциональных материалов, а именно слоистых наноструктурных композиционных сверхпроводящих материалов на основе сплавов ниобия с высокой токонесущей способностью, и может быть использовано для создания обмоток сверхпроводящих магнитов.The invention relates to the field of creating new functional materials, namely layered nanostructured composite superconducting materials based on niobium alloys with high current-carrying capacity, and can be used to create windings of superconducting magnets.

Большой интерес представляют материалы, содержащие сплавы Nb-Ti и Nb-Zr. Многослойные плоские наноструктурные композиты на основе этих сплавов являются перспективными для создания сверхпроводящих материалов с высокой токонесущей способностью. В ленточном проводнике плоские параллельные сверхпроводящие слои, толщина которых составляет 10-100 нм и, поэтому, сравнима с длиной когерентности сверхпроводника, позволяют использовать эффект влияния протяженной плоской межслойной границы, параллельной внешнему магнитному полю, на пиннинг (закрепление) вихрей Абрикосова и, следовательно, величину критической плотности тока.Of great interest are materials containing Nb-Ti and Nb-Zr alloys. Multilayer flat nanostructured composites based on these alloys are promising for the creation of superconducting materials with high current-carrying capacity. In a ribbon conductor, plane parallel superconducting layers, the thickness of which is 10-100 nm and, therefore, comparable with the coherence length of the superconductor, allow us to use the effect of an extended flat interlayer boundary parallel to the external magnetic field on the pinning (fixing) of the Abrikosov vortices and, therefore, critical current density value.

Известен способ получения сверхпроводящих проводов на основе ниобий-титановых сплавов, включающий размещение в стакане из меди или сплава на основе меди заготовки из ниобий-титанового сплава, герметизацию, горячее выдавливание и холодную деформацию с получением прутка, резку прутка на мерные части, последующую сборку в стакане из меди или сплава на основе меди мерных прутков для получения в последней композитной заготовке требуемого числа ниобий-титановых волокон, проведение холодных деформаций, отжигов и заключительную деформацию, при этом прутки, размещаемые в последнюю композитную заготовку, предварительно деформируют в холодную с промежуточными отжигами при температуре 385-420oC в течение 10-100 ч, после чего последнюю сборку деформируют при комнатной температуре до величины суммарной деформации, достаточной для устранения всех имеющихся зазоров и еще не менее чем на 10%, затем проводят дополнительный отжиг при температурно-временных режимах, соответствующих режиму промежуточного отжига, и последующие холодные деформации с отжигами до получения провода требуемого сечения [патент РФ №2159474, МКИ H01B 13/00, опуб. 2000.11.20].A known method of producing superconducting wires based on niobium-titanium alloys, including placing in a glass of copper or an alloy based on copper a blank of niobium-titanium alloy, sealing, hot extrusion and cold deformation to obtain a bar, cutting the bar into measured parts, subsequent assembly into a cup of copper or an alloy based on copper of measuring rods to obtain the required number of niobium-titanium fibers in the last composite billet, carrying out cold deformations, annealing and final deformation, p This rods and placed last in the composite preform, preliminarily deformed in the cold with an intermediate annealing at a temperature of 385-420 o C during 10-100 hours, after which the final assembly is deformed at room temperature until total deformation value sufficient to eliminate all the clearances existing and not less than 10%, then additional annealing is carried out at temperature-time regimes corresponding to the intermediate annealing mode, and subsequent cold deformations with annealing to obtain the wire required cheniya [RF patent №2159474, IPC H01B 13/00, opub. 2000.11.20].

Однако этот способ не позволяет получать многослойные композитные сверхпроводящие материалы в виде лент.However, this method does not allow to obtain multilayer composite superconducting materials in the form of ribbons.

Известен способ получения многослойного композита [патент US 5,230,748, H01L 39/24, July 19, 1991 г.], в котором сверхпроводящие слои сплавов системы Nb-Ti-Zr-V-Hf-Ta на конечной стадии изготовления сверхпроводника получают путем диффузионного отжига композита из чередующихся слоев этих металлов или их сплавов, причем толщина нормальных и сверхпроводящих слоев, образовавшихся при отжиге должна быть менее 1000 нм.A known method of producing a multilayer composite [patent US 5,230,748, H01L 39/24, July 19, 1991], in which the superconducting layers of the alloys of the Nb-Ti-Zr-V-Hf-Ta system at the final stage of manufacturing a superconductor are obtained by diffusion annealing of the composite from alternating layers of these metals or their alloys, the thickness of the normal and superconducting layers formed during annealing should be less than 1000 nm.

Однако диффузионный отжиг, который требует достаточно высоких температур, усложняет процесс получения сверхпроводящего материала и, кроме того, требует решения вопроса о совместимости входящих в композит металлических составляющих.However, diffusion annealing, which requires sufficiently high temperatures, complicates the process of obtaining a superconducting material and, in addition, requires solving the issue of compatibility of the metallic components included in the composite.

Известен, принятый за прототип, способ изготовления многослойного ленточного наноструктурного композита на основе сверхпроводящего сплава ниобий-титан, содержащего чередующиеся слои ниобия и сплава ниобий-титан со средней толщиной каждого слоя 2,5 нм [Карпов М.И., Внуков В.И., Волков К.Г., Медведь Н.В., Ходос И.И., Абросимова Г.Е. «Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев». // “Материаловедение”, 2004, №1, с.48-53]. Способ включает многоцикловую прокатку, каждый цикл которой состоит из сборки пакета из пластин ниобия и сплава ниобий-титан, скрепление пакета с помощью заклепки, горячую вакуумную прокатку и холодную прокатку. В первом цикле исходными пластинами являлись компоненты композита, во втором и последующих циклах - пластины, полученные в предыдущем цикле. Вакуумную прокатку в каждом цикле проводили за 2 прохода с подогревом образцов до 900°С и суммарным обжатием 50%. После прокатки все образцы отжигали при 400°С в течение 3 часов для выделения дисперсных частиц α-фазы в слоях сплава Nb-50 мас.% Ti.Known, adopted as a prototype, a method of manufacturing a multilayer tape nanostructured composite based on a superconducting niobium-titanium alloy containing alternating layers of niobium and niobium-titanium alloy with an average thickness of each layer of 2.5 nm [Karpov MI, Vnukov VI , Volkov K.G., Medved N.V., Khodos I.I., Abrosimova G.E. "The possibilities of the vacuum rolling method as a method of producing multilayer composites with nanometric layer thicknesses." // “Material science”, 2004, No. 1, p. 48-53]. The method includes multi-cycle rolling, each cycle of which consists of assembling a package of niobium plates and a niobium-titanium alloy, fastening the package with rivets, hot vacuum rolling and cold rolling. In the first cycle, the initial plates were the components of the composite, in the second and subsequent cycles, the plates obtained in the previous cycle. Vacuum rolling in each cycle was carried out in 2 passes with heating the samples to 900 ° C and a total compression of 50%. After rolling, all samples were annealed at 400 ° C for 3 hours to isolate dispersed particles of the α phase in the layers of the Nb-50 alloy by weight of Ti.

Однако критическая плотность тока такого сверхпроводящего композита не удовлетворяет современным требованиям техники.However, the critical current density of such a superconducting composite does not satisfy modern technology requirements.

Предлагаемое изобретение решает задачу создания способа изготовления наноструктурного композита с высокой критической плотностью тока, способного нести большой суммарный ток.The present invention solves the problem of creating a method for manufacturing a nanostructured composite with a high critical current density, capable of carrying a large total current.

Поставленная задача достигается способом изготовления многослойных ленточных наноструктурных композитов на основе сплава ниобий-титан методом многоцикловой прокатки, каждый цикл которой включал сборку пакета из чередующихся пластин ниобия и сплава ниобий-титан, скрепление пластин между собой, горячую вакуумную прокатку и холодную прокатку. В первом цикле исходными пластинами были компоненты композита, а во втором и последующих циклах - пластины, полученные в предыдущем цикле. Новизна предлагаемого способа заключается в том, что скрепление пластин между собой в пакет осуществляют с помощью диффузионной сварки при температуре 800-900оС и давлении 20-40 МПа в течение 0,5-3 ч.The task is achieved by a method of manufacturing multilayer tape nanostructured composites based on a niobium-titanium alloy by the multi-cycle rolling method, each cycle of which included assembling a package of alternating niobium and niobium-titanium alloy plates, bonding the plates together, hot vacuum rolling and cold rolling. In the first cycle, the initial plates were the components of the composite, and in the second and subsequent cycles, the plates obtained in the previous cycle. The novelty of the proposed method lies in the fact that the fastening of the plates together in a package is carried out using diffusion welding at a temperature of 800-900 about C and a pressure of 20-40 MPa for 0.5-3 hours

Для стабилизации сверхпроводника перед последним циклом прокатки сваренный пакет помещают в медную оболочку. Толщина медной оболочки составляет 3-25% от толщины пакета.To stabilize the superconductor before the last rolling cycle, the welded bag is placed in a copper shell. The thickness of the copper shell is 3-25% of the thickness of the package.

Технический результат предлагаемого изобретения заключается в повышении критической плотностью тока многослойных ленточных наноструктурных композитов за счет повышения однородности толщин прокатываемых слоев, что является результатом снижения их волнообразности.The technical result of the invention is to increase the critical current density of multilayer tape nanostructured composites by increasing the uniformity of the thickness of the rolled layers, which is the result of a decrease in their undulation.

При исследовании микроструктуры поперечных сечений образцов композитов, вырезанных параллельно направлению прокатки, нами было установлено, что критическая плотность тока была тем выше, чем менее волнообразными были слои ниобия и слои сплава ниобий-титан. По аналогии с колебательными процессами для характеристики волнообразности слоистой структуры были взяты длина периода одной волны L и ее амплитуда A. Было также замечено, что в слоях с сильно выраженной волнообразностью (малые L и большие А) отмечались локальные уменьшения (вплоть до нуля) толщины слоев как ниобия, так и сплава ниобий-титан.When studying the microstructure of the cross sections of composite samples cut parallel to the rolling direction, we found that the critical current density was the higher, the less wavy the niobium layers and the niobium-titanium alloy layers. By analogy with vibrational processes, the wavelength of one wave L and its amplitude A were taken to characterize the undulation of the layered structure. It was also noted that in layers with a strongly pronounced undulation (small L and large A), local decreases (up to zero) of the layer thickness were noted both niobium and niobium-titanium alloy.

Наименее заметно волнообразность структуры проявлялась в том случае, когда прокатывался пакет, предварительно скрепленный с помощью диффузионной сварки, проводимой в заявляемых нами интервалах.The least noticeable undulating structure was manifested in the case when the package was rolled, pre-bonded using diffusion welding, carried out in the intervals declared by us.

При этом помещение его перед последним циклом прокатки в медную оболочку, заявляемой нами толщины, приводило к стабилизации многослойных ленточных наноструктурных композитов с высокой критической плотностью тока.At the same time, placing it before the last rolling cycle in a copper shell of the thickness declared by us led to stabilization of multilayer tape nanostructured composites with a high critical current density.

В таблице 1 приведены данные по изменению критической плотности тока у композитов с различным составом ниобий-титанового сплава, получаемых как по заявляемому способу, так и по способу-прототипу.Table 1 shows the data on the change in the critical current density of composites with different compositions of niobium-titanium alloy, obtained both by the present method and by the prototype method.

В таблице 2 приведены данные по изменению критической плотности тока получаемых композитов в зависимости от режимов скрепления пластин между собой с помощью диффузионной сварки.Table 2 shows the data on the change in the critical current density of the obtained composites depending on the modes of bonding the plates to each other using diffusion welding.

Приведенные ниже примеры подтверждают, но не ограничивают предлагаемое изобретение.The following examples confirm, but do not limit, the invention.

Пример 1.Example 1

Образцы многослойного ленточного наноструктурного композита в виде ленты шириной 30-40 мм и толщиной 0,3 мм получали как в прототипе методом многоцикловой прокатки. Каждый цикл состоял из четырех последовательных операций: сборки пакета из исходных пластин, скрепления пакета с помощью заклепки, горячей вакуумной прокатки, холодной прокатки. В первом цикле исходными пластинами являлись компоненты композита, во втором и последующих циклах - пластины, полученные в предыдущем цикле.Samples of a multilayer tape nanostructured composite in the form of a tape with a width of 30-40 mm and a thickness of 0.3 mm were obtained as in the prototype by the method of multi-cycle rolling. Each cycle consisted of four sequential operations: assembling the bag from the original plates, fastening the bag with rivets, hot vacuum rolling, and cold rolling. In the first cycle, the initial plates were the components of the composite, in the second and subsequent cycles, the plates obtained in the previous cycle.

Первая сборка композита Nb/(Nb-50 мас.% Ti) состояла из 20 слоев ниобия и 19 слоев сплава. Толщина исходных пластин ниобия и сплава была равна 0,3 мм. Холодную прокатку в каждом цикле заканчивали также на толщине 0,3 мм. В третьем цикле прокатку вели до достижения конечной толщины 0,15 мм. Вакуумную прокатку в каждом цикле проводили за 2 прохода с подогревом образцов до 900°С и суммарным обжатием 50%. В результате был получен композит, состоящий из 64000 слоев со средней толщиной слоев 2,5 нм.The first assembly of the Nb / (Nb-50 wt.% Ti) composite consisted of 20 layers of niobium and 19 layers of the alloy. The thickness of the initial plates of niobium and alloy was equal to 0.3 mm Cold rolling in each cycle was also completed at a thickness of 0.3 mm. In the third cycle, rolling was carried out until a final thickness of 0.15 mm was reached. Vacuum rolling in each cycle was carried out in 2 passes with heating the samples to 900 ° C and a total compression of 50%. The result was a composite consisting of 64,000 layers with an average layer thickness of 2.5 nm.

После прокатки все образцы отжигали при 400°С в течение 3 часов для выделения дисперсных частиц α-фазы в слоях сплава Nb-50 мас.% Ti.After rolling, all samples were annealed at 400 ° C for 3 hours to isolate dispersed particles of the α phase in the layers of the Nb-50 alloy by weight of Ti.

Критический ток измеряли при температуре жидкого гелия во внешнем магнитном поле до 7 Тл при двух его ориентациях: параллельно плоскости полученного композита (наноламината) и перпендикулярно транспортному току (в этом случае сила Лоренца, действующая на вихри Абрикосова, направлена перпендикулярно плоскости наноламината, и пиннинг на межслойной поверхности имеет место) и перпендикулярно плоскости наноламината и транспортному току (в этом случае пиннинг на межслойной поверхности отсутствует). Критическую плотность тока определяли отношением общего транспортного тока ко всей площади поперечного сечения композита.The critical current was measured at a temperature of liquid helium in an external magnetic field of up to 7 T with two orientations: parallel to the plane of the obtained composite (nanolaminate) and perpendicular to the transport current (in this case, the Lorentz force acting on the Abrikosov vortices is directed perpendicular to the plane of nanolaminate, and pinning to the interlayer surface takes place) and perpendicular to the plane of the nanolaminate and the transport current (in this case, there is no pinning on the interlayer surface). The critical current density was determined by the ratio of the total transport current to the entire cross-sectional area of the composite.

Структуру образцов изучали методом сканирующей электронной и трансмиссионной электронной микроскопии. Плоскость шлифов и фольг для этих исследований была параллельна направлению прокатки композита.The structure of the samples was studied by scanning electron and transmission electron microscopy. The plane of the sections and foils for these studies was parallel to the direction of rolling of the composite.

Микроструктура полученного композита характеризовалась такими значениями параметров волнообразности: L≈170 мкм, А≈10 мкм.The microstructure of the obtained composite was characterized by such values of the wave-like parameters: L≈170 μm, A≈10 μm.

Критическая плотность тока полученного композита составляет 30100 А/см2 в магнитном поле 6 Тл.The critical current density of the obtained composite is 30,000 A / cm 2 in a magnetic field of 6 T.

Пример 2.Example 2

То же, что в примере 1, только скрепление пластин между собой осуществляют с помощью диффузионной сварки. Диффузионную сварку осуществляли с использованием установки с индукционным нагревом при 850оС и давлении 25 МПа в течение 1 ч.The same as in example 1, only the bonding of the plates to each other is carried out using diffusion welding. Diffusion bonding was carried out using the apparatus of an induction heating at 850 ° C and a pressure of 25 MPa for 1 h.

Микроструктура полученного композита характеризовалась такими значениями параметров волнообразности: амплитуда А≈0.5 мкм, период L более 300 мкм.The microstructure of the obtained composite was characterized by such values of the wave-like parameters: amplitude A≈0.5 μm, period L more than 300 μm.

Критическая плотность тока полученного композита составляет 38000 А/см2 в магнитном поле 6 Тл.The critical current density of the resulting composite is 38,000 A / cm 2 in a magnetic field of 6 T.

Пример 3.Example 3

То же, что в примере 1, только в качестве ниобий-титанового сплава брали сплав состава Nb-30 мас.% Ti.The same as in example 1, only as a niobium-titanium alloy was taken an alloy of the composition Nb-30 wt.% Ti.

Микроструктура полученного композита характеризовалась такими значениями параметров волнообразности: L≈170 мкм, А≈10 мкм.The microstructure of the obtained composite was characterized by such values of the wave-like parameters: L≈170 μm, A≈10 μm.

Критическая плотность тока полученного композита составляет 40000 А/см2 в магнитном поле 6 Тл.The critical current density of the obtained composite is 40,000 A / cm 2 in a magnetic field of 6 T.

Пример 4.Example 4

То же, что в примере 3, только скрепление пластин между собой осуществляют с помощью диффузионной сварки. Диффузионную сварку осуществляли с использованием установки с индукционным нагревом при 850оС и давлении 25 МПа в течение 1 ч.The same as in example 3, only the bonding of the plates to each other is carried out using diffusion welding. Diffusion bonding was carried out using the apparatus of an induction heating at 850 ° C and a pressure of 25 MPa for 1 h.

Микроструктура полученного композита характеризовалась такими значениями параметров волнообразности: амплитуда А≈0.5 мкм, период L более 550 мкм.The microstructure of the obtained composite was characterized by such values of the wave-like parameters: amplitude A≈0.5 μm, period L more than 550 μm.

Критическая плотность тока полученного композита составляет 57200 А/см2 в магнитном поле 6 Тл.The critical current density of the resulting composite is 57200 A / cm 2 in a magnetic field of 6 T.

Данные по изменению критической плотности тока у композитов с различным составом ниобий-титанового сплава, получаемых как по заявляемому способу, так и по способу-прототипу приведены в таблице 1.Data on the change in the critical current density of composites with different compositions of niobium-titanium alloy obtained both by the present method and the prototype method are shown in table 1.

Как видно из приведенных примеров, скрепление пластин между собой, осуществляемое с помощью диффузионной сварки по предлагаемому способу, снижает волнообразность слоев и тем самым увеличивает критическую плотность тока.As can be seen from the above examples, the bonding of the plates together, carried out using diffusion welding according to the proposed method, reduces the undulation of the layers and thereby increases the critical current density.

Пример 5.Example 5

То же, что в примере 4, только скрепление пластин между собой осуществляют с помощью диффузионной сварки, проводимой при различных режимах. Данные по изменению критической плотности тока в зависимости от режимов скрепления пластин между собой с помощью диффузионной сварки приведены в таблице 2.The same as in example 4, only the bonding of the plates to each other is carried out using diffusion welding, carried out under various conditions. The data on the change in the critical current density depending on the modes of bonding the plates to each other using diffusion welding are shown in table 2.

Как видно из таблицы, оптимальными режимами диффузионной сварки являются: температура 800-900оС, давление 20-40 МПа, время 0,5-3 ч.As seen from the table that the optimal modes of diffusion welding are: temperature 800-900 ° C, pressure 20-40 MPa, time of 0.5-3 hours.

Пример 6.Example 6

Образцы многослойного ленточного наноструктурного композита в виде ленты шириной 30-40 мм и толщиной 0,15 мм получали методом многоцикловой прокатки. Каждый цикл состоял из четырех последовательных операций: сборки пакета из исходных пластин, скрепления пакета с помощью диффузионной сварки, горячей вакуумной прокатки, холодной прокатки. В первом цикле исходными пластинами являлись компоненты композита, во втором и последующих циклах - пластины, полученные в предыдущем цикле.Samples of a multilayer tape nanostructured composite in the form of a tape with a width of 30-40 mm and a thickness of 0.15 mm were obtained by the multi-cycle rolling method. Each cycle consisted of four sequential operations: assembling the bag from the original plates, fastening the bag using diffusion welding, hot vacuum rolling, and cold rolling. In the first cycle, the initial plates were the components of the composite, in the second and subsequent cycles, the plates obtained in the previous cycle.

Первая сборка композита Nb/(Nb-30 мас.% Ti) состояла из 16 слоев ниобия и 15 слоев сплава. Толщина исходных пластин ниобия и сплава была равна 0,3 мм. Холодную прокатку в каждом цикле заканчивали также на толщине 0,3 мм. Перед третьим циклом прокатки сваренный пакет помещали в медную оболочку, толщина которой равна 10% толщины пакета и прокатку вели до достижения конечной толщины 0,3 мм. Вакуумную прокатку в каждом цикле проводили за 2 прохода с подогревом образцов до 900°С и суммарным обжатием 50%. В результате был получен композит, состоящий из 28830 слоев ниобия и сплава ниобий-титан и двумя наружными слоями меди, в котором толщина каждого слоя сплава равнялась 5,9 нм.The first assembly of the Nb / (Nb-30 wt.% Ti) composite consisted of 16 layers of niobium and 15 layers of the alloy. The thickness of the initial plates of niobium and alloy was equal to 0.3 mm Cold rolling in each cycle was also completed at a thickness of 0.3 mm. Before the third rolling cycle, the welded bag was placed in a copper shell, the thickness of which is 10% of the thickness of the package and rolling was carried out until a final thickness of 0.3 mm was reached. Vacuum rolling in each cycle was carried out in 2 passes with heating the samples to 900 ° C and a total compression of 50%. The result was a composite consisting of 28,830 layers of niobium and a niobium-titanium alloy and two outer layers of copper, in which the thickness of each alloy layer was 5.9 nm.

Исследования влияния толщины медной оболочки на получение композита показали, что снижение толщины медной оболочки менее 3% от толщины пакета нецелесообразно, чтобы не ухудшать ее стабилизирующее действие. Повышение толщины медной оболочки более 25% от толщины пакета приводит к неоправданному увеличению нетоконесущей площади поперечного сечения, т.е. к снижению критической плотности тока.Studies of the effect of the thickness of the copper shell on the preparation of the composite showed that a decrease in the thickness of the copper shell of less than 3% of the thickness of the packet is impractical so as not to impair its stabilizing effect. An increase in the thickness of the copper shell of more than 25% of the thickness of the packet leads to an unjustified increase in the non-bearing cross-sectional area, i.e. to reduce the critical current density.

Как видно из приведенных примеров, изготовление многослойного ленточного наноструктурного композита на основе сверхпроводящего сплава ниобий-титан предлагаемым способом приводит к увеличению критической плотности тока за счет снижения параметров волнообразности слоев.As can be seen from the above examples, the manufacture of a multilayer tape nanostructured composite based on the superconducting niobium-titanium alloy by the proposed method leads to an increase in the critical current density due to a decrease in the wave-like parameters of the layers.

Таблица 1Table 1 № п/пNo. p / p Состав ниобий-титанового сплаваComposition of niobium-titanium alloy Способ-прототип: скрепление пакета заклепкойPrototype method: rivet the package Заявляемый способ: скрепление пакета диффузионной сваркойThe inventive method: fastening the package by diffusion welding Параметры волнообразности слоевParameters of wave-like layers Показатели критической плотности тока при 6 Тл, А/см2 The critical current density at 6 T, A / cm 2 Параметры волнообразности слоевParameters of wave-like layers Показатели критической плотности тока при 6 Тл, А/см2 The critical current density at 6 T, A / cm 2 1one 2525 А≈10 мкм
L=170 мкм
A≈10 μm
L = 170 μm
3970039700 А≈0,5 мкм
L>500 мкм
A≈0.5 μm
L> 500 μm
5600056000
22 30thirty А≈10 мкм
L=170 мкм
A≈10 μm
L = 170 μm
4000040,000 А≈0,5 мкм
L>500 мкм
A≈0.5 μm
L> 500 μm
5720057200
33 4040 А≈10 мкм
L=170 мкм
A≈10 μm
L = 170 μm
4050040500 А≈0,5 мкм
L>500 мкм
A≈0.5 μm
L> 500 μm
5700057000
4four 50fifty А≈10 мкм
L=170 мкм
A≈10 μm
L = 170 μm
3012030120 А≈0,5 мкм
L>300 мкм
A≈0.5 μm
L> 300 μm
3800038000
55 5555 А≈10 мкм
L=170 мкм
A≈10 μm
L = 170 μm
2540025,400 А≈0,5 мкм
L>300 мкм
A≈0.5 μm
L> 300 μm
3600036000

Таблица 2table 2 № п/пNo. p / p Режимы скрепления пластин между собой с помощью диффузионной сваркиModes of fastening plates together using diffusion welding Показатели критической плотности тока при 6 Тл, А/см2 The critical current density at 6 T, A / cm 2 Температура, оСTemperature, о С Давление, МПаPressure, MPa Время, часTime hour 1one 750750 15fifteen 0,30.3 Соединения нетNo connection 22 800800 20twenty 0,50.5 5760057600 33 850850 30thirty 1,51,5 5700057000 4four 900900 4040 33 5650056500 55 950950 4545 3,53,5 Взаимная диффузия между слоями Cross diffusion between layers

Claims (2)

1. Способ изготовления многослойного ленточного наноструктурного композита на основе сверхпроводящего сплава ниобий-титан, включающий многоцикловую прокатку, каждый цикл которой состоит из сборки пакета из плоских параллельных плоскости композита чередующихся пластин ниобия и сплава ниобий-титан, скрепление пластин между собой с последующими горячей вакуумной и холодной прокатками, причем в первом цикле исходными пластинами являются компоненты композита, а во втором и последующих циклах - пластины, полученные в предыдущем цикле, отличающийся тем, что скрепление пластин между собой осуществляют с помощью диффузионной сварки при температуре 800-900°С и давлении 20-40 МПа в течение 0,5-3 ч.1. A method of manufacturing a multilayer tape nanostructured composite based on a niobium-titanium superconducting alloy, including multi-cycle rolling, each cycle of which consists of assembling a packet of plane plates parallel to the composite plane of alternating niobium and niobium-titanium alloys, bonding the plates together followed by hot vacuum and cold rolling, moreover, in the first cycle, the initial plates are the components of the composite, and in the second and subsequent cycles, the plates obtained in the previous cycle are excellent sistent with the fact that the bond between the plates is carried out by means of diffusion bonding at a temperature of 800-900 ° C and a pressure of 20-40 MPa for 0.5-3 hours. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что перед последним циклом прокатки сваренный пакет помещают в медную оболочку с толщиной стенок 3-25% от толщины пакета. 2. The method according to claim 1, characterized in that before the last rolling cycle, the welded bag is placed in a copper shell with a wall thickness of 3-25% of the thickness of the bag.
RU2008134180/09A 2008-08-21 2008-08-21 Method of making multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy RU2367043C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134180/09A RU2367043C1 (en) 2008-08-21 2008-08-21 Method of making multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2008134180/09A RU2367043C1 (en) 2008-08-21 2008-08-21 Method of making multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2367043C1 true RU2367043C1 (en) 2009-09-10

Family

ID=41166738

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2008134180/09A RU2367043C1 (en) 2008-08-21 2008-08-21 Method of making multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2367043C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680992C2 (en) * 2016-02-19 2019-03-01 Дмитрий Дмитриевич Кожевников High-strength refractory composite (hrc) and method for manufacture thereof

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
КАРПОВ М.И. и др. Возможности метода вакуумной прокатки как способа получения многослойных композитов с нанометрическими толщинами слоев. «Материаловедение», 2004, №1, с.48-53. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2680992C2 (en) * 2016-02-19 2019-03-01 Дмитрий Дмитриевич Кожевников High-strength refractory composite (hrc) and method for manufacture thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3949960B2 (en) Encapsulated ceramic superconductor
US8093715B2 (en) Enhancement of thermal interface conductivities with carbon nanotube arrays
US9972423B2 (en) Reinforced superconducting wire and method for manufacturing the same
JP4481584B2 (en) Composite sheath MgB2 superconducting wire and method for manufacturing the same
KR20090044236A (en) Superconductor tape with stabilizer and method thereof
US20050174202A1 (en) Superconducting wire material and method for preparation thereof, and superconducting magnet using the same
CN107354415B (en) A kind of method preparing excellent thermoelectricity capability alloy and excellent thermoelectricity capability alloy
RU2367043C1 (en) Method of making multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy
JP5400416B2 (en) Superconducting wire
US10128428B2 (en) Ternary molybdenum chalcogenide superconducting wire and manufacturing thereof
JP2008066168A (en) Mgb2 superconducting wire rod and its manufacturing method
JP2009117202A (en) Superconductive tape, manufacturing method thereof, coil, and magnet
US6699821B2 (en) Nb3Al superconductor and method of manufacture
Hamid et al. Mechanical and superconducting properties of nanosize MgO added dip-coated Bi2Sr2CaCu2O8 superconducting tape
RU2367042C1 (en) Multi-layer tape nanostructure composite based on superconducting niobium-titanium alloy
US20080274371A1 (en) Composite substrates for high temperature superconductors having improved properties
JP4723306B2 (en) Manufacturing method of Nb3Al-based superconducting wire, primary composite material for manufacturing Nb3Al-based superconducting wire and manufacturing method thereof, and multi-core composite material for manufacturing Nb3Al-based superconducting wire
RU2436199C1 (en) METHOD TO MANUFACTURE COMPOSITE SUPERCONDUCTING TAPE BASED ON Nb3Sn COMPOUND
JPH0285327A (en) Production of formed product of difficult-to-work alloy
JP4142770B2 (en) NbTi superconducting multilayer rolled plate and method for producing the same
Nishi et al. An improved H2-gas pressure operated LaNi5 powder-dispersed polyurethane/titanium 2-layer actuator with reversible giant and rapid expansion by hydrogenation
RU2436197C1 (en) COMPOSITE SUPERCONDUCTING TAPE BASED ON Nb3Sn COMPOUND
JP3948291B2 (en) Nb3Al compound superconducting wire and method for producing the same
RU2441300C1 (en) METHOD TO MANUFACTURE COMPOSITE SUPERCONDUCTING TAPE BASED ON Nb3Sn COMPOUND
JP2893039B2 (en) Method of manufacturing superconducting three-layer foil material

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20130822