WO2019132698A1 - ЗАГОТОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ Nb3Sn - Google Patents

ЗАГОТОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ Nb3Sn Download PDF

Info

Publication number
WO2019132698A1
WO2019132698A1 PCT/RU2017/001000 RU2017001000W WO2019132698A1 WO 2019132698 A1 WO2019132698 A1 WO 2019132698A1 RU 2017001000 W RU2017001000 W RU 2017001000W WO 2019132698 A1 WO2019132698 A1 WO 2019132698A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
alloy
niobium
fibers
copper
composite wire
Prior art date
Application number
PCT/RU2017/001000
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Ильдар Мансурович АБДЮХАНОВ
Максим Викторович АЛЕКСЕЕВ
Анастасия Сергеевна ЦАПЛЕВА
Руслан Теймурович АЛИЕВ
Евгений Андреевич ЗУБОК
Мария Владимировна КРЫЛОВА
Виктор Иванович ПАНЦЫРНЫЙ
Александр Геннадьевич СИЛАЕВ
Сергей Михайлович ЗЕРНОВ
Original Assignee
Акционерное Общество "Твэл"
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 Акционерное Общество "Твэл" filed Critical Акционерное Общество "Твэл"
Priority to PCT/RU2017/001000 priority Critical patent/WO2019132698A1/ru
Priority to CH01462/18A priority patent/CH714698B1/de
Priority to EP17936483.1A priority patent/EP3745428B1/en
Priority to RU2020119806A priority patent/RU2741783C1/ru
Publication of WO2019132698A1 publication Critical patent/WO2019132698A1/ru

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines
    • H01B12/02—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines characterised by their form
    • H01B12/10—Multi-filaments embedded in normal conductors
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0184—Manufacture or treatment of devices comprising intermetallic compounds of type A-15, e.g. Nb3Sn
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Definitions

  • the invention relates to the field of electrical engineering when creating long composite wires based on superconducting compounds for the manufacture of electrical products.
  • niobium alloy fibers as a material from 1-2 May. % titanium leads to a sharp decrease in the deformability of composite billets and multiple breaks on the stage of drawing a composite billet to get the wire of the desired cross section.
  • Known superconducting composite wire made by the method including the formation of a composite billet of superconductor containing single fibers of niobium and Nb-Ti alloy, which are placed in a matrix of copper or copper alloy, a source of tin, diffusion barrier and a copper coating, where the primary composite preform of a single fiber is formed from a large number (more than 19) of rods from niobium and from Nb-Ti alloy, moreover, the amount of titanium in relation to niobium in terms of all fiber is wish to set up 0.5 to 5 wt. %, each mentioned primary composite preform of a single fiber is made with a coating of copper alloy.
  • the task is to obtain a blank for the manufacture of superconducting composite wire based on Nb 3 Sn with a high current-carrying capacity for use in various magnetic systems with fields above 12 T.
  • the technical result is to provide a high current carrying capacity in a superconducting composite wire based on Nb 3 Sn in magnetic fields with induction above 12 T.
  • niobium - containing the rod is a composite containing a matrix of niobium or its alloy, reinforced with fibers and from Nb-Ti alloy, which are located at a distance of at least one average fiber size of the Nb-Ti alloy to the border with the copper-containing sheath and the distance between which is at least one average fiber size from the Nb-Ti alloy.
  • the niobium-containing rod is made of a sleeve of niobium or its alloy, in the center of which is a cylindrical rod of niobium or its alloy, and fibers of niobium or its alloy and fibers of Nb-Ti alloy placed between the sleeve and the cylindrical rod .
  • the niobium-containing rod is made of a cylindrical rod made of niobium or its alloy with openings for fibers made of Nb-Ti alloy.
  • the niobium-containing rod is made of a plurality of fibers of niobium or its alloy and fibers of Nb-Ti alloy. In a particular embodiment, the niobium-containing rod is made of a plurality of niobium fibers or its alloy and fibers of Nb-Ti alloy located inside the case of niobium or its alloy.
  • copper rods - aggregates are placed between the copper-containing sheath and the multitude of fibers of niobium or its alloy and fibers of Nb-Ti alloy.
  • the fibers of niobium or its alloy and the fibers of Nb-Ti alloy are the same size.
  • the niobium-containing rod is made of a central cylindrical rod made of niobium or its alloy located in the center, around which the fibers of niobium or its alloy and the fiber of the Nb-Ti alloy are placed.
  • the fibers made of niobium or its alloy and the fibers made of Nb-Ti alloy have a multifaceted, for example, triangular, quadrangular, hexagonal, cross-section.
  • the fibers of niobium or its alloy and the fibers of the alloy Nb-Ti have a circular cross-section.
  • a niobium-containing rod in the construction of which in a matrix made of niobium or its alloy Nb-Ti alloy fibers, are located at a distance of at least one average fiber size of the Nb-Ti alloy to the border with the copper-containing sheath and the distance between which is At least one medium-sized fiber made of Nb-Ti alloy provides uniform titanium doping of the superconducting layer during the diffusion annealing process. Due to this, the described construction of a niobium-containing rod ensures high current-carrying capacity of a superconducting composite Nb 3 Sn wire.
  • the presence of niobium or its alloy between the fibers of the Nb-Ti alloy and the copper-containing sheath makes it possible to avoid the formation of intermetallic compounds of the titanium-copper system, which allows to obtain a high current-carrying capacity of a superconducting composite wire
  • niobium - containing rod structures consisting of a sleeve of niobium or its alloy, in the center of which there is a cylindrical rod of niobium or its alloy, and fibers of niobium or its alloy and fibers of Nb-Ti alloy, located between the sleeve and the cylindrical rod, as well as from a cylindrical rod made of niobium or its alloy with openings for fibers made of Nb-Ti alloy, allows to place the fibers of Nb-Ti alloy at a distance of at least one average size of these fibers to the border with the copper-containing sheath and get into sokuyu current-carrying capacity of superconducting composite wire.
  • niobium - containing a rod of a variety of fibers from niobium or its alloy and fibers from an Nb-Ti alloy, as well as using copper rods aggregates, and covers from niobium or its alloy allows you to place the fibers of the Nb-Ti alloy in such a way as to obtain a minimally Cu / Nb boundary and allows to obtain a high current-carrying capacity of the superconducting composite wire.
  • a strongly branched Cu / Nb interface non-uniform doping of the superconducting layer with titanium is possible, which leads to the appearance of regions with different current-carrying capacity inside the superconductor. This, in turn, can lead to a decrease in the critical current of the entire superconductor.
  • FIG. 1 shows the cross-section of the workpiece.
  • Each billet contains a copper case 1, inside of which is located a copper-containing matrix 2, in the center of which is placed a bar 3 containing tin, around which there is a multitude of niobium containing rods 4 in the copper-containing sheath 5, while the copper-containing matrix is surrounded by a diffusion barrier 6.
  • FIG. 2 shows a cross section of a niobium-containing rod 4 in a copper-containing sheath 5.
  • the niobium-containing rod 4 is a composite, where the matrix 7 of niobium or its alloy is reinforced with fibers 8 of the Nb-Ti alloy, which are located at least one medium-sized fiber to the border with the copper-containing sheath 5 and the distance between which is at least one average fiber size.
  • FIG. 3 - 8 various designs of a niobium-containing bar 4 in a copper-containing shell 5 are presented.
  • niobium-containing rod 4 is made of a cylindrical rod 9 of niobium or its alloy located in the center of the sleeve 10 of niobium or its alloy and fibers 11 of niobium or its alloy and fibers 8 of alloy Nb -Ti, located between the sleeve 10 and the cylindrical rod 9.
  • the niobium-containing rod 4 is made of a variety of fibers 11 from niobium or its alloy and fibers 8 from an alloy of Nb-Ti.
  • the niobium-containing rod 4 is made of a plurality of niobium fibers 11 or its alloy and 8 fibers of an Nb-Ti alloy located inside the case 12 of niobium or its alloy.
  • the niobium-containing rod 4 is made of a cylindrical rod 14 made of niobium or its alloy with openings for fibers 8 of an alloy of Nb-Ti.
  • the technology for producing the inventive blank for the manufacture of superconducting composite wire based on Nb 3 Sn consists in placing a copper-containing matrix inside the copper case, in the center of which is a rod containing tin, around which there are many niobium-containing rods in the copper-containing sheath.
  • the copper containing the matrix is placed in the diffusion barrier.
  • niobium-containing rod in a copper-containing sheath rods of NT47 alloy in the amount of 24 pcs.
  • hexagonal cross-section with the size of "turnkey" 2.7 mm was placed in a matrix of niobium, representing the rods of niobium brand NbM in the amount of 889 pcs.
  • hexagonal cross-section with a “turnkey” size of 2.7 mm with each bar of NT 47 alloy located at a distance of 3 medium bar sizes to the border with a copper shell of size 0100.5x89 mm, the distance between adjacent HT47 bars was 2-3 medium bar size.
  • the resulting billet was extruded on a hydraulic PA-653 pipe press from a container with a working sleeve diameter of 100 mm into a bar with a diameter of 34 mm.
  • the extruded bar was deformed to a hexagon with a “turnkey” size of 2.48 mm.
  • the resulting hex bars were cut into dimensional parts.
  • the obtained dimensional parts of hexagonal rods were placed in a copper matrix, in the center of which a tin bar was placed.
  • the copper matrix with the dimensional parts of the hexagonal rods placed in it was enclosed in a niobium diffusion barrier and a copper case.
  • the blank was dragged up to the “turnkey” size of 3.8 mm.
  • the use of the claimed blank allows to obtain a superconducting composite wire with a high current-carrying capacity.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

Изобретение относится к области электротехники при создании длинномерных композиционных проводов на основе сверхпроводящих соединений, предназначенных для изготовления электротехнических изделий. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn состоит из медного чехла, внутри которого расположена медьсодержащая матрица, в центре которой размещен пруток, содержащий олово, вокруг которого расположено множество ниобий-содержащих прутков в медьсодержащей оболочке, при этом медьсодержащая матрица окружена диффузионным барьером, причем ниобий-содержащий пруток представляет собой композит, содержащий матрицу из ниобия или его сплава, армированную волокнами из сплава Nb-Ti, которые расположены на расстоянии не менее одного среднего размера волокна сплава Nb-Ti до границы с медьсодержащей оболочкой и расстояние, между которыми составляет не менее одного среднего размера волокна из сплава Nb-Ti. Техническим результатом является обеспечение высокой токонесущей способности в сверхпроводящем композиционном проводе на основе Nb3Sn в магнитных полях с индукцией выше 12 Тл.

Description

Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к области электротехники при создании длинномерных композиционных проводов на основе сверхпроводящих соединений, предназначенных для изготовления электротехнических изделий.
ПРЕДШЕСТВУЮЩИЙ УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Наиболее сложной проблемой при изготовлении сверхпроводящих проводов на основе Nb3Sn является выбор конструкции и технологии формирования сверхпроводящих материалов. Это соединение имеет сравнительно низкие механические свойства, что существенно ограничивает возможность использования традиционных методов деформации и затрудняет получение таких сверхпроводящих изделий, как проволока или лента, которые в первую очередь нужны для технического использования. Кроме этого, современное развитие устройств физики высоких энергий требует создания сверхпроводящих материалов со все более высокой токонесущей способностью в магнитных полях более 12 Тл.
Показано, что легирование материала ниобиевых волокон титаном в количестве от 1 до 2 масс.% приводит к существенному увеличению плотности критического тока многоволоконных сверхпроводников на основе соединения Nb3Sn [«Superconducting critical temperatures, critical magnetic fields, lattice parameters, and chemical compositions of“bulk” pure and alloyed Nb3Sn produced by the bronze process» M. Suenaga, et al - J. Appl. Phys. 59, 840 (1986), « Effects of titanium addition to the niobium cores of the multifilamentary Nb3Sn superconductors», T. Asano., Y. Iljima, K. Itoh, K. Tachikawa - J. Jap. Metals, v.47, JV 12, pp. 1115-1122, 1983]. Использование в качестве материала волокон сплава ниобия с 1-2 мае. % титана приводит к резкому снижению деформируемости композиционных заготовок и множественным обрывам на стадии волочения композиционной заготовки для получения провода нужного поперечного сечения.
Для получения композиционных Nb3Sn сверхпроводников разрабатывают различные конструкции заготовок, позволяющие получить длинномерные сверхпроводники с необходимой токонесущей способностью.
Известна заготовка для сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn, представляющая собой множество биметаллических прутков Cu/Nb и прутков из сплава Nb-47% Ti, размещенных вокруг сердечника, состоящего из олова, расположенного внутри медной матрицы [«Advances in Nb3Sn Strand for Fusion and Particle Accelerator Applications», Jeffrey A. Parrell, Michael B. Field, Youzhu Zhang, and S. Hong, IEEE Transaction on applied superconductivity, vol. 15, Ne 2, 2005]. При изготовлении таких сверхпроводящих проводов возможно образование хрупкого интерметаллида Ti2Cu, присутствие которого снижает деформируемость композиционной заготовки и может приводить к ее обрывности. Кроме того, расположение прутков из сплава Nb-47% Ti вокруг сердечника олова может приводить к неравномерному легированию сверхпроводящего слоя, что приведет к снижению токонесущей способности всего сверхпроводящего провода.
Известен сверхпроводящий композиционный провод, изготовленный по способу (RU 2546136, опубл. 2015г), включающему формирование композиционной заготовки сверхпроводника, содержащей единичные волокна из ниобия и из сплава Nb-Ti, которые размещены в матрице из меди или медного сплава, источник олова, диффузионный барьер и медное покрытие, где первичную композиционную заготовку единичного волокна формируют из большого количества (более 19) прутков из ниобия и из сплава Nb-Ti, причем количество титана по отношению к ниобию в пересчете на все волокно составляет от 0,5 до 5 масс. %, каждая упомянутая первичная композиционная заготовка единичного волокна выполнена с покрытием из медного сплава. В данном способе изготовления сверхпроводника не описывается взаимное расположение прутков из ниобия и сплава Nb-Ti в заготовке, что имеет ключевое значение. Если прутки из сплава Nb-Ti будут расположены на границе с медным покрытием, то в процессе термообработок при изготовлении провода образуется хрупкий интерметаллид Ti2Cu. Присутствие этого соединения внутри сложного композиционного провода будет препятствовать образованию равномерного мелкозеренного сверхпроводящего слоя, а также может привести к снижению пластических характеристик и обрывности на стадии волочения. Образование Ti2Cu приведет к снижению содержания титана в сверхпроводящем слое и, как следствие, к снижению его токонесущей способности.
Наиболее близким к предлагаемому техническому решению является заготовка для получения сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn (ЕР 2717340, опубл. 2014г), состоящая из медьсодержащей матрицы, в центре которой размещен пруток, содержащий олово, вокруг которого расположено множество ниобий-содержащих прутков в медьсодержащей оболочке, медного чехла и диффузионного барьера, причем медьсодержащая матрица и медьсодержащая оболочка содержат олово.
При изготовлении указанных заготовок сверхпроводящего провода в процессе промежуточных операций, например, горячего прессования, могут образовываться интерметаллические соединения ниобия с оловом на границе ниобий - содержащего прутка с медьсодержащей оболочкой. При дальнейшем волочении такой заготовки эти соединения будут являться концентраторами напряжений и приводить к разрушению элементов и провода в целом. Также образование несверхпроводящих интерметаллидных соединений на границе ниобий-содержащих прутков с оболочкой будет препятствовать образованию сверхпроводящего соединения Nb3Sn и снижать токонесущую способность сверхпроводящего провода в целом. РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей является получение заготовки для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn с высокой токонесущей способностью для использования в различных магнитных системах с полями выше 12 Тл.
Техническим результатом является обеспечение высокой токонесущей способности в сверхпроводящем композиционном проводе на основе Nb3Sn в магнитных полях с индукцией выше 12 Тл.
Технический результат достигается в заготовке для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn, состоящая из медного чехла, внутри которого расположена медьсодержащая матрица, в центре которой размещен пруток, содержащий олово, вокруг которого расположено множество ниобий- содержащих прутков в медьсодержащей оболочке, при этом медьсодержащая матрица окружена диффузионным барьером, причем ниобий - содержащий пруток представляет собой композит, содержащий матрицу из ниобия или его сплава, армированную волокнами из сплава Nb-Ti, которые расположены на расстоянии не менее одного среднего размера волокна сплава Nb-Ti до границы с медьсодержащей оболочкой и расстояние, между которыми составляет не менее одного среднего размера волокна из сплава Nb-Ti.
В частном варианте исполнения ниобий-содержащий пруток выполнен из втулки из ниобия или его сплава, в центре которой расположен цилиндрический стержень из ниобия или его сплава, и волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti, размещенных между втулкой и цилиндрическим стержнем.
В частном варианте исполнения ниобий-содержащий пруток выполнен из цилиндрического стержня из ниобия или его сплава с отверстиями для волокон из сплава Nb-Ti.
В частном варианте исполнения ниобий-содержащий пруток выполнен из множества волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti. В частном варианте исполнения ниобий-содержащий пруток выполнен из множества волокон ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti, расположенных внутри чехла из ниобия или его сплава.
В частном варианте исполнения между медьсодержащей оболочкой и множеством волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti размещены медные прутки - заполнители.
В частном варианте исполнения волокна из ниобия или его сплава и волокна из сплава Nb-Ti имеют одинаковый размер.
В частном варианте исполнения ниобий-содержащий пруток выполнен из центрального цилиндрического стержня из ниобия или его сплава, расположенного в центре, вокруг которого размещены волокна из ниобия или его сплава и волокна сплава Nb-Ti.
В частном варианте исполнения волокна из ниобия или его сплава и волокна из сплава Nb-Ti имеют многогранное, например, треугольное, четырехугольное, шестиугольное, поперечное сечение.
В частном варианте исполнения волокна из ниобия или его сплава и волокна из сплава Nb-Ti имеют круглое поперечное сечение.
Таким образом, применение ниобий-содержащего прутка, в конструкции которого в матрице из ниобия или его сплава волокна из сплава Nb-Ti, расположены на расстоянии не менее одного среднего размера волокна сплава Nb-Ti до границы с медьсодержащей оболочкой и расстояние, между которыми составляет не менее одного среднего размера волокна из сплава Nb-Ti., обеспечивают равномерное легирование титаном сверхпроводящего слоя в процессе диффузионного отжига. Благодаря этому описанная конструкция ниобий-содержащего прутка обеспечивает получение высокой токонесущей способности сверхпроводящего композиционного Nb3Sn провода. При этом наличие ниобия или его сплава между волокнами из сплава Nb-Ti и медьсодержащей оболочкой позволяет избежать образования интерметаллидных соединений системы титан - медь, что позволяет получить высокую токонесущую способность сверхпроводящего композиционного провода
Использование конструкций ниобий - содержащего прутка, состоящих из втулки из ниобия или его сплава, в центре которой расположен цилиндрический стержень из ниобия или его сплава, и волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti, размещенных между втулкой и цилиндрическим стержнем, а также из цилиндрического стержня из ниобия или его сплава с отверстиями для волокон из сплава Nb-Ti позволяет разместить волокна из сплава Nb-Ti на расстоянии не менее одного среднего размера этих волокон до границы с медьсодержащей оболочкой и получить высокую токонесущую способность сверхпроводящего композиционного провода.
Изготовление ниобий - содержащего прутка из множества волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti, а также при использовании медных прутков заполнителей, и чехлов из ниобия или его сплава позволяет разместить волокна сплава Nb-Ti таким образом, чтобы получить минимально разветвленную границу Cu/Nb и позволяет получить высокую токонесущую способность сверхпроводящего композиционного провода. При сильно разветвленной границе Cu/Nb возможно неравномерное легирование сверхпроводящего слоя титаном, что ведет к возникновению внутри сверхпроводника областей с различной токонесущей способностью. Это, в свою очередь, может привести к снижению критического тока всего сверхпроводника.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Предлагаемое изобретение поясняется чертежами.
На фиг. 1 представлено поперечное сечение заготовки. Каждая заготовка содержит медный чехол 1, внутри которого расположена медьсодержащая матрица 2, в центре которой размещен пруток 3, содержащий олово, вокруг которого расположено множество ниобий- содержащих прутков 4 в медьсодержащей оболочке 5, при этом медьсодержащая матрица окружена диффузионным барьером 6.
На фиг. 2 представлено поперечное сечение ниобий-содержащего прутка 4 в медьсодержащей оболочке 5. Ниобий-сод ержащий пруток 4 представляет собой композит, где матрица 7 из ниобия или его сплава армирована волокнами 8 сплава Nb-Ti, которые расположены на расстоянии не менее одного среднего размера волокна до границы с медьсодержащей оболочкой 5 и расстояние, между которыми составляет не менее одного среднего размера волокна.
На фиг. 3 - 8 представлены различные конструктивные исполнения ниобий-содержащего прутка 4 в медьсодержащей оболочке 5.
В частном варианте исполнения (фиг. 3) ниобий-со держащий пруток 4 выполнен из цилиндрического стержня 9 из ниобия или его сплава, расположенного в центре втулки 10 из ниобия или его сплава и волокон 11 из ниобия или его сплава и волокон 8 из сплава Nb-Ti, расположенных между втулкой 10 и цилиндрическим стержнем 9.
В частном варианте исполнения (фиг. 4) ниобий-содержащий пруток 4 выполнен из множества волокон 11 из ниобия или его сплава и волокон 8 из сплава Nb-Ti.
В частном варианте исполнения (фиг. 5) ниобий-содержащий пруток 4 выполнен из множества волокон 11 ниобия или его сплава и волокон 8 из сплава Nb-Ti, расположенных внутри чехла 12 из ниобия или его сплава.
В частном варианте исполнения (фиг. 6) между медьсодержащей оболочкой 5 и множеством волокон 1 1 из ниобия или его сплава и волокон 8 из сплава Nb-Ti размещены медные прутки - заполнители 13.
В частном варианте исполнения (фиг. 7) ниобий-содержащий пруток 4 выполнен из цилиндрического стержня 14 из ниобия или его сплава с отверстиями для волокон 8 из сплава Nb-Ti.
В частном варианте исполнения (фиг. 8) ниобий-содержащий пруток
4 выполнен из цилиндрического стержня 9 из ниобия или его сплава, вокруг которого размещены волокна 11 из ниобия или его сплава и волокна 8 сплава Nb-Ti.
Технология получения заявляемой заготовки для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn заключается в расположении внутри медного чехла медьсодержащей матрицы, в центре которой расположен пруток, содержащий олово, вокруг которого размещено множество ниобий- содержащих прутков в медьсодержащей оболочке. При этом медь содержащая матрица помещается в диффузионный барьер.
ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример.
Для изготовления ниобий - содержащего прутка в медьсодержащей оболочке прутки из сплава НТ47 в количестве 24 шт. шестигранного поперечного сечения с размером «под ключ» 2,7 мм размещали в матрице из ниобия, представляющей собой прутки ниобия марки НбМ в количестве 889 шт. шестигранного поперечного сечения с размером «под ключ» 2,7 мм, причем каждый пруток из сплава НТ 47 был расположен на расстоянии 3 средних размеров прутка до границы с оболочкой из меди размером 0100,5x89 мм, расстояние между соседними прутками НТ47 составляло 2-3 средних размера прутка.
Полученную заготовку выдавливали на гидравлическом трубопрутковом прессе ПА-653 из контейнера с диаметром рабочей втулки 100 мм в пруток диаметром 34 мм. Выдавленный пруток деформировали до шестигранника с размером «под ключ» 2,48 мм. Полученные шестигранные прутки разрезали на мерные части. Затем формировали заготовку следующим образом. Полученные мерные части шестигранных прутков размещали в медной матрице, в центре которой располагали оловянный пруток. Медную матрицу с размещенными в ней мерными частями шестигранных прутков заключали в ниобиевый диффузионный барьер и медный чехол. Заготовку волочили до размера «под ключ» 3,8 мм. ПРОМЫШЛЕННАЯ ПРИМЕНИМОСТЬ
На проводе, полученном с использованием набора заготовок, в магнитном поле с индукцией 12 Тл при температуре 4,2 К получена плотность критического тока 2468 А/мм2.
Таким образом, использование заявленной заготовки позволяет получить сверхпроводящий композиционный провод с высокой токонесущей способностью.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
1. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn, состоящая из медного чехла, внутри которого расположена медьсодержащая матрица, в центре которой размещен пруток, содержащий олово, вокруг которого расположено множество ниобий- содержащих прутков в медьсодержащей оболочке, при этом медьсодержащая матрица окружена диффузионным барьером, отличающаяся тем, что ниобий- содержащий пруток представляет собой композит, содержащий матрицу из ниобия или его сплава армированную волокнами из сплава Nb-Ti, которые расположены на расстоянии не менее одного среднего размера волокна сплава Nb-Ti до границы с медьсодержащей оболочкой и расстояние, между которыми составляет не менее одного среднего размера волокна из сплава Nb-Ti.
2. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по п.1, отличающаяся тем, что ниобий-содержащий пруток выполнен из втулки из ниобия или его сплава, в центре которой расположен цилиндрический стержень из ниобия или его сплава, и волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti, размещенных между втулкой и цилиндрическим стержнем.
3. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по п.1, отличающаяся тем, что ниобий-содержащий пруток выполнен из цилиндрического стержня из ниобия или его сплава с отверстиями для волокон из сплава Nb-Ti.
4. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по п.1, отличающаяся тем, что ниобий-содержащий пруток выполнен из множества волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti.
5. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по п.1, отличающаяся тем, что ниобий-содержащий пруток выполнен из множества волокон ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti, расположенных внутри чехла из ниобия или его сплава.
6. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по п.1, отличающаяся тем, что между медьсодержащей оболочкой и множеством волокон из ниобия или его сплава и волокон из сплава Nb-Ti размещены медные прутки - заполнители.
7. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по п.1, отличающаяся тем, что ниобий-содержащий пруток выполнен из центрального цилиндрического стержня из ниобия или его сплава, расположенного в центре, вокруг которого размещены волокна из ниобия или его сплава и волокна из сплава Nb-Ti.
8. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по любому из пунктов 2, 4, 5, 6, 7, отличающаяся тем, что волокна из ниобия или его сплава и волокна из сплава Nb-Ti имеют одинаковый размер.
9. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по любому из пунктов 2, 3,4, 5, 6, 7, отличающаяся тем, что волокна из ниобия или его сплава и волокна из сплава Nb-Ti имеют многогранное, например, треугольное, четырехугольное, шестиугольное, поперечное сечение.
10. Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn по любому из пунктов 2,3 ,4, 5, 6, 7, отличающаяся тем, что волокна из ниобия или его сплава и волокна из сплава Nb-Ti имеют круглое поперечное сечение.
И
PCT/RU2017/001000 2017-12-28 2017-12-28 ЗАГОТОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ Nb3Sn WO2019132698A1 (ru)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2017/001000 WO2019132698A1 (ru) 2017-12-28 2017-12-28 ЗАГОТОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ Nb3Sn
CH01462/18A CH714698B1 (de) 2017-12-28 2017-12-28 Rohling für die Herstellung von supraleitendem Verbunddraht auf der Basis von Nb3Sn.
EP17936483.1A EP3745428B1 (en) 2017-12-28 2017-12-28 Blank for manufacturing a superconducting composite wire based on nb3sn
RU2020119806A RU2741783C1 (ru) 2017-12-28 2017-12-28 Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/RU2017/001000 WO2019132698A1 (ru) 2017-12-28 2017-12-28 ЗАГОТОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ Nb3Sn

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019132698A1 true WO2019132698A1 (ru) 2019-07-04

Family

ID=67067996

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/RU2017/001000 WO2019132698A1 (ru) 2017-12-28 2017-12-28 ЗАГОТОВКА ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО КОМПОЗИЦИОННОГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ Nb3Sn

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP3745428B1 (ru)
CH (1) CH714698B1 (ru)
RU (1) RU2741783C1 (ru)
WO (1) WO2019132698A1 (ru)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3961658A4 (en) * 2019-12-26 2022-06-08 Joint-Stock Company "TVEL" BLANK FOR THE PRODUCTION OF A LONG SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON NB3-SN
RU2815890C1 (ru) * 2019-12-26 2024-03-25 Акционерное Общество "Твэл" Заготовка для получения длинномерного сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08180752A (ja) * 1994-10-26 1996-07-12 Furukawa Electric Co Ltd:The Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線およびその製造方法
RU2507636C2 (ru) * 2008-12-23 2014-02-20 Лувата Эспоо Ой Металлическая сборка, заготовка для сверхпроводника, сверхпроводник и способ, пригодный для получения сверхпроводника
EP2717340A2 (de) 2012-10-05 2014-04-09 Bruker EAS GmbH Halbzeugdraht für einen Nb3Sn-Supraleiterdraht
RU2546136C2 (ru) 2013-08-12 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "НАНОЭЛЕКТРО" СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА
EP3062359B1 (de) * 2015-02-24 2017-08-16 Bruker EAS GmbH Halbzeugdraht für einen nb3sn-supraleiterdraht und verfahren zur herstellung des halbzeugdrahts

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6981309B2 (en) * 2003-10-17 2006-01-03 Oxford Superconducting Technology Method for producing (Nb, Ti)3Sn wire by use of Ti source rods
JP2009211880A (ja) * 2008-03-03 2009-09-17 Kobe Steel Ltd 内部Ｓｎ法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材およびそのための前駆体
JP5642727B2 (ja) * 2012-03-27 2014-12-17 ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 内部Ｓｎ法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材、及びそれらの製造方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08180752A (ja) * 1994-10-26 1996-07-12 Furukawa Electric Co Ltd:The Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線およびその製造方法
RU2507636C2 (ru) * 2008-12-23 2014-02-20 Лувата Эспоо Ой Металлическая сборка, заготовка для сверхпроводника, сверхпроводник и способ, пригодный для получения сверхпроводника
EP2717340A2 (de) 2012-10-05 2014-04-09 Bruker EAS GmbH Halbzeugdraht für einen Nb3Sn-Supraleiterdraht
RU2546136C2 (ru) 2013-08-12 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "НАНОЭЛЕКТРО" СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА
EP3062359B1 (de) * 2015-02-24 2017-08-16 Bruker EAS GmbH Halbzeugdraht für einen nb3sn-supraleiterdraht und verfahren zur herstellung des halbzeugdrahts

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JEFFREY A. PARRELLMICHAEL B. FIELDYOUZHU ZHANGS.HONG: "Advances in Nb3Sn Strand for Fusion and Particle Accelerator Applications", IEEE TRANSACTION ON APPLIED SUPERCONDUCTIVITY, vol. 15, no. 2, 2005, XP011133880, DOI: 10.1109/TASC.2005.849531
M.UENAGA ET AL., J. APPL. PHYS., vol. 59, 1986, pages 840
See also references of EP3745428A4
T. ASANOY. ILJIMAK. ITOHK. TACHIKAWA: "Effects of titanium addition to the niobium cores of the multifilamentary Nb3Sn superconductors", J. JAP. METALS, vol. 47, no. 12, 1983, pages 1115 - 1122

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3961658A4 (en) * 2019-12-26 2022-06-08 Joint-Stock Company "TVEL" BLANK FOR THE PRODUCTION OF A LONG SUPERCONDUCTING WIRE BASED ON NB3-SN
RU2815890C1 (ru) * 2019-12-26 2024-03-25 Акционерное Общество "Твэл" Заготовка для получения длинномерного сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn

Also Published As

Publication number Publication date
EP3745428A4 (en) 2021-12-29
EP3745428A1 (en) 2020-12-02
EP3745428B1 (en) 2023-08-02
RU2741783C1 (ru) 2021-01-28
CH714698B1 (de) 2022-02-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6981309B2 (en) Method for producing (Nb, Ti)3Sn wire by use of Ti source rods
US8318639B2 (en) Superconducting composite, preliminary product of superconducting composite and method for producing same
EP3355373B1 (en) Improving strand critical current density in nb3sn superconducting strands via a novel heat treatment
EP2202814B1 (en) A metal assembly constituting a precursor for a superconductor and a method suitable for the production of a superconductor
KR20190019043A (ko) 멀티 필라멘트 Nb₃Sn 초전도 와이어를 제조하기 위한 방법
RU2741783C1 (ru) Заготовка для изготовления сверхпроводящего композиционного провода на основе Nb3Sn
RU2546136C2 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА
EP3961658B1 (en) Blank for producing a long nb3 sn-based superconducting wire
FI108174B (fi) Suprajohtava säie ja menetelmä sen valmistamiseksi
RU2134462C1 (ru) Способ получения сверхпроводника на основе соединения nb3sn
RU2815890C1 (ru) Заготовка для получения длинномерного сверхпроводящего провода на основе Nb3Sn
RU171955U1 (ru) Сверхпроводящий композиционный провод на основе диборида магния
RU2547814C1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДНИКА МЕТОДОМ ВНУТРЕННЕГО ИСТОЧНИКА ОЛОВА
RU2122253C1 (ru) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ КОМПОЗИТНОГО СВЕРХПРОВОДНИКА НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЯ Nb3Sn
RU170080U1 (ru) Сверхпроводящий композиционный провод на основе диборида магния
Hong et al. High current density of NbTi composite
Sudyev et al. Recent progress in a development of Nb3Sn internal tin strand for fusion application
RU148568U1 (ru) СВЕРХПРОВОДЯЩИЙ ПРОВОД НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЯ Nb3Sn
Kanithi et al. A novel approach to make fine filament superconductors
RU2564660C1 (ru) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МНОГОВОЛОКОННОЙ ЗАГОТОВКИ ДЛЯ ИЗГОТОВЛЕНИЯ СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА НА ОСНОВЕ СОЕДИНЕНИЯ Nb3Sn
JPH04301322A (ja) ニオブ−スズ系超電導線の製造方法
RU2088993C1 (ru) Способ получения сверхпроводящего многоволоконного легированного провода на основе интерметаллического соединения nb*003sn
RU2069399C1 (ru) Способ изготовления композитного сверхпроводника на основе соединения nb*003sn
JPH04277409A (ja) 化合物超電導線およびその製造方法
JPS61174366A (ja) Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超電導線の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 17936483

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2017936483

Country of ref document: EP

Effective date: 20200728