Cable superconductor compuesto NbTi de múltiples núcleos
Descripción general
 Se proporciona un cable superconductor NbTi multicore compuesto que tiene alta estabilidad, alta resistencia y buena procesabilidad. En una pluralidad de la multi-núcleo de alambre NbTi superconductora de material compuesto incrustado NbTi filamentos (1) en la aleación de matriz de metal conductor normal, Cu Ag en la que una parte o la totalidad de la matriz de metal conductor normal, siendo el resto Cu comprende Ag0.1 5% en peso (4) en el cable superconductor NbTi multinúcleo compuesto.
Campo técnico
La presente invención se refiere a un cable superconductor NbTi de múltiples núcleos compuesto utilizado para un imán superconductor o similar.
Antecedentes de la técnica
alambre superconductor multifilamentos NbTi compuesto utilizado para imanes superconductores, etc., y los filamentos del material de aleación superconductor NbTi como se muestra en la Fig. 3, el filamento (1) la multiplicidad de los cuales es un material de estabilización de cobre libre de oxígeno (2 ), (2 ') o similar.
El método básico para la fabricación de una multi-núcleo NbTi alambre superconductor compuesto se envuelve primero alrededor con la hoja de Nb a veces se inserta un lingote de NbTi en un tubo de Cu libre de oxígeno, soldadura por haz de electrones sellado en un vacío después de la cubierta en ambos extremos . Este se insertó el alambre de material compuesto de nuevo después de la forma hexagonal o redonda predeterminada realiza adelgazando después estaban calientes tubo extruido anóxica Cu, los electrones en un vacío y la tapa en ambos extremos de la misma manera como se describió anteriormente encerrada por la soldadura por haz, a continuación, extruye, se sometió a un adelgazamiento, obtener un multi-núcleo de alambre NbTi superconductor número compuesto NbTi de filamentos se extiende a decenas de varios cientos a 250.000.
Aunque el alambre de material compuesto superconductor multifilamentos NbTi tiene una pluralidad de filamentos NbTi como se describe anteriormente está incrustado en una estructura de matriz de metal conductor normal de la matriz de metal conductor normal, se insertaron varilla de aleación de NbTi durante el proceso de fabricación tubo OFC es NbTi perímetro filamento (2 en la Figura 3), y se insertó el tubo de cobre de cobre / NbTi alambre compuesto libre de oxígeno tiene una porción de vaina (2 en la Fig. 3 ').
Recientemente, el cable superconductor compuesto NbTi multi-núcleo utilizable para intercambios de frecuencia comerciales ha llegado a ser de uso práctico. Esto es porque para reducir la pérdida de CA, la aleación de Cu Ni que tiene una alta resistencia se obtiene mediante el uso de una parte o la totalidad de la matriz de metal, tres capas de Cu Ni / Cu / Nb Ti como se muestra en la Fig. 4 Un ejemplo Estructura Es decir, la porción central, tubo de aleación de Cu Ni con los filamentos de cobre libre de oxígeno incrustados (2) dispuesto (3), los agregados dispuestos tubo de aleación de Cu Ni con filamentos NbTi incrustados (1) en su porción periférica (3) Está cubierto con una porción de funda de aleación de Cu Ni (3 '). En uno de los métodos de fabricación de un método de fabricación de un multi-núcleo NbTi alambre superconductor compuesto para esta CA, solamente un punto para ser insertado en el tubo de aleación de Cu Ni NbTi varilla de aleación de la etapa inicial, en lugar de insertar el tubo de cobre libre de oxígeno es diferente Los otros pasos son casi lo mismo.
Tarea de solución
Sin embargo, desde el fin de aumentar la estabilidad del hilo superconductor, es necesario aumentar la relación de la resistencia residual de la matriz de metal es un material de estabilización, en el caso de que el cobre libre de oxígeno como una matriz, ya que la proporción de resistencia residual mejorado en el paso final del proceso de Recocido se realiza. Sin embargo, este recocido tiene el problema de que la relación de resistencia residual aumenta y la estabilidad mejora, pero la resistencia mecánica disminuye. Por lo tanto era necesario separar refuerzo compuesto de alambre de acero inoxidable o similar en el caso de alta resistencia como alambre superconductor de CA para cable trenzado de los pequeños filamentos o cuando se requiere diámetro de los grandes cables de capacidad actuales. Dado que el alambre superconductor NbTi para mejorar la densidad de corriente crítica en el curso de la transformación (Jc), el número de veces de tratamiento térmico de envejecimiento a cabo a una temperatura de aproximadamente 400 ° C, pero, de cobre libre de oxígeno que es la matriz durante el tratamiento térmico de envejecimiento es completamente Recocido mientras que los filamentos de NbTi están endurecidos por envejecimiento. La relación de la resistencia a la fluencia de las de cobre filamentos NbTi y la matriz se convierte así en 10 veces o más, entonces la rotura de procesamiento y alambre superconductor desconexión total combinado de filamentos de Nb Ti se convierte en una deformación uniforme difícil (dibujo o similar) es probable que ocurra También hay un problema
Si el caso del alambre superconductor AC fue sólo matriz de aleación de Cu Ni, pero no es la reducción significativa resistencia debido al ablandamiento de la matriz de metal mediante recocido como en el caso de la matriz de cobre libre de oxígeno, sólo la matriz de la aleación normal de Cu Ni conductora Como la velocidad es baja y hay un problema de estabilidad, parte de la matriz a menudo se fabrica con cobre libre de oxígeno. Y su estructura dispuesta Nb Ti filamentos de aleación revestidos con una aleación de Cu Ni alrededor de una parte de los filamentos de cobre libre de oxígeno recubiertos con aleación de Cu Ni como se muestra en la Fig. 4, una vaina del conjunto en la aleación de Cu Ni En muchos casos se necesita una estructura para hacer. Aunque el diámetro del filamento de cobre libre de oxígeno, en este caso la parte central se encuentra en el orden de varios m [mu], el cobre libre de oxígeno suavizado por recocido como se describe anteriormente, hay un problema de que la fuerza se reduce.
Solución
En vista de las tales circunstancias, un resultado de un estudio intensivo, se han desarrollado, en el multi-núcleo de alambre NbTi superconductora de material compuesto incrustado en la matriz de metal normal de conducción de una pluralidad de filamentos NbTi, algunos o la totalidad de la matriz de metal conductor de la normalidad Es una aleación Cu Ag que contiene Ag 0.1% en peso y el resto Cu.
alambre superconductor NbTi Cu Ag de la aleación de material compuesto multifilamentos de la estructura mostrada en la Fig. 3 en la que es eficaz para colocar solamente alrededor de una parte de los filamentos NbTi como se muestra en la Figura 1.
Es eficaz a una estructura que dispuesto filamentos de aleación de Cu Ag en lugar de filamentos de cobre libre de oxígeno en la parte central como se muestra en la Fig. 2 es un también un AC multifilamentos compuesto NbTi cable superconductor de la estructura mostrada en la Fig. 4 .
En la presente invención, para usar Cu Ag aleación de algunos o todos de la matriz de metal en lugar de cobre libre de oxígeno, el recocido de la aleación Cu Ag o tratamiento de envejecimiento alambre superconductor NbTi si el contenido de Ag 0,1% en peso o más ha un 200 400 propiedad de no suavizado incluso cuando se calienta a una temperatura de ℃ realización, la relación de la resistencia residual dejarse estado el contenido de reducción de resistencia Ag es pequeño de trabajo debido al proceso de envejecimiento no es recocido no más de 5% en peso es 10 Los valores anteriores se muestran. Alta resistencia de este modo ser sustituido por algunas o todas de la de cobre libre de oxígeno que es un contenido de matriz de metal Ag 0,1 5% en peso de aleación de Cu Ag, sin perder la relación de resistencia residual sin disminuir de manera significativa, es decir, la estabilidad De NbTi alambre superconductor se puede obtener. La aleación de Cu Ag durante el tratamiento de envejecimiento del hilo superconductor, la diferencia de intensidad entre el NbTi filamentos pequeños de la aleación reducción de la resistencia no se incrementa, la deformación plástica uniforme y se convierte en la rotura del filamento y el alambre superconductor toda la desconexión del complejo Puede ser prevenido Entonces, Cu Ag propiedades suavizantes es de menos de 0,1% en peso es por el contenido de Ag está limitada entre 0,1 5% en peso de la aleación no cambiar mucho con el cobre libre de oxígeno, es de poca resistencia, después del tratamiento térmico, 5 en peso %, La relación de resistencia residual se reduce, el efecto de mejorar la propiedad de resistencia al ablandamiento se satura y el costo es alto.
Si de diámetro reducido por debajo de filamentos NbTi 10? M un eficaz de alambre reciente superconductor NbTi reemplazar sólo la parte periférica en la aleación Cu Ag (4) del filamento de NbTi (1) como se muestra en la Fig. 1 en la presente invención El cobre libre de oxígeno alrededor del filamento NbTi se adelgaza a un espesor de varios μm o menos. Tal cobre libre de oxígeno delgada es limitado recorrido libre medio de los electrones, que residual de toda la matriz se sustituye con la aleación de Cu Ag ya que sólo se recuperaron varias decenas relación de resistencia residual ser sometido a tratamiento de recocido No hay gran influencia en la relación de resistencia, y se mejora la propiedad de resistencia al ablandamiento. Además, dado que la cantidad de aleación Cu Ag que se utilizará se puede reducir, es ventajoso desde el punto de vista del costo.
También la aleación de Cu Ni como se muestra si la Figura 2 se utilizó como la matriz, Cu Ag filamentos de aleación (4) revestida con una aleación de Cu Ni (3) en la parte central (una alternativa al cobre libre de oxígeno en la Fig. 4) dispuesto, dispuesto recubiertas filamentos de aleación Nb Ti (1) en la aleación de Cu Ni (3) en su periferia, tiene estos conjuntos que tienen una estructura en la que la vaina con la aleación de Cu Ni (3 '), efecto a es la relación de la resistencia residual filamentos de cobre no hacer libres de oxígeno se recupera suficientemente incluso si recocido para adelgazar a aproximadamente varios m, el de la intensidad se reduce, lo que la matriz general se sustituye con la aleación de Cu Ag Esto se debe a que hay poca influencia en la relación de resistencia residual y se puede mejorar la resistencia al ablandamiento.
La presente invención se describirá ahora con más detalle a modo de ejemplos.
Ejemplo 1 de diámetro exterior 200 mm, insertar las varillas de NbTi 155mmφ tubo de cobre libre de oxígeno o varios tubo de aleación de Cu Ag con un diámetro interior de 157 mm, y ambas partes de extremo y sellado al vacío tocho primaria. Este tocho primario se sometió a un proceso de extrusión en caliente, estirado en frío y pelado para obtener un alambre hexagonal con una longitud lateral de 2,5 mm. El alambre hexagonal 4200 presenta un mm de diámetro exterior 200, los extremos insertados en el tubo de cobre libre de oxígeno o tubo de aleación de Cu Ag con un diámetro interior de 175 mm de vacío sellada y el tocho secundaria. El tocho por el proceso de estirado en frío mientras se realiza la extrusión de nuevo caliente y el recocido intermedio opcionalmente era un multi-núcleo de alambre NbTi superconductora de material compuesto de 0.5mmφ que tienen diversas matriz de metal se muestra en la Tabla 1. Aquí, el diámetro equivalente del filamento NbTi fue de 5,5 μm. La envoltura de matriz de metal se muestra en la Tabla 1 se forma a partir de tubo de cobre libre de oxígeno o tubo de aleación de Cu Ag en el tocho secundario, NbTi perímetro filamento se ha formado a partir de tubo de cobre libre de oxígeno o tubo de aleación de Cu Ag en el tocho primaria Ahí La matriz metálica alrededor del filamento NbTi se adelgazó hasta un espesor de 1,2 μm. Cualquier relación de la adición de la zona ocupada por la matriz de metal de los filamentos y metal de la matriz NbTi de la parte de funda y los filamentos NbTi porción durante el área de sección transversal del alambre superconductor circundantes es 1,0: 0,5: 0,5. Después del recocido y 1 hora se calentó a este hilo superconductor 250 ° C, el valor mostrado en la Tabla 1 se midió relación de resistencia residual, la resistencia a la tracción. La Tabla 1 también muestra el número de desconexiones ocurridas durante el procesamiento de hasta 0.5 mmφ.
Como es evidente a partir de la Tabla 1, en la presente invención muestra Nº 1, 1 4 es el ejemplo convencional n. ° 1. 7, la fuerza es alta, y el número de desconexiones durante la fabricación también es pequeño. Además, la relación de resistencia residual está dentro del rango prácticamente aceptable. Por el contrario, en el Ejemplo comparativo n. ° 4 en el que el contenido de Ag en la aleación de Cu Ag es inferior al intervalo de la presente invención. 5 no mostró ninguna mejora en la resistencia, y el Ejemplo Comparativo Nº 1, en el que el contenido de Ag fue mayor que el intervalo de la presente invención. 6 muestra que, aunque la resistencia aumenta, la relación de resistencia residual es pequeña.
Ejemplo 2 de diámetro exterior 200 mm, insertar la varilla 155mmφ NbTi a 10% tubo de aleación de Ni Cu diámetro interior 157 mm, los extremos sellados al vacío, y NbTi / CuNi lingote compuesto caliente este lingote compuesto NbTi / CuNi La extrusión y el recocido intermedio se realizaron mientras se realizaba el estiraje en frío y el pelado para obtener un alambre hexagonal NbTi / CuNi con una longitud del lado opuesto de 3 mm. Heat mientras que el diámetro exterior 200 mm, ambos extremos se insertaron varios varilla de aleación de Cu Ag de 155mmφ a 10% tubo de aleación de Ni Cu diámetro interior 157 mm y sellado al vacío Cu Ag / Cu Ni lingote compuesto este lingote compuesto Cu Ag / Cu Ni durante la extrusión, y el proceso de estirado en frío, mientras que se somete a mitad de camino de recocido intermedio apropiado era un alambre hexagonal Cu Ag / Cu Ni de frente distancia lateral lleva a cabo de 3 mm de desollar. Entonces, el diámetro exterior de 200 mm, 2.000 presente un alambre de Cu Ag / Cu Ni en tubo de aleación central de Cu 10% Ni que tiene un diámetro interior de 175 mm, 930 presentan un alambre de Nb Ti / Cu Ni en su periferia, insertando el total de 2.930 presente los extremos de vacío sellada y palanquilla secundaria, compuesto de 0.5mmφ que tienen diversas matriz de metal se muestra en la Tabla 2 por el tocho secundaria al tratamiento de estirado en frío en el desempeño de extrusión en caliente, y un recocido intermedio medio apropiado Alambre superconductor multi-core NbTi. Aquí, el diámetro equivalente del filamento NbTi fue de 6,8 μm, y el diámetro equivalente del filamento Cu Ag también fue de 6,8 μm. Después del recocido y 1 hora se calentó a este hilo superconductor 250 ° C, se midió la relación de la resistencia residual, la resistencia a la tracción. Los valores en la Tabla 2. El número de desconexiones generadas durante el procesamiento de hasta 0,5 mmφ también se muestra en la Tabla 2. El multifilamentos NbTi filamento central alambre superconductor compuesto es de cobre libre de oxígeno no la aleación Cu Ag como un ejemplo convencional se compararon fabricado de la misma manera como se describió anteriormente.
Como es evidente a partir de la Tabla 2, en la presente invención muestra Nº 1, El número de referencia 11 13 denota un ejemplo convencional. Comparado con 16, la resistencia a la tracción es alta y el número de desconexión es pequeño. Además, la relación de resistencia residual está dentro del rango prácticamente aceptable. Por el contrario, en el Ejemplo comparativo n. ° 3, en el que el contenido de Ag en la aleación Cu Ag del filamento central era menor que el intervalo de la presente invención. 14 no mejoraron la resistencia a la tracción y el número de desconexiones no disminuyó. Además, en el Ejemplo comparativo n. ° 1, en el que el contenido de Ag en la aleación Cu Ag del filamento central era mayor que el intervalo de la presente invención. 15 muestra que, aunque la resistencia aumenta, la relación de resistencia residual disminuye.
Efecto de la invención
Más altamente estable según se ha mencionado con la presente invención está destinada a lograr el efecto industrialmente notable que la trabajabilidad buena multifilamentos NbTi alambre superconductor compuesto con se obtiene una alta resistencia.
Breve descripción de los dibujos
Vista en sección de un multi-núcleo de alambre de material compuesto superconductor NbTi que muestra una realización de la Fig. 1 la invención.
La figura 2 es un diagrama de configuración en sección de un cable superconductor NbTi multinúcleo compuesto que muestra otra realización de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de configuración en sección de un cable superconductor NbTi compuesto multi-núcleo convencional.
La figura 4 es un diagrama de configuración en sección de un cable superconductor NbTi compuesto multi-núcleo convencional.
Filamento Ti 1Nb
2 cobre sin oxígeno
Aleación de 3 Cu Ni
Aleación de 4 Cu Ag
Reclamo
En la reivindicación 1 embebidos una pluralidad de filamentos NbTi en normal hilo conductor NbTi superconductor compuesto de matriz metálica multifilamentos, en la aleación de Cu Ag en la que una parte o la totalidad de la matriz de metal conductor normal, siendo el resto Cu comprende Ag0.1 5% en peso Alambre superconductor compuesto NbTi multinúcleo caracterizado por ser.
2. El cable superconductor compuesto NbTi de múltiples núcleos según la reivindicación 1, en el que una aleación de Cu Ag está dispuesta solamente alrededor del filamento NbTi.
alambre superconductor NbTi 3. compuesto multifilamentos según la reivindicación 1, en el que una pluralidad de filamentos NbTi y una pluralidad de filamentos de aleación de Cu Ag, caracterizado porque incrustado en la matriz de aleación de Cu Ni.
Dibujo :
Application number :1994-005130
Inventors :古河電気工業株式会社
Original Assignee :和田克則