Спосіб виготовлення ніобій-титанового надпровідника

1 Спосіб виготовлення нюбій-титанового надпровідника, який включає плакування зливка нюбій-титанового сплаву міддю та утворення прутка, наступне волочіння заготовки, що складається, Винахід має відношення до електротехніки, зокрема до надпровідників на основі нюбійтитанового сплаву, та може бути використаний при виготовленні крюмагнітних систем різного призначення, а також у ЛІНІЯХ передач енергії на великі відстані Відомий спосіб виготовлення нюбій-титанового надпровідника, який включає плакування зливка нюбій-титанового сплаву міддю та утворення прутка, наступне волочіння заготовки, яка складається, принаймні, з одного прутка, з проміжними термообробками (заявка Великобританії № 1164816, B21F21/00, В21С1/00, 1969) [1] При цьому перед плакуванням зливок сплаву піддають куванню при 700°С та наступному загартуванню при 20°С Потім заготовку піддають багаторазовому (до 18 проходів) волочінню при кімнатній температурі Волочіння заготовки веде до формування дефектної структури, яка забезпечує під час наступної термообробки випадіння фази а-Ті та, ВІДПОВІДНО, зростання густості критичного струму (jo) Після такої обробки було досягнено невисокого рівня густості критичного струму Так, j 0 у полі 4,5 Тл складала 1,61 105 А/см2 Відомий спосіб виготовлення нюбій-титанового надпровідника, який включає плакування зливка нюбій-титанового сплаву міддю та утворення прутка, наступне волочіння заготовки, яка складається, принаймні, з одного прутка, з проміжними термообробками, а також проведення заключної деформації волочінням до кінцевого діаметра (Металловедение и технология сверхпроводящих материа принаймні, з одного прутка, з проміжними термообробками, а також проведення заключної деформації волочінням до кінцевого діаметра, який відрізняється тим, що перед плакуванням зливок ніобій-титанового сплаву піддають принаймні, одному циклу осадки та пресування при температурі (0,25-0,35)Тпл, де Тпл - температура плавління ніобій-титанового сплаву, а проміжну термообробку здійснюють із сумарною тривалістю 400-4000 годин та КІЛЬКІСТЮ термообробок не менше З 2 Спосіб за п 1, який відрізняється тим, що волочіння заготовки перед заключною деформацією проводять при кріогенних температурах лов / Под ред С Фонера, Б Шварца, Пер с англ М Металлургия, 1987 - С 147, 264-265) [2] При цьому волочіння після плакування здійснюють при кімнатній температурі Заключна деформація волочінням до кінцевого діаметра створює оптимальну для підвищення струмонесучої здатності нюбій-титанового сплаву структуру, яка містить подовжені виділяння фази а-Ті При цьому після термообробки, у міру збільшення степеня кінцевого обтиснення дроту від 80 до 93%, густість критичного струму підвищується до 2,9 105 А/см2 у полі 5 Тл Однак спосіб виготовлення надпровідника, який описаний у [2], не дозволяє у повній мірі сформовувати оптимальну дефектно-фазову структуру, яка визначає можливості підвищення j 0 В основу винаходу поставлена задача у способі виготовлення нюбій-титанового надпровідника, шляхом уведення нових технологічних операцій та режимів проведення обробки, підвищити густість критичного струму надпровідника Поставлена задача вирішується у способі виготовлення нюбій-титанового надпровідника, який включає плакування зливка нюбій-титанового сплаву міддю та утворення прутка, наступне волочіння заготовки, яка складається, принаймні, з одного прутка, з проміжними термообробками, а також проведення заключної деформації волочінням до кінцевого діаметра Згідно з винаходом, перед плакуванням зливок нюбій-титанового сплаву піддають, принаймні, одному циклу осадки та пресування при температурі (0,25-0,35)Тпл, де Тпл - те 00 42487 мпература плавління нюбій-титанового сплаву, а проміжну термообробку здійснюють із сумарною тривалістю 400-4000 годин та КІЛЬКІСТЮ термообробок не менше 3 Більш ВИСОКІ значення jc можливо досягти у випадку, якщо волочіння заготовки після заключної деформації проводити при кріогенних температурах Здійснення, принаймні, одного цикла осадки та пресування при температурі (0,25-0,35)Тпл, веде до підвищення структурної однородності матеріала та формування субзернистої структури з оптимальної, з точки зору наступного зароджування та росту виділянь фази а-Ті, дезорієнтування субзерен та, як наслідок, до підвищення густості критичного струму Наступне волочіння заготовки з проміжними термообробками із сумарною тривалістю 400-4000 годин та КІЛЬКІСТЮ термообробок не менше 3 веде до формування гетерофазної структури з високим вмістом виділянь фази а-Ті та,ВІДПОВІДНО, до зростання густості критичного струму Заключна деформація волочінням до кінцевого діаметра створює оптимальну для підвищення струмонесучої здатності нюбій-титанового сплаву структуру, яка містить стрічкові виділяння фази аТі Проведення після плакування волочіння заготовки при кріогенних температурах, у порівнянні із волочінням при кімнатній температурі, сприяє підвищенню густості дефектів кристалічної будови і забезпечує під час наступної термообробки збільшення числової густості та об'ємної КІЛЬКОСТІ ВИДІЛЯНЬ фази а-Ті та, ВІДПОВІДНО, зростання густості критичного струму Якщо осадку та пресування проводити при температурі менше 0,25 Тпл, то замість субзернистої відбувається утворення слабодезорієнтованої комірчастої структури, що веде до зменшення jo Осадка та пресування при температурі більше 0,35 Тпл веде до створення сильнодезорієнтованоі зернистої структури з малою числовою густістю виділянь фази а-Ті та їх максимальним об'ємним вмістом, що також сприяє зменшенню jo Якщо сумарна тривалість проміжних термообробок заготовки менше 400 годин, а КІЛЬКІСТЬ їх менше 3, то виділянь фази а-Ті утворюється мало, що сприяє зменшенню jo Збільшення тривалості проміжних термообробок заготовки більше 4000 годин сприяє зростанню великих за розміром виділянь фази а-Ті з низькою КІЛЬКІСТЮ густості, що веде до зменшення jo Пропонований спосіб виготовлення надпровідника здійснюється так Приклад 1 Зливок сплаву нюбій-титан - НТ-50 (Тпл=1875°С) із вмістом титана 50 ваг % піддавали одноразовому циклу осадки та пресування при температурі 550°С (0,29Тпл) Після такої обробки зливок діаметром 90 мм розміщали у мідному стакані Для запобігання хімічної взаємодії між міддю та сплавом зливок покривали прошарком з ніобію товщиною 1,5 мм Потім такий зливок пресували, внаслідок чого формувався пруток діаметром 22 мм Отриману таким чином заготовку у вигляді прутка піддавали волочінню при кімнатній температурі з 4 проміжними термообробками при 390°С Сумарна тривалість проміжних термообробок при цьому складала 2000 годин Далі заготовку піддавали заключній деформації волочінням до кінцевого діаметра, що дорівнював 0,2 мм Густість критичного струму отриманого одноволоконного надпровідника складала 3,7 105 А/см2 у полі 5 Тл Приклад 2 Заготовку, яку отримували також, як і у прикладі 1, волочили при 77 К (-196°С) з 5 проміжними термообробками при 390°С Сумарна тривалість проміжних термообробок складала 400 годин Після ЦЬОГО заготовку волочили до кінцевого діаметра - 0,2 мм Густість критичного струму отриманого одноволоконного надпровідника складала 3,8 105 А/см2 у полі 5 Тл У таблиці наведені значення густості критичного струму нюбій-титанових надпровідників, які були виготовлені за різними режимами обробок Таким чином пропонований спосіб дозволяє підвищити густість критичного струму нюбійтитанового надпровідника у порівнянні із способом, що обраний як прототип Таблиця № п/р КІЛЬКІСТЬ цикл осадки і пресування 1 2 1 3 3 4 3 5 2 8 2 7 2 Температура циклу, °С Кільк проміж термооброб Сумарна тривал проміж термооброб , год 4 80 4 550 0,29Тпл 550 0,29Тпл 450 0,24Тпл 600 0,32Тпл 650 0,35Тпл 675 О.ЗбТпл Густість критичн струму (у полі 5 Тл) хЮ 5 А/см 2 Примітка 293 2,9 прототип 2000 293 3,7 4 400 293 3,3 4 400 293 2,8 4 400 293 3,2 4 400 293 3,3 4 400 293 2,5 Температура ВОЛОЧІННЯ, °С 42487 Продовження таблиці № п/р КІЛЬКІСТЬ цикл осадки і пресування 8 2 9 2 10 2 11 1 12 2 13 1 14 1 Температура циклу, °С 600 0,32Тпл 600 0,32Тпл 600 0,32Тпл 600 0,32Тпл 600 0,32Тпл 600 0,32Тпл 550 0,29Тпл Густість критичн струму (у полі 5 Тл) хЮ 5 А/см 2 Кільк проміж термооброб Сумарна тривал проміж термооброб , год 3 400 293 3,0 2 400 293 2,3 5 300 293 2,6 4 2000 293 3,8 4 4000 293 3,5 4 8000 293 2,8 5 400 77 3,8 Температура ВОЛОЧІННЯ, °С ДП "Український інститут промислової власності" (Укрпатент) Україна, 01133, Киів-133, бульв, Лесі Українки, 26 (044)295-81-42, 295-61-97 Підписано до друку 2002 р, Формат 60x84 1/8, Обсяг обл,-вид, арк, Тираж 50 прим, Зам, УкрІНТЕІ, 03680, Киів-39 МСП, вул, Горького, 180, (044) 268-25-22 Примітка