Телефон: 8-800-350-22-65
WhatsApp: 8-800-350-22-65
Telegram: sibac
Прием заявок круглосуточно
График работы офиса: с 9.00 до 18.00 Нск (5.00 - 14.00 Мск)

Статья опубликована в рамках: Научного журнала «Студенческий» № 39(167)

Рубрика журнала: Технические науки

Секция: Материаловедение

Скачать книгу(-и): скачать журнал часть 1, скачать журнал часть 2, скачать журнал часть 3, скачать журнал часть 4, скачать журнал часть 5, скачать журнал часть 6

Библиографическое описание:
Коломыцев К.А., Борисова О.А. ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДНИКОВ // Студенческий: электрон. научн. журн. 2021. № 39(167). URL: https://sibac.info/journal/student/167/232428 (дата обращения: 11.08.2022).

ОСНОВНЫЕ СПОСОБЫ ПОЛУЧЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДНИКОВ

Коломыцев Кирилл Александрович

студент, кафедра материаловедение и технологии материалов, Московский Авиационный Институт,

РФ, г. Москва

Борисова Ольга Александровна

студент, кафедра материаловедение и технологии материалов, Московский Авиационный Институт,

РФ, г. Москва

Сверхпроводники всё больше используются в самых различных сферах деятельности. Среди наиболее известных на данный момент сверхпроводящих материалов, особый интерес представляют сверхпроводники на основе Nb3Sn. Их популярность возникла в связи с проектом по созданию Интернационального Термоядерного Экспериментального Реактора.

Сами по себе Nb3Sn сверхпроводники являются сложными композиционными материалами, которые состоят из множества составных частей. Процесс получения таких проводников является многостадийным процессом. Основная особенность всех методов получения данных сверхпроводящих материалов в том, что их нельзя получить обычными методами деформации из-за того, что данные сверхпроводящие соединения имеют хрупкую структуру, получившую название А15. Поэтому для получения таких изделия были придуманы специальные способы, которые основаны на использовании диффузионных процессов в твердом или твердожидком состоянии.

Среди всех известных методом получения Nb3Sn сверхпроводник можно выделить несколько основных: метод Кюнцлера («порошок в трубе»), метод внутреннего источника олова, метод твердофазной диффузии «бронзовая» технология [1].

Метод Кюнцелра. Данный метод был предложен ещё в 1961 году. Является первым методом, с помощью которого удалось получить длинномерные изделия на основе соединения А15. Суть метода состоит в следующем, в ниобиевую трубку помещают однородную смесь порошков Nb и Sn в таких соотношениях, чтобы они соответствовали стехиометрическому составу. Далее эту трубку протягивали в тонкую проволоку необходимого диаметра и затем наматывали на соленоид. После проводили термообработку при температуре 900¸1000°С, получая в сердцевине сверхпроводящие соединение Nb3Sn. Позже данный метод был усовершенствован и получиk название PIT-технология.

Метод «внутреннего источника олова». Суть данного метода заключается в том, что в медной матрице кроме ниобиевых волокон, также присутствуют вставки из чистого олова – источники олова. При этом может использоваться как один центральный источник, так и несколько равномерно распределенных по всему объему. Поскольку олово является легкоплавким металлом, то перед дальнейшей экструзией не нужен предварительный нагрев, из-за этого возможно использование только методов холодной пластической деформации. Окончательная термообработка является многоступенчатой. Вначале при температурах 350¸450°С для того, чтобы получить бронзу и исключить вытекание олова при его нагреве. Далее заготовка подвергается отжигу при более высоких температурах и происходит получение непосредственно сверхпроводящего соединения. Конструкция провода при методе «внутреннего источника олова» представлена на рис.1.

 

Рисунок 1. Конструкция провода с центральным источником олова [1]

 

Метод твердофазной диффузии или «бронзовая» технология. Особенность данной технологии состоит в деформации стержней из ниобия в матрице из сплава Cu – Sn. После заключительной термической обработки удаётся получить только сверхпроводящую фазу Nb3Sn без образования других фаз.

Производство сверхпроводников таким методом возможно проводить с использованием стандартного оборудования, что делает его экономически более выгодным [1].

Все три основных методов получения Nb3Sn сверхпроводников активно используются. Возможно некоторое их усовершенствование, что позволяет оптимизировать производство, получать только сверхпроводящую фазу без получения нежелательных фаз, а также добиваться требуемых механических свойств готовых изделий под конкретные условия эксплуатации.

 

Список литературы:

  1. Алиев Р.Т. Структура и свойства Nb3Sn сверхпроводников и совершенствование технологии их изготовления: дис. … канд. техн. наук. – М., 2018. – С. 16 – 19.
  2. Дергунова Е.А., Судьев С.В., Алиев Р.Т. Основы материаловедения сверхпроводников на основе соединений А-15: учебное пособие. М.: МИФИ, 2009. – 48 с.

Оставить комментарий

Форма обратной связи о взаимодействии с сайтом