Спосіб виготовлення надпровідникового дроту

Изобретение относится к технической сверхпроводимости, а именно к получению многоволоконных стабилизированных сверхпроводящих проводов на осново сплавов ниобия с титаном методами гидропрессования* Цепью изобретения является упрощение процесса изготовления провода при одновременном повышении качества сверхпроводящего провода. Для этого стержни из сплава ниобия с титаном в медных оболочках собирают в общую оболочку из нормальнопроводящего металла и деформируют полученную заготовку до требуемого размера путем последовательных операций гидропрессования, в процессе которых температуру в очаге деформации поддерживают не ниже температуры начала рекристаллизации и не выше температуры равновесия однофазной и двухфазной областей на диаграмме фазовых равновесий сплавов системы ниобий-титан. С целью дальнейшего повышения токонесущей способности провода путем уменьшения диаметра сверхпроводящих волокон до размеров 9 меньших, чем глубина проникновения магнитного поля, но больших длины когерентности, температуру в очаге деформации поддерживают не выше температуры начала диффузионного взаимо- • действия компонентов сверхпроводяще го сплава и медной оболочки. 1 з.п. ф-лы, 4 ил. t С со .? I 1297645 Изобретение относится к технической сверхпроводимости и может быть использовано при получении многово• локонных стабилизированных сверхпроводников Неї основе сплавов ниобия с _ титаном методами гидропрессования. Целью изобретения является упрощение процесса изготовления провода при одновременном повышении качества сверхпроводящего провода. J0 На фиг.1 приведена диаграмма эффективности применения рабочих сред с целью целенаправленного регулирования температуры разогрева изделия; на фиг.2 - диаграмма эффектив- 15 ности применения деформирующих матриц; на фиг.З показан график влияния скорости прессования и вытяжки на величину давления гидропрессования; на фиг.4 показан график зависимости 20 температуры разогрева пресс-изделия от величины деформации. Изготовление многоволоконного стабилизированного медью сверхпроводника осуществляют методом гидростатичес-25 кого прессования с регулированием теплового эффекта в зоне деформации (саморазогрева пресс-изделия) путем подбора режимов гидропрессования. Поддерживая температуру самора- 30 зогрева составной заготовки в течение всего процесса де&ормации не выше температуры начала диффузионного взаимодействия компонентов сверхпроводящего сплава и медной оболочки и уст- 35 раняя этим причину охрупчивания и обрывности волокон, можно добиться дальнейшего повышения критической плотности тока (до 2-х раз) и снижения электрических потерь в перемен- 40 ных магнитных полях путем получения провода с диаметром сверхпроводящих волокон меньше, чем глубина проникновения магнитного поля, но больше длины когерентности. 45 Аналитическая зависимость для предварительной оценки температуры саморазогрева при деформации может быть представлена в следующем виде: где о R характеристика деформируемости материала заготовки, кг/мм 3 ; вытяжка; коэффициент трения в очаге деформации; угол матрицы, град; — механический эквивалент тєгт /от к г с ла 427 -; м/ккал - удельная теплоемкость материала заготовки и рабочей среды. ]_ал * г град ^ w t f- плотность материала заго5 товки, г/см . Более точно температурный саморазогрев может быть опеределен по экспериментальным номограммам и зависимостям, приведенным на фиг.1, где приняты следующие обозначения: 1 - касторовое масло +20% изобутилового спирта, 2 - касторовое масло + 10% изобутилового спирта, 3 касторовое масло, 4 - индустриальное 20 + 30% керосина. • На фиг.2 приняты следующие обозначения : 5 - матрица с прямолинейной образующей 6конуса с отклонением от Ы = 20°; - матрица с прямолинейной образующей конуса с _Ы_ = = 20°, 7 - матрица с криволинейной формой деформирующей части. На фиг.З приняты следующие обозначения: 8 - скорость выдавливания 0,03 м/с, 9 - скорость выдавливания 0,3 м/с. Температуру разогрева изделия в очаге деформации контролировали вмонтированной в матрицу термопарой, находящейся в хорошем тепловом контакте с пресс-изделием на выходе его из очага деформации. В целях выбора эталонных режимов гидропрессования для каждой конкретной конструкции составной заготовки осуществляли сквозной контроль температуры, структурного состояния после деформации и токонесущей способности. Холодное гидропрессование в дальнейшем осуществляли с использованиєм в качестве рабочей жидкости касторового масла в смеси с добавками высокого давления, например изобутилового спирта в пределах 10-20%, применением конструкции заготовки с 50 уменьшенной жесткостью переднего конца на деформирующих матрицах с профилем формообразующей части в форме никлоиды с радиусом, равным (1,051,1) радиуса заготовки при давлении 55 жидкости 12,0-15,0 кбар. Деформацию составных заготовок осуществляли с разовыми вытяжками 1420 и скоростью прессования 0,30,4 м/с. З 1297645 При применении матрицы с криволинейным профилем заходной части, использовании заготовки с уменьшенной жесткостью переднего конца, скорости прессования 0,40 м/с, рабочей жидкое-5 ти с 10% добавок высокого давления интервал температур 350-400 С достигается в диапазоне вытяжек 14-17, что иллюстрируется кривой 10 (см. фиг.4). При той же геометрии мат'0 рицы и конструкции заготовки, скорости прессования 0,3 м/с и рабочей жидкости, содержащей 20% добавок, указанный интервал температур достигается в диапазоне вытяжек 27-20, что 15 иллюстрируется кривой 11, (см.фиг.4). что обеспечивает достижение критической плотности тока (2,2-2,4) х х 10 А/м во внешнем магнитном поле с индукцией 5 Тл. Кроме того, при ве-20 личине вытяжки' ^14 не наблюдалось надежного сцепления составных элементов заготовки, достаточного для продолжения последующей холодной обработки. 25 П р и м е р . Для изготовления многоволоконного провода использовали сплав на основе ниобия с 50 мас.% титана, выплавленный из чистых 30 ниобия и титана дуговой и последующей электронно-лучевой плавкой. Слиток размещали в стакане из меди с наружным диаметром 75 мм с коэффициентом заполнения сверхпроводником 25, 50 и 75%, пос- 35 ле чега прессовали жидкостью высокого давления на прессе усилием 1000 и 250 т.е. на круглый профиль 3,7 мм. Круглый профиль разрезали на мерные длины (^200 мм), из них собирали 40 пучок (211 ш т . ) , который, в свою очередь, размещали в медном стакане. Четырехкратным прессованием получали провод диаметром до 0,2 мм с диаметрами жил 200 А . 45 Разовые вытяжки находились в пределах (3-10):1, давление жидкости 8-12 кбар. разующей с радиусами соответствующих поверхностей 50 и 20 мм. Осуществлена обпая суммарная вы6 тяжка сплава > 1 0 :1 без промежуточных отжигов на подобранных эталонных режимах гидропрессования. В целях выбора эталонных режимов гидропрессования для каждой конкретной конструкции составной заготовки осуществляли сквозной контроль температуры (Тр = 200-250°С) путем измерения ее термопарой на выходе из очка матрицы, металлографических исследований и измерений механических свойств отпрессованного полуфабриката или изделия на предмет обнаружения диффузионного взаимодействия компонентов сверхпроводящего сплава и медной матрицы. Получены опытные отрезки многожильного провода с супертонкими жилами длиной 200 м с критической плота ностью тока 3-Ю А/см в поле 5 Тл и низкими электрическими потерями в переменных магнитных полях.ОбрывО иость жил диаметром 500 А на проводе 00,5 мм с количеством жил 9,4 млн измерения методом сканирующей электронной микроскопии составляет несколько процентов» Качественный эффект от использования предложенного способа подтверждается следующими сравнительными данными. Гидропрессованный провод на основе сплава ниобий-титан в многоволоконном исполнении со стабилизирующим покрытием из меди, полученный с использованием гидропрессования на этапе деформации исходных составных заготовок, согласно предлагаемому решению, обладает повышенной, в 1,21,4 раза, токонесущей способностью. Использование" предложенного решения на последующих стадиях обработки, вплоть до получения готового провода, позволяет получать сверхпроводящие провода с волокнами ангстремных диаметров, обеспечивая дальнейшее Меньшие вытяжки соответствуют 50 существенное (до 2-х раз) повышение токонесущей способности, позволяет деформации заготовок диаметром менее упростить технологию изготовления за 5 мм. Скорость прессования проволочсчет исключения промежуточных и оконных заготовок не превышала 0,75 м/с. чательных термообработок. Прессование проволочных заготовок осуществляли на алмазных матрицах с 55 углом 2 с/= 40°, прутковых заготоФ о р м у л а и з о б р е т е н и я вок - на стальных с тем же деформирующим конусом составных заготовок 1. Способ изготовления сверхпрона матрицах с вогнуто-выпуклой обводящего провода, заключающийся в 1297645 ботку проводят в очаге деформации, совместной сборке покрытых медной при этом температуру Б очаге дефор= оболочкой стержней из сплавов ниобия мации поддерживают не ниже темперас титаном в общую оболочку из нормальтуры начала рекристаллизации нормальнопроводящего металла, например меди, деформации полученной заготовки 5 непроводящего металла оболочки. до требуемого размера путем последовательных операций гидростатического 2. Способ по п. 1, о т л и ч а прессования с уменьшением диаметра ю щ и й с я тем, что, с целью повызаготовки в очаге деформации и термошения токонесущей способности провообработок при температурах не выше 1 С да путем уменьшения диаметра сверхтемпературы равновесия однофазной проводящих волокон до размеров меньи двухфазной областей на диаграмме ших, чем глубина проникновения магфазовых равновесий сплавов системы нитного поля, но больших длины кониобий-титан, о т л и ч а ю щ и й герентности, температуру в очаге дес я тем, что, с целью упрощения 15 формации поддерживают не выше темпепроцесса изготовления провода при ратуры начала диффузионного взаимо-г одновременном повышении качества действия компонентов сверхпроводящесверхпроводящего провода, термообраго сплава и медной оболочкой. Фие 2 Ї297645 фие.А Редактор В.Фельдман Составитель В.Панцырный ТехредМ.Ходанич Корректор. Н.Король Заказ 311/ДСП Тираж 444 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий ПЗО35, Москва, Ж-35» Раушская наб., д. 4/5 Производственно-полиграфическое предприятие,•г.Ужгород, ул.Проектная, 4