DE1640506B1 - Verfahren zur herstellung eines zusammengesetztenelektri schen leiters - Google Patents
Verfahren zur herstellung eines zusammengesetztenelektri schen leitersInfo
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Description
1 2
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstel- Kupferbehälter gepackt, wie sich aus F i g. 2 ergibt,
lung eines zusammengesetzten elektrischen Leiters Dieser Kupferbehälter wird ebenfalls verschlossen
durch gemeinsame mechanische Bearbeitung von min- und ausgepreßt und/oder gezogen, um einen Draht
destens einem einer Anzahl von Elementen oder der gewünschten endgültigen Abmessungen zu erSchichten
aus einem duktilen Supraleitermaterial mit 5 geben, der in F i g. 3 dargestellt ist. Der Draht beeinem
duktilen üblichen Material hoher elektrischer steht also aus einer Anzahl von Fäden 5 des supra-Leitfähigkeit
und hoher Wärmeleitfähigkeit, um auf leitenden Materials, welche in einer Masse C von
diese Weise eine Mehrzahl von Bändern, Fäden oder Kupfer eingebettet sind.
Schichten des Supraleitermaterials in einer Masse Ein Vorteil dieses Verfahrens besteht darin, daß
des üblichen Materials einzuschließen. ίο hierbei der schwierige Arbeitsgang des Ziehens der
Aus der britischen Patentschrift 952 226 ist es be- aus dem supraleitenden Material bestehenden EIe-
kannt, ein zusammengesetztes Supraleitermaterial da- mente mit Kupfer vermieden wird. Ein weiterer Vor-
durch herzustellen, daß der eigentliche Supraleiter teil besteht darin, daß es nicht erforderlich ist, die
bestehend aus Molybdän-Rhenium oder Wismut-Blei Stangen in einem bestimmten Muster anordnen zu
mit einem duktilen Material hoher elektrischer Leit- 15 müssen, um zu erreichen, daß jeweils die Stange aus
fähigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit, wie Silber, dem supraleitenden Material von Kupfer umgeben
Gold oder Kupfer, umhüllt und dann kalt bearbeitet ist, weil diese Stange schon mit dem Kupferbelag
wird, um auf diese Weise das zusammengesetzte versehen ist, bevor der Zusammenbau erfolgt, wo-
Supraleitermaterial in der gewünschten Stärke herzu- durch sichergestellt wird, daß eine gute Verbindung
stellen. Die Herstellung derartiger Zusammengesetz- 20 zwischen dem supraleitenden Material und Kupfer
ter Supraleiter, beispielsweise in Form von feinen geschaffen wird. Durch diese verbesserte Arbeitsweise
Drähten einer guten Stabilität, ist durch einfache Kalt- ist es möglich, das Verhältnis der Querschnittsfläche λ
bearbeitung sehr schwierig. Durch die Erfindung wer- von Kupfer zum supraleitenden Material verändern \
den nunmehr diese Schwierigkeiten überwunden. zu können, indem die Stärke des Kupferbelages in
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- 25 der die das supraleitende Material enthaltenden hexa-
löst, daß die gemeinsame mechanische Bearbeitung gonalen Stange verändert wird,
des Supraleiterelements oder der Supraleiterschicht Das Auspressen des Rohlings bei der Vorbehand-
mit einem duktilen üblichen elektrisch leitenden Ma- lung erfolgt bei einer Temperatur unterhalb derjeni-
terial mindestens anfänglich bei einer erhöhten Tem- gen, bei der ein Eutektikum sich bildet, d. h. bei einer
peratur durchgeführt wird, die hoch genug ist, um 30 Temperatur von 350 bis 550° C und vorzugsweise
eine Verbindung zwischen dem Supraleitermaterial zwischen 400 und 500° C. Die weitere Verarbeitung
und dem üblichen Material herbeizuführen, jedoch erfolgt dann bei Raumtemperatur. Der Stangen-
unterhalb der Temperatur liegt, bei der ein niedrig- zusammenbau in dem Kupferbehälter wird dann
schmelzendes Eutektikum zwischen dem Supraleiter- ebenfalls bei einer Temperatur unterhalb der eutek-
material und dem üblichen Material gebildet wird. 35 tischen Temperatur, vorzugsweise bei 200 bis 450° C
Nachfolgend wird die Erfindung an Hand der Figu- ausgepreßt, und dann wird eine Streckbehandlung
ren näher erläutert, und zwar zeigt bei Raumtemperatur durchgeführt. Das Auspressen
Fig. 1 eine Endansicht eines Zusammenbau- und Strecken oder Ziehen sind die bevorzugten Me-
elementes aus dem Supraleiter und üblichen Mate- thoden der mechanischen Bearbeitung, jedoch kön-
rialien, 40 nen auch andere Methoden, wie beispielsweise Stan-
F ig. 2 eine Endansicht eines Zusammenbaus aus genwalzen gewünschtenf alls angewendet werden,
den Einzelelementen der F i g. 1 und Durch die hexagonalen Stangen läßt sich eine be-
F i g. 3 einen vergrößerten Querschnitt des Produk- sonders dichte Packungsanordnung erzielen, jedoch
tes, das aus dem Zusammenbau der Fig. 1 herge- können hierfür auch quadratische, runde oder recht- (
stellt worden ist. 45 eckige Querschnittsformen verwendet werden.
In sämtlichen Figuren ist das supraleitende Mate- Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung
rial schraffiert dargestellt. erfolgt allein eine Streckbehandlung an Stelle einer
Wie sich aus den Zeichnungen ergibt, ist ein ge- Auspreß- und Streckbehandlung. So wird beispiels-
gossener Rohling aus dem supraleitenden Material, weise die supraleitende Legierung geschmolzen und
beispielsweise einer Nioblegierung mit 44 % Titan 50 dann zu einem runden Rohling geschmiedet oder in
in einen rohrförmigen Behälter aus hoch reinem Kup- Plattenform geschmiedet und zu einem runden Roh-
fer eingeführt, das eine hohe elektrische Leitfähigkeit ling verwalzt. Dieser Rohling wird dann, wie bisher,
bei sehr tiefen Temperaturen wie beispielsweise in den Behälter aus dem üblichen Material, beispiels-
4,2° K besitzt. Die Enden des Behälters werden ver- weise aus Kupfer von hoher Reinheit, eingeführt und
schlossen und der Behälter kann evakuiert und erfor- 55 der Behälter wird verschlossen und evakuiert, obwohl
derlichenfalls verschweißt werden, jedoch ist dies diese beiden letzten Arbeitsstufen nicht wesentlich
nicht notwendig, sofern die Oberflächen, die verbun- sind.
den werden sollen, nicht außergewöhnlich verunrei- Der Behälter und der in ihm enthaltene Rohling
nigt sind. Das Auspressen oder Ziehen dieses Mate- wird dann bei einer Temperatur zwischen 350 bis
rials wird dann zu dem Zweck durchgeführt, um den 60 550° C gestreckt, d. h. bei einer Temperatur, die
zentralen Rohling aus dem supraleitenden Material unterhalb derjenigen liegt, bei der ein Eutektikum
mit Kupfer zu verbinden. Dieser Draht oder die gebildet wird. Es entsteht so eine mit einem Kupfer-Stange
ist ein Zusammenbauelement und besteht aus belag versehene Stange, in der die beiden Komponeneinem
Kern 5 aus supraleitendem Material in einer ten miteinander verbunden sind. Gleichzeitig wird
Kupferhülse C, so daß also das supraleitende Mate- 65 durch diese Bearbeitung die Querschnittsfläche verrial
mit einem Kupferbelag versehen ist, wie sich aus ringert und die Länge der beiden Komponenten ver-F
i g. 1 ergibt. Der Draht oder die Stange wird dann größert. Da in dieser Arbeitsstufe eine Streckbehandin
Längen geschnitten und dicht in einen weiteren lung anstatt einer Auspreßbehandlung stattfindet,
können größere Größen der Kupferbehälter mit den Rohlingen des supraleitenden Materials leicht gehandhabt
werden. Dies bedeutet, daß größere Drahtlängen aus jedem Behälter und Rohling hergestellt
werden können. Die größeren Rohlinge können ohne Schwierigkeit geschmolzen, geschmiedet und zu
Stangen gewalzt werden.
Die mit dem Kupferbelag versehene Stange wird dann bei Raumtemperaturen gezogen, um einen
einen einzelnen Kern aufweisenden Zusammengesetzten Supraleiter, vorzugsweise von hexagonalem Querschnitt
zu ergeben. Eine Anzahl von Längen desselben werden dann in einen Behälter von sehr reinem
Kupfer eingebracht, der dann vorzugsweise verschlossen und evakuiert wird. Der Behälter und sein Inhalt
werden dann bei einem bevorzugten Temperaturbereich von 350 bis 550° C gezogen, um eine Verbindung
der Elemente und eine Reduktion der Querschnittsflächen zu erreichen, worauf dann eine weitere
Streckbehandlung bei Raumtemperaturen stattfindet, um das endgültige Produkt zu ergeben, wel-
• ches aus einem mehrkernigen zusammengesetzten
Supraleiter besteht.
Bei anderen Ausführungsformen kann eine der Komponenten auf die andere Komponente aufplattiert
werden. So können beispielsweise die supraleitenden Kerne mit Kupfer in einer ausreichenden
Stärke plattiert werden, um als eine Masse zu wirken, und die Kerne werden dann zusammengesetzt, beispielsweise
durch Aufwickeln oder Aufspulen, worauf dann dieser Zusammenbau in der beschriebenen
Weise bearbeitet wird. Bei einer anderen Form des zusammengesetzten Materials können die Komponenten
in Pulverform vorliegen und zu einer geeigneten Form verdichtet und dann bearbeitet werden. Wenn
bei den oben beschriebenen Verfahren blech- oder streifenförmiges supraleitendes Material in zusammengesetzter
Form verwendet wird, kann das Blech oder der Streifen mit Schlitzen in der Längsrichtung
versehen sein, um so eine größere Anzahl von Fäden zu bilden.
Anstatt die Elemente des Zusammenbaues zur Her-
» stellung des zusammengesetzten Leiters in fester Form
anzuwenden, können bei einer anderen Ausführungsform die Kerne des supraleitenden Materials auch in
eine Form eingesetzt werden, die dann mit Kupfer ausgegossen wird. Dieser Zusammenbau wird dann
ausgepreßt, wobei er zunächst gewünschtenfalls in eine entsprechende Hülse eingesetzt sein kann. Bei
diesem Verfahren hat man eine beträchtliche Freiheit hinsichtlich der verschiedenen Art der Formen und
Anordnung der Formen der Kerne aus dem supraleitenden Material.
Es kann weiterhin ein Kupferblock angewendet werden, welcher entsprechende Öffnungen oder Bohrungen
aufweist, in die das supraleitende Material eingesetzt wird. Ein derartiger Block kann ein Gußstück
oder ein Stück eines bearbeitenden Materials sein, in das die Öffnungen eingearbeitet sind. Nach
dem Einführen der Kerne des Supraleiters wird dieses zusammengesetzte Arbeitsstück dann in der oben
angegebenen Masse weiterverarbeitet.
Claims (11)
1. Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten elektrischen Leiters durch gemeinsame
mechanische Bearbeitung von mindestens einem einer Mehrzahl von Elementen oder Schichten
aus einem duktilen Supraleitermaterial mit einem duktiven üblichen Material hoher elektrischer
Leitfähigkeit und hoher Wärmeleitfähigkeit, um auf diese Weise eine Mehrzahl von Bändern, Fäden
oder Schichten des Supraleitermaterials in einer Masse des üblichen Materials einzuschließen,
dadurch gekennzeichnet, daß die gemeinsame mechanische Bearbeitung des Supraleiterelementes
oder der Supraleiterschicht mit dem duktiven üblichen elektrisch leitenden Material
mindestens anfänglich bei einer erhöhten Temperatur durchgeführt wird, die hoch genug
ist, um eine Verbindung zwischen dem Supraleitermaterial und dem üblichen Material herbeizuführen,
jedoch unterhalb der Temperatur liegt, bei der ein niedrigschmelzendes Eutektikum zwischen
dem Supraleitermaterial und dem üblichen Material gebildet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die bei hoher Temperatur
durchgeführte mechanische Bearbeitung durch Auspressen, Walzen, Stangenwalzen, Schmieden,
Ziehen oder Gesenkschmieden erfolgt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das duktile supraleitende
Material aus einer Nioblegierung mit 67 Gewichtsprozent Titan besteht.
4. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das supraleitende Material
aus einer Nioblegierung mit 44 Gewichtsprozent Titan besteht.
5. Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die supraleitende Legierung
einer Lösungsbehandlung über 700° C unterworfen und dann abgeschreckt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammengesetzte elektrische
Leiter einer Wärmebehandlung bei 100 bis 700° C unterworfen wird, um eine feine disperse
Phase oder Phasen auszufällen.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei 250
bis 450° C durchgeführt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zusammengesetzte elektrische
Leiter einer Wärmebehandlung bei 200 bis 500° C vor oder nach der Bearbeitung bei
Raumtemperaturen unterworfen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung bei 300
bis 450° C durchgeführt wird.
10. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das duktile
gewöhnliche Material aus mindestens einem der Metalle Kupfer, Aluminium, Silber, Iridium
und Cadmium besteht.
11. Verfahren zur Herstellung eines zusammengesetzten
elektrischen Leiters nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zunächst ein Rohling
aus duktilem supraleitendem Material in einen Behälter aus einem duktilen gewöhnlichen
Material von hoher elektrischer und Wärmeleitfähigkeit eingebracht wird, dieser Rohling und
der Behälter dann bei 350 bis 550° C ausgepreßt oder gezogen und schließlich nochmals bei
Raumtemperatur ausgepreßt oder gezogen wird, um ein Zusammenbauelement zu bilden, von
denen eine Anzahl in einen Behälter aus einem
duktilen gewöhnlichen Material von hoher elektrischer und Wärmeleitfähigkeit eingebracht wird,
um so einen Zusammenbau zu ergeben, der bei 200 bis 450° C ausgepreßt oder gezogen und
schließlich nochmals bei Raumtemperaturen ausgepreßt und/oder gezogen wird.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
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Also Published As
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GB1178115A (en) | 1970-01-21 |
DE1640505B1 (de) | 1971-09-30 |
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