Спосіб одержання багатоволоконного стабілізованого алюмінієм надпровідника

Изобретение относится к области обработки давлением композитных материалов, в первую очередь композитных материалов с существенно отличающимися механическими свойствами компонентов, и преимущественно может быть использовано при изготовлении стабилизированных алюминием композитных многоволоконных сверхпроводников. Известен композитный сверхпроводник и способ его изготовления [1], принимаемый за прототип, отличительной особенностью которого является то, что нормальное истечение компонентов при деформации достигается за счет расположения стержней из стабилизирующего материала внутри полых тр убок из сверхпроводящего материала, которые симметрично располагают в теле матрицы, представляющий собой нормальнопроводящий металл с достаточно высокими прочностью и пластичностью. Отношение напряжений текучести сверхпроводника и матричного материала при этом должно быть равными или менее 6. Недостатком решения является прежде всего трудоемкость изготовления, связанная с необходимостью изготовления матрицы с симметрично расположенными сверленными отверстиями, а также сложность изготовления конструктивных элементов в виде трубки из сплава ниобий-титан с сердечником из алюминия. Кроме того, такое расположение элементов предопределяет низкие значения содержания в композите как сверхпроводящего материала, так и стабилизатора, что отрицательно сказывается на токонесущей способности сверхпроводника. Целью настоящего изобретения является упрощение изготовления стабилизированного алюминием многоволоконного сверхпроводника путем обеспечения равномерной совместной деформации элементов провода, а также улучшение криогенной стабильности. Использование, согласно предлагаемому решению, стабилизатора в форме стержней из чистого алюминия и матрицы в виде цилиндрической оболочки из нормальнопроводящего металла существенно упрощает процедуру и снижает трудоемкость их изготовления. Сборка стержней одинаковой формы и равных по площади в пакет позволяет существенно повысить коэффициент заполнения по сверхпроводящему сплаву по сравнению с прототипом, где он размещен в высверленных отверстиях матрицы. Равномерное размещение стержней из стабилизатора среди стержней из сверхпроводящего сплава создает тесный тепловой и электрический контакт каждого сверхпроводящего стержня со стабилизатором, обеспечивая тем самым высокую криогенную стабильность. Жесткий каркас из сверхпроводящих стержней вокруг каждого стержня из стабилизатора создает необходимые условия для равномерного истечения компонентов при деформации, аналогичные тем, которые достигаются в прототипе при деформации стабилизатора в трубке из сверхпроводящего сплава, а равномерность распределения разнородных элементов обеспечивает необходимую однородность механических свойств в течении композита. Вакуумирование и герметизация сборки перед деформацией предохраняет поверхности стержней от окисления, облегчая тем самым условия их механической связи. Гидростатическая обработка заключенного в герметичную оболочку из пластичного металла пакета из разнородных стержней обеспечивает необходимую для последующей деформации композита механическую связь между стержнями за счет повышения по давлению предела текучести мягкой составляющей многостержневого тела, максимально способствуя при этом затеканию материала стабилизатора в имеющиеся зазоры, и, кроме того, обеспечивая максимально плотную их упаковку и отсутствие пусто т между стержнями. Применение предлагаемого решения позволяет получить композитные провода диаметром 2,0 - 0,5мм с количеством нитей 12 2532 с коэффициентом заполнения по сверхпроводнику 0,35 - 0,50. Сущность предлагаемого решения поясняется чертежами, приведенными на фиг.1 - 5. На фиг.1 показана схема поперечного сечения композита, состоящего из 12 стержней (поз.1) из сверхпроводящего сплава ниобий - 50% титана и 7 стержней (поз.2) из стабилизатора - алюминия А999. Промежутки между медной матрицей (поз.3) и стержнями заполнены материалом стабилизатора. На фиг.2 показана заготовка в сборе. Пакет стержней размещен в матрице (поз.3), представляющий собой оболочку из высокочистой меди. Полость герметично закрыта крышкой (поз.4), через трубку (поз.5) производится вакуумирование. На фиг.3 показана схема предварительного обжатия заготовки; на фиг.4 и 5 фотографии поперечного сечения сверхпроводников приемов осуществления настоящего изобретения. Пример изготовления композита, представляющего собой совокупность стержней, в которой среди 12 стержней (поз.1) из сплава НТ-50 равномерно распределены 7 стержней из алюминия А999 (поз.2), (фиг.1). Пакет стержней размещен в матрице (поз.3) из меди марки МОб. Все конструктивные элементы заготовки (стержни, оболочка, крышка) перед сборкой подвергаются тщательной очистке: обезжириванию, травлению, промывке, сушке. Медные и сверхпроводящие конструктивные элементы подвергаются перед сборкой термообработке для снятия напряжений при температуре 375°C. Диаметр стержней (поз.1 и 2) равен 5,0мм. Размеры медной оболочки (поз.3): внешний диаметр D = 32,0мм, внутренний диаметр - 26,0мм. После размещения пакета стержней, образующего многостержневое тело, в оболочке, многостержневая заготовка закрывается герметично крышкой (поз.4), вакуумируется до давления 10-3Торр, и герметизируется путем пережима трубки (поз.5). Далее заготовка (поз.6) устанавливается в контейнере (поз.7) на матрицу (поз.8) и центрируется строго по оси контейнера с помощью установочного кольца (поз.9). Отверстие в матрице заглушено пробкой (поз.10). Материал и размеры пробки выбираются таким образом, чтобы давление экструзии пробки через матрицу было больше давления гидростатической обработки заготовки, но меньше, чем необходимо для начала экструдирования композита в целом. Процесс прессования состоит из двух этапов. На первом этапе первого перехода при достижении давления в контейнере порядка 350 400МПа происходит обжатие заготовки. В процессе поднятия давления до ~700МПа пробка экструдируется, заготовка начинает затекать в матрицу, происходит деформация композитной заготовки. Процесс стабильный. Таким образом заготовка диаметром ~30,0мм была экструдирована до диаметра 5,8мм за пять переходов без разрушения. Далее композит проволочили до диаметра 0,5мм с промежуточными отжигами на диаметрах 2,0 и 1,0мм. Признаков разрушения не наблюдалось. Анализ стабильности геометрии сверхпроводящей нити по длине подтвердил хорошее качество провода/ Связь между нитями прочная. После экспериментального удаления медной матрицы (травлением в азотной кислоте) конструктивное многоволоконное тело представляет собой мононить, и механическим путем отделить нити не удается/ Аналогичным образом из стержней диаметром 1,6мм, размещенных в медной оболочке размерами получили композит в котором среди 138 стержней из сплава НТ-50 равномерно распределены 73 стержня из алюминия А999 (фиг.5). Композит с большим количеством нитей, например, с 2532 нитями, получен двукратной сборкой, например, из композита диаметром 1,6мм, конструкции, приведенной на фиг.4, полученного по описанной выше технологии, путем сборки пакета из 211 конструктивных элементов и размещения его в медной оболочке с размерами последующей размера. деформацией до с конечного