DE2011581C - Verfahren zur Herstellung eines Niob Titan Supraleiters - Google Patents

Description

nium, Tantai, Hafnium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff, einzeln oder zu mehreren, enthalten, wobeii die dem raschen Abkühlvorgang vorhergehende Wärmebehandlung der Ausgangslegierung bei einer Temperatur zwischen 800 und 1000° C und die zweite Stufe der abschließenden Alterung über 0,5 bis 6 Stunden vorzugsweise vorgenommen werden, ergibt sich aus den folgenden Beispielen.

Beispiel i

...^{E5ne Ni}°b-65<Vo Titan-Legierung wurde zunächst über 1 Stunde auf 950⁰C erhitzt, dann rasch abgekühlt und anschließend unter einer Flächenreduzie rung von 99,9% zu einem Draht eezoeen. Dieser

LMiuii wuiuc uann in vakuum über 127 Stunden auf 300° C und schließlich über 1 Stunde auf 375° C erhitzt. Der erhaltene Leiter ergab bei einer Temperatur von 4,2° K eine kritische Stromdichte von 2,5 · 10" Amp./cm² in einem äußeren Magnetfeld von 30 kG, und seine Zugfestigkeit betrug 175 kg/mm-¹. Dieselbe Ausgangslegierung wurde zum Vergleich nach der Kaltverformung über 1 Stunde auf 400° C erhitzt. Der Leiter zeigte eine kritische Stromdichte von 1,8· 105 Amp./cm² in einem äußeren Magnetfeld von 30 kG und hatte eine Zugfestigkeit von 160 kg/mm².

Beispiel 2

Eine Niob-35% Titan-Legierung wurde zunächst über 1 Stunde auf 950° C erhitzt und dann rasch abgekühlt. Anschließend wurde die Legierung mit Kupfer überzogen und dann zu einem Draht mit einem Niob-Titan-Kern eines Durchmessers von 0,25 mm und eines Außendurchmessers von 0,33 mm unter einer Flächenreduzierung von 99,9% kaltgezogen. Dieser Draht wurde dann in Vakuum über 250 Stunden auf 250° C und schließlich über 1 Stunde auf 400° C erhitzt. Der resultierende Leiter zeigte eine kritische Stromdichte von 2,15-10⁵ Amp./cm² in einem äußeren Magnetfeld von 30 kG und hatte eine Zugfestigkeit von 120 kg/mm².

Dieselbe Legierung wurde zum Vergleich nach der Kaltverformung über 1 Stunde auf 425° C erhitzt. Der resultierende Leiter zeigte eine kritische Stromdichte von 1,65 ■ 10' Amp./cm² in einem äußeren Magnetfeld von 30 kG und hatte eine Zugfestigkeit von 110 kg/mm².

Beispiel 3

Eine Niob-50°/o Titan-Legierung mit einem Zusatz von 1 Gewichtsprozent Tantal, 0,28 Gewichtsprozent Sauerstoff und 0,12 Gewichtsprozent Stickstoff wurde über 1 Stunde auf 1000° C erhitzt und dann rasch abgekühlt Die Legierung wurde anschließend unter einer Flächenreduzierung von 99,5 °/o zu einem Draht gezogen, der dann in Vakuum zunächst über 120 Stunden auf 250° C und schließlich über ι Stunde auf 400° C erhitzt wurde. Der resultierende Leiter zeigte eine kritische Stromdichte von 2,3 ■ 10^s AmpVcm² in einem äußeren Magnetfeld von 3OkG.

uicsciuc Legierung wurae zum vergieicn nacn

der Kaltverformung über 1 Stunde auf 425° C erhitzt. Der resultierende Leiter zeigte eine kritische Stromdichte von 1,75 · lü·"¹ Amp./cm².

Beispiel 4

Eine Niob-30%> Titan-Legierung mit einem Zusatz von 1,5 Gewichtsprozent Zirkonium und 2,5 Gewichtsprozent Tantal sowie weniger als 350 ppm Sauerstoff wurde über 1 Stunde auf 950° C erhitzt

a₅ und dann rasch abgekühlt. Die Legierung wurde dann unter einer Flächenreduzierung von 99,8% zu einem Draht gezogen, der anschließend in Vakuum zunächst über 200 Stunden auf 375° C und schließlich über 1,5 Stunden auf 480⁰C erhitzt wurde. Der resultierende Leiter zeigte eine kritische Stromdichte von 1,2· 10⁵ AmpVcm- in einem äußeren Magnetfeld von 75 kG.

Dieselbe Legierung zeigte bei einer nur einstufigen Alterung anschließend an die Kaltverformung eine kritische Stromdichte von 0,5 · 10⁵ Amp./cm-.

Beispiel 5

Eine Niob-30% Titan-Legierung mit einem Zusatz von 0,2 Gewichtsprozent Kohlenstoff und 1,1 Gewichtsprozent Sauerstoff wurde über 1 Stunde auf 950° C erhitzt und dann rauch abgekühlt. Die Legierung wurde anschließend unter einer Flächenreduzierung von 99,5% zu einem Draht kaltgezogen, der schließlich zunächst über 130 Stunden auf 300° C und dann über 5 Stunden auf 430° C erhitzt wurde. Dt resultierende Leiter zeigte eine kritische Stromdichte von 1,5 · 10⁵ AmpVcm² in einem äußeren Magnetfeld von 75 kG.

Claims (1)

I 2 ein um 99% kaltverformter Leiter nach einer Patentansprüche: Wärmebehandlung fiber 0,1 bis S Stunden eine kritische Feldstärke von mindestens SO kG und eine kritische Stromdichte von mindestens etwa

1. Verfahren zur Herstellung eines Niob- 5 0,4· 10* Ampfern* in einem äußeren Magnetfeld von i itan-inipraleiters mit 30 bis 70 Gewichtsprozent 20 kG zeigt, wenn die Behandlungstemperatur mit Niob, der nach seiner auf eine Wärmebehand- etwa 200⁰C gewählt wird, und daß er andererseits lung der Ausgangslegierung folgenden Kaltver- bei einer Behandlungstemperatur von etwa 400° C formung zweistufig gealtert wird, wobei die erste eine kritische Feldstärke von wenigstens 70 kG und stufe im Vergleich zur zweiten Stufe in einem io eine kritische Stromdichte von wenigstens etwa niedrigeren Temperaturbereich und über eine 0,7 · 10* AmpVcm* in einem äußeren Magnetfeld von längere Zeitdauer vorgenommen wird, da- etwa 2OkG besitzt. Weiterhin findet sich in dieser durch gekennzeichnet, daß die Aus- Druckschrift der Hinweis, daß sich der Wert für die gangslegierung vor ihrer Kaltverformiino msr-h tritic-h» c»^_m,i;^ht_o ^„rii^r τ <»;»»r _a>,r .......

aDgeicufnt und dali die erste Stufe der abschlie- 15 0,9· 105 Amp./cm-' bzw. 1,0 · 10·'Amp./cm² in einem benclen Alterung bei einer Temperatur zwischen äußeren Magnetfeld von etwa 20 kG steigern läßt, 150 und 400 C über 5 bis 250 Stunden und die wenn einer solchen Wärmebehandlung bei 300 bzw. zweite Stufe bei einer Temperatur zwischen 350 400" C über 2,5 Stunden nach der Kaltverformung und 550 C über 0,3 bis 10 Stunden vorgenom- des Leiters eine Alterung bei Zimmertemperatur men wird ₃₀ (_{I() bis 5()}< >q _über 5 Monate vorangestellt wird,

I. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- wobei der Hinweis gegeben wird, daß kurze Zeitkennzeichnet daß die dem raschen Abkühl- räume für diese Alterung die Supraleitfähigkeit des Vorgang vorhergehende Wärmebehandlung der Leiters kaum beeinflussen und daß eine über meh-Ausgangslegierung bei einer Temperatur zwi- rere Monate reichende Alterung die besten Eigenschen 800 und 1000° C vorgenommen wird. 25 schäften für den Leiter erzielen läßt.

J. verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, Aus der deutschen Auslegesehrift 1 188 824 ist

dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Stufe weiterhin ein Verfahren zur Herstellung von suprader abschließenden Alterung über 0,5 bis 6 Stun- leitenden Drähten und Bändern aus Titan-Niob- A ^vo.';s^e"^o,^{mmen Wl}l^d- . Legierungen bekannt, bei dem das Vormaterial aus

4 verfahren nach einem der Ansprüche 1 30 Legierungen mit 20 bis 45 Gewichtsprozent Niob, bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Supra- Rest Titan, zunächst aus dem Temperaturbereich leiter vor der abschließenden Alterung mit der /?-Phase so rasch abgekühlt wird, daß diese erKupfer überzogen wird. _{haIten bIeibt und daneben nur} martensitischer, über-

w λ ίΤΤ ι -^{einem der Ans}P^rüche 1 sättigter «-Mischkristall, jedoch kein Gleichgewichtes^, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangs- 35 «-Mischkristall auftritt, und dann zu Drähten und legierung neben 30 bis 70 Gewichtsprozent Niob Bändern kaltverformt wird, welche anschließend nur lian oder neben Titan bis zu 4 Gewichts- einer Wärmebehandlung über einen angegebenen Prozent Molybdän Vanadium, Zirkonium, Tan- Zeitraum von 10 bis 25 Stunden bei Temperaturen al, Hafnium, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stick- zwischen 250 und 650⁰C und vorzugsweise zwistoff, einzeln oder zu mehreren, enthält. 40 sehen 350 und 600⁰C unterworfen werden, wobei

Glühtemperatur und -dauer so aufeinander abgestimmt sind, daß die durch die Kaltverformung er-

■ zielte lamellenartige Struktur des Gefüges erhalten

bleibt, worauf sich gegebenenfalls eine geringe

nu Rrfir,^ u ♦ ·«*·,,_,. ⁴⁵ Schl"ßverformung anschließt. Dieses Verfahren

uie Erfindung,betrifft ein Verfahren zur Herstel- unterscheidet shh grundsätzlich von dem erfindungslung eines Niob-Titan-Siipraleiters mit 30 bis 70Ge- gemäßen Verfahren und von dem Verfahren nach vvichtsprozent Niob, der nach seiner auf eine der deutschen Auslegesehrift 1289 997 darin, daß Wärmebehandlung der Ausgangslegierung folgenden die auf die Kaltverformung folgende Alterung nur Ka !verformung[zweistufig gealtert wird, wobei die 50 einstufig durchgeführt wird.

nSdriS2n^J^eitff^ICi ^zu.^r _u ^zweit,^e" ^{Stufe in} einem Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das

niedrigeren Temperaturbereich und über eine längere Verfahren der eingangs genannten Art in der Rich-Äer vorgenommen w.rd. _{tung zu verbessern> daß} Niob-Titan-Supraleiter mit

ein VerfS,^deutsch^ⁿ A^uslegesehrift 1289997 ist höheren Werten für die kritische Stromdichte herein Verfahren zur Erhöhung der kritischen Feld- 55 stellbar sind

SnetSemvnn^m¹¹⁶!¹ ,^{Stromdichte in s},^tarken »™* Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge-

Kk JerfnlT Supraleitern aus um mindestens löst, daß die Ausgangslegierung vor ihrer Kaltver-

Ln mi η W, £r Τ" ^Nl0b-Ti!^an-^Leß^ierun- Innung rasch abgekühlt und daß die erste Stufe der

Sm'iß welihim i G^htsprozent Titan bekannt, abschließenden Alterung bei einer Temperatur zwi-

fü wen!ten 0% Γ ⁿ"^{Ch d}Z- ^Kaltr^c[^formunß ^6o sehen 150 und 400⁰C über 5 bis 250 Stunden und

hoi 5 , ' ? "α⁶" .^eiu^{ner Warme}behandlung die zweite Stufe bei einer Temperatur zwischen 350

SnteioZ Ξ?^ηηΓ w^ICh Tu ^lOu ^{biS 600}°^{C Und 55}°°^{C über} °·^{3 bis} 10 Stunden vorgenommen unterzogen wird. Dieser Warmebehandlung, welche wird

reichen k^San^Un^dkrnn^al^aZ^ßCbeiii:,^{r 0}^f₁ ^Grcnze Die Fortschrittlichkeit dieser erfindungsgemäßen

Hp. ι Ρίιϊ "'κ! " Alterung durch Auslagerung 65 Maßnahme, die vorzugsweise an Ausgangslegierun-

oe amren m"^ ^^!n^MSV!" ^ ^ ^ße" ^verwirkIicht wird, die neben 30 bis 70 Gewichts-

Es ist nun! T von 10 bis 5O⁰C vorangehen. prozent Niob nur Titan oder neben Titan bis zu

b.s ist nun in dieser Druckschrift dargelegt, daß 4 Gewichtsprozent Molybdän, Vanadium, Zirko-