Способ изготовления трубообразных металлических проводников со сверхпроводящим слоем на поверхности Советский патент 1985 года по МПК H01B13/04 H01B12/00 

11 Изобретение относится к способу изготовления трубообразных металли ческих проводников со сверхпроводящим слоем на поверхности. Известен способ изготовления трубообразных металлических проводников, при котором непрерывно формуют ленту из меди, покрытую ниобием, в трубу, сваривают продольным швом и гофрируют. На гофрированную трубу наносят слой олова, пос ле чего отжигают в вакууме при 950 .С. Поскольку интерметаллическое соединение ниобия с оловом очень хрупко, его получают только на гофрированной трубе. Возникающие вследствие намотки и укладки механические нагрузки воспринимаются соединением ниобия с оловом без повреждения Щ . Недостатком способа является то, что он осуществим лишь в лаборатор ном масштабе для небольших образцов, поскольку отжиг должен происходить в высоком вакууме, чтобы предотвратить при процессе диффузии на внеш.ней поверхности гофрированной трубы проникновение посторонних примесей, также в высоком вакууме требуется проводить охлаждение, что при изготовлении проводников больпмх дли достигающих несколько сотен метров, осуществить трудно. Цель изобретения - улучшение качества проводников независимо от их длины. Поставленная цель достигается тем,что согласно способу изготовлени трубообразных металлических проводНИКОВ со сверхпроводящим слоем на поверхности, при котором Формуют трубчатую заготовку из ленты, покрытой слоем одного из металлов, обра зующих интерметаллическое соединение, производят сварку продольным швом. Гофрируют, наносят на заготовку слой другого металла, образующего интерметаллическое соединение, размещают ее в печи, отжигают под вакуумом и охлаявдают, заготовку размещают в печи в виде спирали на керами ческом держателе, вьшодят концы заго товки из печи. с последующей их герметизацие й и охлаждают, в вакууме со скоростью 2-10 град ./с, путем пропу кания охлаждающего защитного газа через внутреннюю поЛость заготовки, 0 Таким образом можно экономично изготавливать сверхпроводящие слои высбкого качества также на проводниках большой -длины. Путем применения защитного охлаждающего газа сохраняется металлически блестящая поверхность металлической трубы. При изготовлении оболочки кабеля применяется вдувание охлаждающего газа. Однако в отличие от изобретения охлаждающий газ служит для создания полостей в изолирующей оболочке кабеля-, когда изолирующее, вещество еще находится в пластичном состоянии, допускающем формование, , При этом в известном способе не допускается быстрого охлаждения, так как это мешает образованию полос.т.ей в еще пластичной изолирующей оболочке . Подвешивание заготовки в виде спирали согласно изобретению позволяет в относительно малых печах для отжига разместить большие длины отжигаемой трубы. При этом подвешивание на неметаллическом держателе с расстоянием между отдельными вит,ками обеспечивает отсутствие спаи|Вания отдельных витков между собой ;и с держателем. Для предлагаемого способа особенно рациональной оказалась комбинация материалов ниобий-олово При этом сначала изготовляют слоистую лечту из меди и. ниобия , которую формируют в гофрированную трубу, а затем на гофрированную трубу наносят слой олова для образования слоя МЪ 5п . Однако можно осуществлять нанесение слоя олова и перед гофрированием. Соединение между медью и ниобием производят путем втирания щеткой частиц меди в поверхность ниобия и последующим нанесением меди гальванизацией. На фиг, 1 показана гофрированная труба, размещенная в печи в виде спи-, ралн на керамическом держателе; на фиг, 2 - труба перед отжигом, разрез. На ниобиевую ленту сначала втиранием щеткой наносят медь, и при следующей операции этот слой меди увеличивают с помощью гальванизации. Полученную таким образом ленту вытягивают прокаткой и при последующем процессе отжига устраняют возникшее в ходе прокатки при комнатной температуре старение.

При непрерывном рабочем процессеполученную ленту формируют в трубу с разрезом, сваривают по ее продольным кромкам с помощью злектрической дуговой сварки и гофрируют. Непосредственно после гофрирования .подходя-пщм образом, например окунанием, на слой ниобия, рационально находящийся снаружи, наносят слой олова. Полученную гофрированную трубу 1 в форме спирали подвешивают на держателе 2 из керамического материала так что отдельные витки спирали не касаются друг друга. Затем держатель 2 с трубой вводят в печь 3 для отжи га и устанавливают в опорах 4, Концы 5 и 6 вьгоодятся через отверстия 7 и 8 из печи 3 для отжига и промежуто ч НОе пространство между концами 5 и 6 трубы и отверстиями 7 и 8 заполняют с вакуумной изоляцией подходящим уплотнителем. Один конец трубы 1 подключают к вентилятору 9. Затем печь 3 для отжига откачивают, рационально до Давления 10 торр, производят нагрев до

послечего 950с. Процесс

отжига продолжают около 2ч, причем олово диффундирует в слой-ниобия и образует интериеталлическое соединение МЬ 5 П. Примерно через 2 ч нагрев печи 3 для отжига выключают и в гофрированную трубу 1 с помощью вентилятора 9 нагнетается защитный газ, так что она ускоренно охлаждается, После того как гофрированная труба 1 достигает достаточно низкой температуры, печь 3 для отжига открывают на наружньш слой трубы 1 подвергают воздействию атмосферы, Выпол- о нение держателя 2 и вьщерживание расстоянии между витками трубы t

препятствуют их спайке.между собой и с, держателем..

Температура и скорость потока вдуваемого в гофрированную трубу 1 защитного газа должны быть установлены таким образом, чтобы результировалась скорость охлаждения несколько градусов в секунду.

Чтобы не было необходимости каждый раз выводить 5 и 6 трубы 1 из печи 3 для отжига и уплотнять кольцевое пространство между отверстиями 7 и 8, рационально предусмотреть проходящий с вакуумной изоляцией через стенку печи для отжига трубопровод, к которому легко присоединить конщл 5 и 6 гофрированной трубы 1.

На фиг. 2 представлен разрез через стенку гофрированной трубы 1 непосредственно перед отжигом. Гораздо большая часть стенки состоит из меди 10, прочно соединенной со слоем 11 ниобия, На ниобий 11 нанесен слой 12 олова, Который при температурах порядка 950С и при поддержании высокого вакуума диффундирует в слой ниобия и образует приэтом пригодное для техники сверхпроводников интерметаллическое соединение НЪЛ, 5п .

Существенным преимуществом изобретения является то, что относительно хрупкий слой NbySrj создается на готовом трубообразном сверхпроводнике, и не воспринимает механические нагрузки при формировании ленты в трубу и гофрировании. Готовый .сверхпроводник может быть намотан на кабельные барабаны подходящего размера и уложен без .повреждений слоя MV.5n ,

Фиг. 2

СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ТРУБООБРАЗНЫХ МЕТАЛЛИЧЕСКИХ ПРОВОДНИКОВ СО СВЕРХПРОВОДЯЩИМ СЛОЕМ НА ПОВЕРХНОСТИ, при котором формуют трубчатую заготовку из ленты, покрытой слоем одного из металлов, образующих интерметаллическое соединение, производят сварку продольном-; швом, гофрируют, наносят на заготовку слой другого металла, образующего интерметаллическое соединение, размещают ее в печи, отжигают под вакуумом и охлаждают, отличающийс я тем, что, с целью улучшения качества Проводников независимо от их длины, заготовку размещают в печи в виде спирали на керамическом . держателе, выводят концы заготовки из печи с последующей их герметизацией и охлаждают в вакууме со скоi ростью 2-10 град/с, путем пропускания охлаждающего защитного газа (Л через внутреннюю полость заготовки. . Од О)