CH620543A5

CH620543A5 -

Info

Publication number: CH620543A5
Application number: CH1355477A
Authority: CH
Inventors: Gundolf Dr Meyer
Original assignee: Bbc Brown Boveri & Cie
Priority date: 1977-11-08
Filing date: 1977-11-08
Publication date: 1980-11-28
Also published as: DE2752990A1; GB2007120B; FR2408198B1; GB2007120A; FR2408198A1

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 1. The present invention relates to a method according to the preamble of claim 1.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DT-OS 2 459 263 bekannt. Ein mehrkerniger Supraleiter, der aus supraleitenden Kernen und nicht supraleitendem Material zusammengesetzt ist und dessen Kerne ganz oder teilweise aus intermetallischen Verbindungen mit ß-W-Struktur und der Zusammensetzung AaB (z. B. NbaSn) bestehen, wird so hergestellt, dass mit nicht supraleitendem Material ummantelte Drähte aus Metall A mit Metall B beschichtet und mehrere dieser Drähte in ein Rohr aus nicht supraleitendem Material eingebracht werden und dass anschliessend das mit den beschichteten Drähten gefüllte Rohr durch Ziehen zu einem Verbundkörper verarbeitet und der Verbundkörper bei einer Temperatur von 650 bis 750 °C während einer Zeit von 10 bis 80 Stunden geglüht wird. Durch dieses Verfahren soll ein mehrkerniger Supraleiter geschaffen werden, der eine hohe mechanische Stabilität aufweist und dessen Kerne weitgehend aus der supraleitenden intermetallischen Verbindung AîB bestehen. Dieses Verfahren weist jedoch einige Nachteile auf. Es erlaubt die Herstellung von nur beschränkten Leitereinheitslängen. Bei gegebenen Rohr- und Drahtdimensionen ist die Länge des Rohres, in das die Drähte gesteckt werden können, begrenzt. Die eventuelle Verwendung von grösseren Rohrdimensionen beziehungsweise eine kontinuierliche Umbändelung ist aufwendig und erfordert zusätzliche Spezialeinrichtungen. Ein wesentlich schwerwiegender Nachteil liegt darin, dass mit der Umkleidung der gebündelten Einzeldrähte zusätzliches Material des Rohres in den Drahtquerschnitt eingebracht wird, welches für den Supraleiter praktisch ohne Nutzen ist, dafür aber die zu erreichende Such a method is known from DT-OS 2 459 263. A multi-core superconductor, which is composed of superconducting cores and non-superconducting material and whose cores consist wholly or partly of intermetallic compounds with a β-W structure and the composition AaB (e.g. NbaSn), is produced in such a way that with non-superconducting Material coated wires made of metal A coated with metal B and several of these wires are inserted into a tube made of non-superconducting material and that the tube filled with the coated wires is then processed into a composite body by pulling and the composite body at a temperature of 650 to 750 ° C is annealed for a period of 10 to 80 hours. This process is intended to create a multi-core superconductor which has high mechanical stability and whose cores largely consist of the superconducting intermetallic compound AîB. However, this method has some disadvantages. It allows the manufacture of only limited conductor unit lengths. Given the pipe and wire dimensions, the length of the pipe into which the wires can be inserted is limited. The possible use of larger pipe dimensions or continuous strapping is complex and requires additional special equipment. A major serious disadvantage is that with the cladding of the bundled individual wires, additional material of the tube is introduced into the wire cross-section, which is practically useless for the superconductor, but the one to be achieved

Gesamtstromdichte herabsetzt. Total current density reduced.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Nachteile des Bekannten zu beseitigen und ein Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters zu schaffen, das die Herstellung von praktisch unbegrenzten Einheitslängen des Supraleiters und eine hohe Gesamtstromdichte desselben auf einfache Weise ermöglicht. The invention has for its object to eliminate the disadvantages of the known and to provide a method for producing a superconductor which enables the production of practically unlimited unit lengths of the superconductor and a high total current density of the same in a simple manner.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst. Der Vorteil der Erfindung liegt insbesondere darin, dass bei dem erfindungsgemässen Verfahren die Einzelleiter während der mechanischen Verformung ohne ein zusätzliches Rohr zusammengehalten werden, so dass die Einheitslänge des Supraleiters nicht durch die technologischen Schwierigkeiten beim Einlegen der Einzelleiter in das Rohr begrenzt ist und in den Drahtquerschnitt kein zusätzliches, nutzloses Material eingebracht wird. According to the invention, this object is achieved by the features of claim 1. The advantage of the invention is, in particular, that in the method according to the invention the individual conductors are held together during the mechanical deformation without an additional tube, so that the unit length of the superconductor is not limited by the technological difficulties when inserting the individual conductors into the tube and into the wire cross-section no additional, useless material is brought in.

Besonders vorteilhaft ist es, wenn der erforderliche Seilverbund der Einzelleiter während der mechanischen Verformung durch zusätzliche Verdrillungen aufrechterhalten wird. Während der mechanischen Verformung zum Beispiel durch das Ziehen oder Walzen nimmt die Steigungshöhe der Verseilung zu, so dass die Verbundkräfte entsprechend vermindert werden. Die zusätzlichen Verdrillungen erneuern diese Verbundkräfte, so dass die verdrillten Einzelleiter auch bei einer grossen Verlängerung nicht auseinanderfallen. Es ist zweckmässig, wenn die zusammenverdrillten Einzelleiter noch jedem oder während jedes Verformungsschrittes zusätzlich verdrillt werden. Diese Massnahme verhindert eine zu grosse Steigungshöhe der Verseilung. Nach einer weiteren Ausgestaltung wird die metallurgische Verbindung der Einzelleiter durch eine Kaltverschweissung oder eine Verlötung durchgeführt. Diese metallurgische Verbindung hält die Einzelleiter während der mechanischen Verformung zusammen. Es ist selbstverständlich, dass die metallurgische Verbindung mit der Verseilung der Einzelleiter kombiniert werden kann. Es ist vorteilhaft, wenn die Einzelleiter vor der Verseilung mit einer Schicht des Metalls B versehen werden oder wenn das Metall B während oder nach der mechanischen Verformung dem Einzelleiterverbund zugeführt wird. Damit werden die Einzelleiter mit der vorherbestimmten Menge des Metalls B versorgt, die zur Reaktion mit den Filamenten benötigt wird. It is particularly advantageous if the required rope connection of the individual conductors is maintained by additional twists during the mechanical deformation. During the mechanical deformation, for example by pulling or rolling, the pitch of the stranding increases so that the bond forces are reduced accordingly. The additional twists renew these bond forces, so that the twisted individual conductors do not fall apart even with a large extension. It is expedient if the twisted individual conductors are additionally twisted every or during each deformation step. This measure prevents the rope from rising too high. According to a further embodiment, the metallurgical connection of the individual conductors is carried out by cold welding or soldering. This metallurgical connection holds the individual conductors together during the mechanical deformation. It goes without saying that the metallurgical connection can be combined with the stranding of the individual conductors. It is advantageous if the individual conductors are provided with a layer of metal B before the stranding or if the metal B is fed to the individual conductor composite during or after the mechanical deformation. The individual conductors are thus supplied with the predetermined amount of metal B which is required for the reaction with the filaments.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt. In the drawing, an embodiment of the subject matter of the invention is shown in simplified form.

Es zeigen: Show it:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Einzelleiterverbund am Anfang des erfindungsgemässen Verfahrens und Fig. 1 shows a cross section through a single conductor composite at the beginning of the inventive method and

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Einzelleiterverbund gemäss Fig. 1 am Ende des Verfahrens. Fig. 2 shows a cross section through the single conductor assembly according to Fig. 1 at the end of the method.

Gemäss Fig. 1 ist ein Einzelleiterverbund mit der Bezugsziffer 1 benannt, Einzelleiter mit der Bezugsziffer 2, Kupfermatrizen mit der Bezugsziffer 3, Nb-Filamente mit der Bezugsziffer 4 und Sn-Schichten mit der Bezugsziffer 5. In Fig. 2 ist der Einzelleiterverbund mit derselben Zahl 1 bezeichnet wie in Fig. 1. Die Sn-Schichten sind auch in Fig. 2 durch die Zahl 5 gekennzeichnet. Die Kupfermatrix mit den Nb-Filamenten ist mit der Ziffer 6 benannt. 1, a single-conductor assembly is designated by the reference number 1, individual conductors by the reference number 2, copper matrices by the reference number 3, Nb filaments by the reference number 4 and Sn layers by the reference number 5. In FIG. 2, the single-conductor assembly is designated by the same Number 1 denotes as in FIG. 1. The Sn layers are also identified in FIG. 2 by the number 5. The copper matrix with the Nb filaments is named with the number 6.

Der Einzelleiter 2 besteht aus der Kupfermatrix 3 mit 102 eingebetteten Nb-Filamenten 4. Er wurde auf 0,76 mm Durchmesser gezogen und mit einer Sn-Schicht von 20 p. bedeckt. Sieben Einzelleiter 2 wurden zu dem Einzelleiterverbund 1 verseilt und durch Ziehen auf einen Enddurchmesser von 0,25 mm verformt. Während der mechanischen Verformung wurde der Einzelleiterverbund 1 zusätzlich verdrillt, so dass das Verhältnis von Steigungshöhe zum Drahtdurchmesser im wesentlichen stets erneuert wird. Durch eine Glühoperation wurde der Einzelleiterverbund 1 in Stufen von 200 bis auf 700° erhitzt, wobei das Zinn aus der Zinnschicht 5 in die Kupfermatrix 3 eindiffundierte und mit den Filamenten die intermetallische Verbindung The individual conductor 2 consists of the copper matrix 3 with 102 embedded Nb filaments 4. It was drawn to a diameter of 0.76 mm and with an Sn layer of 20 p. covered. Seven individual conductors 2 were twisted to form the individual conductor assembly 1 and deformed by pulling to a final diameter of 0.25 mm. During the mechanical deformation, the individual conductor assembly 1 was additionally twisted, so that the ratio of the pitch height to the wire diameter is essentially always renewed. The single-conductor assembly 1 was heated in steps from 200 to 700 ° by an annealing operation, the tin diffusing out of the tin layer 5 into the copper matrix 3 and the intermetallic compound with the filaments

2 2nd

5 5

10 10th

15 15

20 20th

25 25th

30 30th

35 35

40 40

45 45

50 50

55 55

60 60

b5 b5

3 3rd

vom Strukturtyp A 15 bildete. Während einer 50stündigen Glühbehandlung bei 700 °C wurde die supraleitende Verbindung NbsSn gebildet. structure type A 15 formed. The superconducting compound NbsSn was formed during a 50-hour annealing treatment at 700 ° C.

Der Erfindungsgegenstand ist auf das beschriebene Beispiel selbstverständlich nicht beschränkt. Die Einzelleiter 2 können s in der Kupfermatrix 3 wenige bis mehrere hundert Filamente aus einer der Komponenten der intermetallischen Verbindung der A15-Struktur enthalten und sie können zu einem langen Leiter bis zu einem Durchmesser von 0,1 bis zu mehreren Millimetern gezogen werden. Dabei können die Einzelleiter 2 einen io Durchmesser von 5 p, bis 100 jx, vorzugsweise 20 jx bis 70 (i aufweisen und jeder oder mindestens annähernd jeder zweite von einer Zinnschicht umgeben sein, wobei die Filamente einen Durchmesser von 0,5 p, bis 10 p, aufweisen. Es hat sich gezeigt, The subject matter of the invention is of course not limited to the example described. The individual conductors 2 can contain a few to several hundred filaments from one of the components of the intermetallic compound of the A15 structure in the copper matrix 3 and they can be drawn into a long conductor with a diameter of 0.1 to several millimeters. The individual conductors 2 can have an io diameter of 5 p to 100 jx, preferably 20 jx to 70 (i) and each or at least approximately every second can be surrounded by a tin layer, the filaments having a diameter of 0.5 p to 10 p. It has been shown that

dass eine zusätzliche Verdrillung nach einer Durchmesserre- ' s duktion um den Quotienten 2 vorteilhaft ist. Die zusätzliche that an additional twist after a diameter reduction around the quotient 2 is advantageous. The additional

620543 620543

Verdrillung kann man selbstverständlich auch kontinuierlich während der mechanischen Verformung durchführen. Statt einer dicken Zinnbedeckung jedes Einzelleiters kann auch der teilgezogene oder teilgewalzte Einzelleiterverbund 1 mittels einer Führung durch ein Zinnbad mit der erforderlichen Zinnmenge gefüllt werden, wobei das Verzinnen nach dem Teilzug zu erfolgen hat, bei dem gerade die vorherbestimmte Zinnmenge aufgenommen wird, die zur Reaktion mit den Filamenten benötigt wird. Das oben Angegebene für Sn und Nb gilt entsprechend auch für andere Metalle A und B, wobei das Metall A auch Vanadium und als Metalle B auch Silicium, Aluminium, Germanium oder Gallium verwendet werden können. Die Verseilung kann gegebenenfalls mehrfach wiederholt werden: jeder Einzeldraht nach Fig. 1 kann bereits aus einem Teilkabel nach Fig. 2 bestehen. Das Kabel nach Fig. 1 kann aus mindestens drei bis über zehn Einzeldrähten bestehen. Of course, twisting can also be carried out continuously during the mechanical deformation. Instead of a thick tin covering of each individual conductor, the partially drawn or partially rolled individual conductor assembly 1 can also be filled with the required amount of tin by means of a guided tour through a tin bath, the tinning having to be carried out after the partial pull, in which the predetermined amount of tin that is used for the reaction is being taken up the filaments is needed. The above information for Sn and Nb applies correspondingly to other metals A and B, whereby metal A can also be used as vanadium and as metals B also silicon, aluminum, germanium or gallium. If necessary, the stranding can be repeated several times: each individual wire according to FIG. 1 can already consist of a partial cable according to FIG. 2. 1 can consist of at least three to over ten individual wires.

G G

1 Blatt Zeichnungen 1 sheet of drawings

Claims

620543 PATENTANSPRÜCHE620543 PATENT CLAIMS

1. Verfahren zur Herstellung eines Supraleiters mit in einer Matrix eingebetteten Filamenten, welche mindestens teilweise aus einer intermetallischen Verbindung vom Strukturtyp A15 der Zusammensetzung A3B bestehen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei miteinander durch Verseilung und/oder durch eine metallurgische Verbindung zusammengehaltene Einzelleiter (2) durch eine mechanische Verformung auf ein Viertel oder weniger des ursprünglichen Gesamtquerschnittes des Einzelleiterverbundes gebracht und danach geglüht werden. 1. A method for producing a superconductor with filaments embedded in a matrix, which at least partially consist of an intermetallic compound of structure type A15 with the composition A3B, characterized in that at least three individual conductors (2) held together by stranding and / or by a metallurgical connection are brought to a quarter or less of the original total cross-section of the single-conductor composite by mechanical deformation and then annealed.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Seilverbund der Einzelleiter (2) während der mechanischen Verformung durch zusätzliche Verdrillungen aufrechterhalten wird. 2. The method according to claim 1, characterized in that the required rope composite of the individual conductors (2) is maintained during the mechanical deformation by additional twists.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenverdrillten Einzelleiter (2) nach jedem oder während jedes Verformungsschrittes zusätzlich verdrillt werden. 3. The method according to claim 2, characterized in that the twisted together individual conductors (2) are additionally twisted after each or during each deformation step.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallurgische Verbindung der Einzelleiter (2) durch eine Kaltverschweissung oder eine Verlötung durchgeführt wird. 4. The method according to claim 1, characterized in that the metallurgical connection of the individual conductors (2) is carried out by cold welding or soldering.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelleiter (2) vor der Verseilung mit einer Schicht (5) des Metalls B versehen werden. 5. The method according to claim 1, characterized in that the individual conductors (2) are provided with a layer (5) of metal B prior to stranding.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall B während oder nach der mechanischen Verformung dem Einzelleiterverbund (1) zugeführt wird. 6. The method according to claim 1, characterized in that the metal B is supplied to the single-conductor composite (1) during or after the mechanical deformation.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Metall A Niob oder Vanadium und als Metall B Zinn, Silicium, Aluminium, Germanium oder Gallium verwendet werden. 7. The method according to claim 1, characterized in that as metal A niobium or vanadium and as metal B tin, silicon, aluminum, germanium or gallium are used.