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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen
Hochtemperatur-supraleitenden Draht mit
Hochtemperatur-supraleitendem Oxidwerkstoff, und insbesondere auf einen
Mehrfaden-supraleitenden Draht, welcher in der Lage ist, eine
hohe kritische Stromdichte aufrechtzuhalten, die an
Magneten, Kabeln und dergleichen angelegt wird.
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In den letzten Jahren wurde die Aufmerksamkeit auf
Supraleiter mit einer Keramikbasis, d.h. Oxidbasis, als das
supraleitende Material gerichtet, das eine höhere
kritischen Temperatur zeigt. Insbesondere zeigen Supraleiter,
die auf Yttrium, Wismut und Thallium basieren und jeweils
ein hohe kritische Temperatur von 90K, 110K und 120K
aufweisen, ein für die Praxis günstiges Anwendungspotential.
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Die Verwendung dieser Hochtemperatur-supraleitenden
Materialien für Kabel, Busstränge, Stromzuführungen, Spulen
und dergleichen wurde mit dem Ansatz angedacht, das
supraleitende Material für diese verwendungen zu verlängern bzw.
langzuziehen.
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Ein herkömmliches Verfahren zur Erzielung eines
verlängerten supraleitenden Drahtes aus Oxidmaterial enthält die
Schritte des Ummanteln von Materialpulver mit einer
Metallumhüllung und des Beaufschlagens mit einer Wärmebehandlung,
um das Materialpulver in einen Supraleiter umzuwandeln, so
daß daraus ein Draht eines Supraleiters erhalten wird, der
von einer Metallumhüllung ummantelt ist.
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Ebenso existiert ein weiterer Ansatz zur Herstellung
eines Drahtes mit einer Vielzahl von
Hochtemperatur-supraleitenden
Oxidfäden, welcher den herkömmlichen auf Metall
basierenden und auf Komponenten bzw. auf Einzelbestandteile
basierenden Supraleitern entspricht.
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Nicht nur die hohe kritische Temperatur sondern ebenso
die hohe Stromdichte ist erforderlich, um
Hochtemperatursupraleitende Drähte für Kabel und Magnete heranziehen bzw.
verwenden zu können. Die Hochtemperatur-supraleitenden
Drähte müssen die erforderliche kritische Stromdichte in
dem angelegten Magnetfeld aufrechterhalten, selbst bei den
für die Praxis erforderlichen Anwendungsgegebenheiten, bei
denen sie bis zu einer vorgegebenen Krümmung gebogen
werden, nachdem sie einer Wärmebehandlung unterworfen wurden.
Unter Berücksichtigung auf das Obenerwähnte wird somit ein
Hochtemperatur-supraleitender Draht erwünscht, bei dem eine
reduzierte kritische Stromdichte nicht vorliegt, selbst
wenn er einer Biegebelastung unterworfen wurde.
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Aus dem Dokument EP-A-0357779 ist ein
Hochtemperatursupraleitender Draht bekannt, der eine Vielzahl von
supraleitende Fäden aus Oxidmaterial aufweist. Der Draht ist so
geformt worden, indem eine Vielzahl von Strängen vorgesehen
sind und jeder ein supraleitendes Oxidmaterial enthält,
welches wiederum als einer der Fäden fungiert, der durch
eine erste Metallumhüllung als Stabilisierungsmaterial
abgedeckt ist. Dadurch werden die Stränge gebündelt, in eine
zweite Metallumhüllung auf gewöhnliche Weise gepackt und
dann einer Strangpressung und einer Erwärmung unterworfen.
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Ferner ist in dem Dokument EP 0449316 des Anmelders,
das nach dem Prioriätstag dieser Anmeldung veröffentlicht
wurde, ein supraleitender Draht aus Oxidmaterial offenbart,
der einen Oxidsupraleiter enthält, dessen kritische
Stromdichte nicht sehr reduziert wird, nachdem er einem Biegen
bzw. einem Verbiegen auferlegt wurde. Darüberhinaus werden
eine Vielzahl von Stränge, die Supraleiter aus Oxidmaterial
aufweisen, welche mit einer ersten Metallumhüllung
abgedeckt
sind, in eine zweite Metallumhüllung eingefüllt,
wobei eine Deformationsbearbeitung vorgenommen wird, um
sektionsweise eine Drucklast auf die zweite Metallumhüllung
auszuüben, so daß die Dicke des supraleitenden Drahtes aus
Oxidmaterial, der in jedem Strang enthalten ist, nicht mehr
als 5% der Gesamtdicke des supraleitenden Drahtes wird.
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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit
darin, einen Hochtemperatur-supraleitenden Draht zu
schaffen, bei dem eine Verminderung bzw. Reduzierung der
kritischen Stromdichte unterdrückt wird, selbst wenn er einer
Biegeverformung unterworfen wird.
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Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, einen durch Biegen bearbeiteten
Hochtemperatur-supraleitenden Draht zu schaffen, der eine ausreichend hohe
Hochtemperatur-supraleitende Stromdichte aufweist, und der
eine für die Praxis günstige Anwendbarkeit für Kabel,
Busstränge, Stromführungen, Spulen und dergleichen aufweist.
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Diese Aufgaben werden durch den Gegenstand des
Anspruchs 1 gelöst.
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Entsprechend eines Gesichtspunktes der vorliegenden
Erfindung wird ein bandförmiger Hochtemperatur-supraleitender
Draht geschaffen, der einen Hochtemperatur-Supraleiter
aufweist, welcher aus einem Hochtemperatur-Supraleiter aus
Oxidmaterial gebildet ist, welcher in einem
Stabilisierungsmaterial angeordnet ist, indem der bandförmige Draht
durch Anlegen bzw. Beaufschlagen einer Druckbeanspruchung
aus einem Draht gebildet wird, der wiederum durch Ziehen so
hergestellt ist, daß ein Hochtemperatur-Supraleiter in eine
Vielzahl von Supraleitern durch ein Stabilisierungsmaterial
mit im wesentlichen gleicher Dicke unterteilt wird.
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Entsprechend eines weiteren Gesichtspunktes der
vorliegenden Erfindung wird ein Hochtemperatur-supraleitender
Draht mit einem Hochtemperatur-Supraleiter geschaffen, der
aus einem Supraleiter mit Oxidmaterial gebildet ist,
welcher in einem Stabilisierungsmaterial angeordnet ist, bei
dem der Draht durch Ziehen bzw. Strecken so hergestellt
wird, daß ein Hochtemperatur-Supraleiter in eine Vielzahl
von Supraleitern durch ein Stabilisierungsmaterial mit im
wesentlichen gleicher Dicke unterteilt wird.
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Der Hochtemperatur-supraleitender Draht entsprechend
der obengenannten Gesichtspunkte wird durch Vorbereiten
einer Vielzahl von Drähten, welche einen
Hochtemperatur-Supraleiter aus Oxidmaterial aufweisen, der mit einem
Stabilisierungsmaterial gleicher Dicke abgedeckt wird, durch
Bündelung dieser Drähte innerhalb einer Metallumhüllung und
durch eine plastische Bearbeitung hergestellt. Der
Hochtemperatur-supraleitende Draht kann dadurch hergestellt
werden, daß ein Stabilisierungsmaterial mit einer Vielzahl von
miteinander zusammenhängenden Löchern, welche
gleichbeabstandet gebildet sind, vorbereitet wird, daß ein
Hochtemperatur-Supraleiter aus Oxidmaterial in die Vielzahl von
Löchern in dem Stabilisierungsmaterial eingebracht wird, und
daß eine plastische Bearbeitung darauf auferlegt wird.
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Bei den oben beschriebenen Gesichtspunkten ist die
Dicke der entsprechend unterteilten
Hochtemperatur-Supraleiter vorzugsweise nahezu 10% oder geringer als die Dicke
des Hochtemperatur-supraleitenden Drahtes.
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Der Ausdruck "Dicke" bedeutet in diesem Zusammenhang
die Größe entlang der Querschnittsrichtung eines linearen
Produktes. Der Ausdruck "Dicke" bezieht sich auf die
gemeinhin verwendete Bedeutung einer Dicke in einem
bandförmigen Draht, und bezieht sich auf den Durchmesser in einem
Draht, der ein im wesentlichen kreisförmigen Querschnitt
hat.
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Der Hochtemperatur-supraleitende Draht, bei dem die
Dicke jedes unterteilten Hochtemperatur-Supraleiters nahezu
10% oder geringer der Dicke des Drahtes ist, kann bei den
obenbeschriebenen Aspekten so bearbeitet werden, daß eine
Biegeverformung von 0,3% oder darunter möglich ist. Ein
Hochtemperatur-supraleitender Draht, der eine
Biegebelastung mit einer Biegeverformung von 0,3% oder darunter
unterworfen wird, behält eine kritische Stromdichte bei, die
nahezu dem entspricht, bevor die Bearbeitung erfolgte.
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In diesem Zusammenhang ist die "Biegeverforinung"
folgendermaßen definiert:
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Biegeverformung (%) = Drahtdicke/Biegedurchmesser * 100
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Der Hochtemperatur-supraleitende Draht, bei dem die
Dicke der unterteilten Hochtemperatur-Supraleiter nahezu
10% oder weniger als die Dicke des Drahtes ist, kann bei
den obenbeschriebenen Aspekten vorzugsweise als Draht
verwendet werden, der mit einer Biegeverformung von 0,3% oder
weniger gebogen wurde. Dieser Draht enthält Kabel,
Busstränge und Stromzuführungen
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Das Stabilisierungsmaterial gemäß der vorliegenden
Erfindung reagiert nicht mit Hochtemperatur-Supraleiter, und
ist vorzugsweise einfach herzustellen. Das
Stabilisierungsmaterial enthält Silber, Silberlegierungen und dergleichen.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein auf Yttrium,
Wismut und Thallium basierender Supraleiter aus
Oxidmaterial als Hochtemperatur-Supraleiter verwendet. Ein auf
Wismut basierender Hochtemperatur-Supraleiter wird wegen
seiner hohen kritischen Temperatur, hohen kritischen
Stromdichte, geringen Toxizität und dem Nichterfordernis von
Seltenerdmetallen bevorzugt.
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Die supraleitenden Drähte, welche ein supraleitendes
Oxidmaterial verwenden, werden vorzugsweise in einer
bandförmigen Art hergestellt, um die kritische Stromdichte zu
erhöhen. Ein bandförmiger Hochtemperatur-supraleitender
Draht kann bis zu einem kleinen Biegedurchmesser gebogen
werden, da er dünn ist im Verhältnis zu einem Draht mit
entsprechend runder Konfiguration. Ein bandförmiger Draht
ist vorzugsweise für Spulen und dergleichen einsetzbar.
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Ein Draht mit einem Hochtemperatur-Supraleiter, der in
eine Vielzahl von Supraleitern durch ein
Stabilisierungsmaterial mit im wesentlichen gleicher Dicke unterteilt ist,
wird mit Druck beauf schlagt, um einen bandförmigen Draht zu
schaffen, bei dem die Dicke des Hochtemperatur-Supraleiters
im wesentlichen konstant bleibt. Ein Draht mit
Hochtemperatur-Supraleiter, die mit konstantem Abstand verteilt sind,
weist eine hohe kritische Stromdichte mit nahezu keiner
Abnahme hinsichtlich der Dichte auf, selbst wenn er einer
Biegebearbeitung unterworfen wird.
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Falls die Dicke des Stabilisierungsmaterials, das den
Hochtemperatur-Supraleiter umgibt, nicht konstant ist, wird
die Dicke des Hochtemperatur-Supraleiters nach dem
Bearbeitungsvorgang wegen der lokalen Unterschiede, die
Druckbeaufschlagung aufzunehmen&sub1; hinsichtlich des Umfangs bzw. der
Größe ungleichmäßig sein. Ein abschnittsweise verdünnter
Supraleiter kann den kritischen Stromwert des gesamten
Drahtes begrenzen. Diese Veränderung vermindert die
kritische Stromdichte eines Hochtemperatur-supraleitenden
Drahtes. Ein abschnittsweise verdickter Supraleiter erfordert
eine größere Verformung des Drahtes zu dem Zeitpunkt, wenn
er gebogen wird.
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Entsprechend eines weiteren Aspektes der vorliegenden
Erfindung wird ein Hochtemperatur-supraleitender Draht, der
eine Vielzahl von supraleitenden Abschnitten aufweist, die
aus einem Hochtemperatur-Supraleiter aus Oxidmaterial
gebildet sind, welche in einem Stabilisierungsmaterial
angeordnet sind, geschaffen, der dadurch gebildet wird, daß
eine Metallumhüllung, welche als Stabilisierungsmaterial
dient, mit einem Material, welches den supraleitenden
Abschnitt bildet, gefüllt wird, und daß eine Zieh- bzw.
Streckbearbeitung auferlegt wird, gefolgt durch ein Bündeln
einer Gesamtheit bzw. eines Zusammenschlusses dieser Drähte
in einer Metallumhüllung und durch Anlegen bzw.
Druckbeaufschlagung einer Streckbearbeitung darauf, wodurch die Dicke
jedes Supraleiters 10% oder geringer als die Dicke des
gesamten Drahtes ist.
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Ein mehrfädiger supraleitender Draht wird entsprechend
der vorliegenden Erfindung dadurch erhalten, daß ein Pulver
eines Hochtemperatur-Supraleiters aus Oxidmaterial oder ein
Pulver eines Vorläufers mit einer Metallumhüllung,
beispielsweise aus Silber, ab- bzw. überdeckt wird, um einen
runden Draht durch Ziehen zu erhalten, und nachfolgend
dadurch, daß eine Vielzahl dieser Drähte zusammengefügt
werden, die mit einer Metallumhüllung beispielsweise aus
Silber abgedeckt werden sollen, und daß eine Streck- bzw.
Ziehbearbeitung auferlegt wird. Falls nötig kann der Draht
durch eine Druckbeaufschlagung beispielsweise durch Walzen
erhalten werden, um als Ergebnis in einer bandförmigen
Konfiguration vorzuliegen, oder kann in der runden
Konfiguration durch eine Wärmebehandlung gesintert werden.
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Der mehrfädige supraleitende Draht wird aus Gründen der
Stabilität vorzugsweise mit Metall abgedeckt. Dieses Metall
reagiert vorzugsweise nicht mit Hochtemperatur-Supraleiter,
kann einfach hergestellt werden und weist einen geringen
spezifischen Widerstand auf, um so als
Stabilisierungsmaterial zu dienen bzw. zur Verfügung zu stehen. Derartige
Metalle enthalten beispielsweise Silber und
Silberlegierungen.
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Die Metallumhüllung kann ebenfalls als Zwischenschicht
verwendet werden. In diesem Fall deckt ein weiteres
Material beispielsweise Kupfer, Aluminium oder eine Legierung
davon die Zwischenschicht ab.
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Durch Festlegung der Dicke des
Hochtemperatur-Supraleiters auf eine Dicke von nahezu 10% oder geringer als die
Dicke des Drahtes wird die Verminderung der kritischen
Stromdichte innerhalb eines für die Praxis günstigen
Verwendungsbereiches beibehalten, selbst wenn der Draht mit
einer Biegeverformung von beispielsweise 0,3% gebogen wird.
Beim erfindungsgemäßen Draht enthält der
Supraleiterabschnitt einen dünnen Faden, beispielsweise einen Faden mit
einer Dicke von mehreren µm bis 50µm. Falls die Dicke des
Supraleiters 10% der Dicke des Drahtes überschreitet, wird
die Abnahme in der kritischen Stromdichte beim Biegen bzw.
Verbiegen signifikant. Insbesondere kann die Abnahme der
kritischen Stromdichte durch Verbiegen ferner dadurch
unterdrückt werden, daß die Dicke des Supraleiters 5% oder
geringer als die Dicke des Drahtes gemacht wird.
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Der mehrfädige supraleitende Draht gemäß des
vorliegenden Aspektes wird durch einmaliges Bündeln der Stränge
gebildet, die einen Supraleiter enthalten, der mit einem
Metall überdeckt ist. Bei diesen Draht ist der Abstand
zwischen den Supraleitern im wesentlichen konstant, so daß die
kritische Stromdichte hoch ist.
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Die Anzahl der zu bündelnden Stränge ist bei der
mormalerweise verwendeten Größe vorzugsweise mindestens 30, so
daß das Verhältnis des Oxidsupraleiters zu der
Metallumhüllung nicht vermindert wird.
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Der mehrfädige supraleitende Draht entsprechend des
vorliegenden Aspekts kann zumindest einen Abschnitt
enthalten, der einer Biegebearbeitung unterworfen wurde, um eine
Biegeverformung von 0,3% oder geringer aufzuweisen. Dieser
mehrfädige supraleitende Draht mit einer Biegeverformung
von 0,3% oder geringer weist eine Verminderung der
kritischen Stromdichte auf 1 die unterdrückt wurde.
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Der mehrfädige supraleitende Draht kann vorzugsweise
für die Schritte des Wickelns und Entwickeins bei einer
Biegeverformungsbedingung von 0,3% oder geringer verwendet
werden. Eine Herabsetzung bzw. Reduzierung der
supraleitenden Eigenschaften eines Drahtes kann innerhalb eines
Bereiches mit einer Biegeverformung von 0,3% oder geringer
verhindert werden.
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Der mehrfädige supraleitende Draht kann um eine Haspel
oder eine Trommel wegen der bandförmigen Drahtkonfiguration
gewickelt werden, welche für Kabel oder Spulen verwendet
wird. Eine Biegeverformung von 0,3% oder geringer ergibt
beim Wickeln den Vorteil, daß eine hohe kritische
Stromdichte beibehalten wird, und daß ein Draht für praktische
Anwendungen zur Verfügung steht. Der mehrfädige
supraleitende Draht kann für verschiedene Drähte verwendet werden,
welche mit einer Biegeverformung von 0,3% oder geringer
bearbeitet wurden.
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Darüberhinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines
Hochtemperatur-supraleitenden Drahtes mit mehreren Fäden
geschaffen, welches die Schritte enthält: Vorbereiten einer
Vielzahl von Stränge, die einen Supraleiter aus
Oxidmaterial aufweisen, der mit einer ersten Metallumhüllung
überdeckt ist; Bündeln der Vielzahl der in einer zweiten
Metallumhüllung zusammengepackenten Stränge, so daß jeder
mehrfädige Supraleiter aus Oxidmaterial durch ein
Metallumhüllungsmaterial mit im wesentlichen gleicher Dicke
getrennt bzw. unterteilt wird; zumindest einmaliges Anlegen
einer plastischen Bearbeitung, um eine Druckbeaufschlagung
in Richtung der Schnittrichtung der zweiten Metallumhüllung
auszunützen, die die darin zusammengepackte Vielzahl von
Strängen enthält.
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Bei dem Verfahren enthält die plastische Bearbeitung
die Schritte des Ziehens bzw. Streckens und Anlegens einer
Druckbeaufschlagung. Soll ein runder Draht erhalten werden,
so wird eine Ziehbearbeitung angewendet. Wenn ein flacher
bandförmiger Draht erhalten werden soll, wird ein Ziehen
und darauf nachfolgend eine Druckbeauf schlagung angewandt.
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Das Verfahren enthält vorzugsweise den Schritt der
Wärmebehandlung nach der plastischen Bearbeitung. In diesem
Fall wird es ferner bevorzugt, daß der Bearbeitungsvorgang
und die Wärmebehandlung mehrere Male wiederholt werden.
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Bei dem Verfahren ist es möglich, die Dicke der
Supraleiters aus Oxidmaterial des Drahtes zu kontrollieren, der
beim plastischen Bearbeitungsschritt erhalten wurde, indem
die Anzahl der Stränge, welche in der zweiten
Metallumhüllung gepackt sind, abgeändert wird. Die Dicke des
Supraleiters entspricht vorzugsweise 10% der Dicke des Drahtes.
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Bei dem Verfahren werden die Vielzahl der Stränge
lediglich einmal gebündelt, so daß die Supraleiter aus
Oxidmaterial durch das Metallumhüllungsmaterial mit im
wesentlichen gleicher Dicke gleich beabstandet sind. Die
lediglich einmal gebündelten Stränge haben den Vorteil, daß ein
mehrfädiger supraleitender Draht erhalten wird, der
Supraleiter gleicher Dicke aufweist, die gleichförmig über
dessen Querschnitt verteilt werden. Solch ein mehrfädiger
Draht behält die relativ hohe kritische Stromdichte bei,
selbst wenn eine Biegebearbeitung angewandt wird.
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Die vorangehenden und anderen Aufgaben, Merkmale,
Gesichtspunkte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden
klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter
Berücksichtigung der nachfolgenden Zeichnungen.
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Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Drahtes
entsprechend einer ersten Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung, nachdem eine Ziehbearbeitung angewandt wurde.
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Fig. 2 ist eine Schnittansicht eines Drahtes
entsprechend einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung, nachdem eine Ziehbearbeitung angewandt wurde.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Drahtes, nachdem
eine Ziehbearbeitung eines herkömmlichen Beispiels
angewandt wurde.
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Fig. 4 ist eine Schnittansicht, die einen bandförmigen
Draht zeigt, wobei der Draht einer Walzbearbeitung
unterworfen wurde, nachdem das Ziehen der zweiten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewandt wurde.
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Beschreibung verschiedener Ausgestaltungen:
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Oxide oder Karbonate, welche entsprechende Elemente
enthalten, werden vermischt, um eine Zusammensetzung von
Bi : Pb : Sr : Ca : Cu = 1.79 : 0.43 : 1.99 : 2.22 : 3.00
zu haben. Dann wird eine Wärmebehandlung durchgeführt, um
das Pulver vorzubereiten, welches eine 2 : 2 : 1 : 2 Phase
enthält, wobei das Verhältnis von Bi : Pb : Sr : Ca : Cu
nahezu 2 : 2 : 1 : 2 und eine nichtsupraleitende Phase ist.
Das Pulver wird für 12 Stunden bei 710ºC in einer
Unterdruckatmosphäre von 10 Torr entgast. Das Pulver dieses
Hochtemperatur-Supraleiters wurde in der Ausführungsform 1
und 2 und dem Vergleichsbeispiel verwendet.
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Ausführungsform 1:
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Das obenbeschriebenen Pulver wird in ein Silberrohr
gefüllt, das einen Außendurchmesser von 12 mm und einen
Innendurchmesser von 9 mm aufweist und auf 1.0 mm Durchmesser
gezogen bzw. gestreckt wird. Sechzig dieser Stränge werden
in ein Silberrohr gepackt, das einen Außendurchmesser von
12 mm und einen Innendurchmesser von 9 mm aufweist. Ein
Silberstab von 1 mm Durchmesser wird in dem Zentrum des
Silberrohrs mit den obenbeschriebenen Strängen angeordnet,
welche um den Stab angeordnet sind.
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Ausführungsform 2:
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Das obenbeschriebenen Pulver wird in ein Silberrohr
gefüllt, das einen Außendurchmesser von 12 mm und einen
Innndurchmesser von 9 mm aufweist, das auf 1,29 mm Durchmesser
gezogen wird. 36 dieser Stränge werden in einem Silberrohr
aneinandergereiht, das einen Außendurchmesser von 12 mm und
einen Innendurchmesser von 9 mm aufweist. Ein Silberstanb
von 1,29 mm im Durchmesser wird in dem Zentrum des
Silberrohres mit den obenbeschriebenen Strängen angeordnet, die
um den Stab angeordnet sind.
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Vergleichsbeispiel:
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Das obenbeschriebene Pulver wird in ein Silberrohr
gefüllt, das einen Außendurchmesser von 6 mm und einen
Innendurchmesser von 5 mm aufweist, das auf 1,3 mm Durchmesser
gezogen wird. Sechs dieser Stränge werden in ein Silberrohr
gepackt, das einen Außendurchmesser von 6 mm und einen
Innendurchmesser von 4 mm aufweist. Ein Silberstab von 1,3 mm
im Durchmesser wird im Zentrum des Silberrohrs angeordnet.
Diese sechs gepackten Stränge werden auf 1,3 mm Durchmesser
gezogen und in ein Silberrohr gepackt, das einen
Außendurchmesser von 6 mm und einen Innendurchmesser von 4 mm
aufweist. Ein Silberstab von 1,3 mm Durchmesser wird in dem
Zentrum des Silberrohrs mit den gezogenen Strängen
angeordnet, die um den Stab angeordnet sind.
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Das zusammengesetzte Material, das in der ersten und
zweiten Ausführungsform und im Vergleichsbeispiel erhalten
wurde, d.h. das gepackte Material wird auf 1,45 mm
Durchmesser
gezogen bzw. gestreckt. Diese Drähte werden
abgetastet bzw. vermessen, um deren Querschnittsstrukturen zu
beobachten. Die Figuren 1 bis 3 zeigen die Schnittansichten
der Ausführungsform 1, Ausführungsform 2 und dem
Vergleichsbeispiel.
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Unter Bezugnahme auf Fig. 1 weist der Draht 1, der der
Ziehbearbeitung gemäß Ausführungform 1 unterworfen wurde,
eine Vielzahl von Hochtemperatur-Supraleiter 2 auf, die in
einem Stabilisierungsmaterial 3 angeordnet sind. Das
Stabilisierungsmaterial 3 gleicher Dicke ist zwischen jedem
Hochtemperatur-Supraleiter 2 vorhanden. Unter Bezugnahme
auf Fig 2 weist der Draht 4, der der Ziehbearbeitung gemäß
Ausführungsform 2 unterworfen wurde, Hochtemperatur-Supra
leiter 5 auf, die in einem Stabilisierungsmaterial 6
angeordnet sind. Das Stabilisierungsmaterial 6 mit im
wesentlichen gleicher Dicke liegt zwischen jedem
Hochtemperatur-Supraleiter 5 vor.
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Unter Bezugnahme auf die Fig. 3 weist ein Draht 7, der
der Ziehbearbeitung gemäß dem Ausführungsbeispiel
unterworfen wurde, Hochtemperatur-Supraleiter 8 auf, die in einem
Stabilisierungsmaterial 9 angeordnet sind. Die
Hochtemperatur-Supraleiter 8 liegen in einer lokal zusammenhängenden
Struktur vor. Die Dicke der Stabilisierungsmaterials
zwischen jedem Hochtemperatur-Supraleiter 8 ist nicht
konstant.
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Die Drähte der ersten und zweiten Ausführungform und
des Vergleichsbeispiels, die der Ziehbearbeitung
unterworfen wurde, wurden bis die Dicke 0,435 mm betrug, gewalzt.
Dieser Draht wurde für 50 Stunden bei 845ºC gesintert und
dann erneut einer Walzbearbeitung bis auf eine Dicke von
0,236 mm unterworfen. Dieser bearbeitete Draht wurde erneut
für 50 Stunden bei 840ºC gesintert.
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Fig. 4 zeigt einen bandförmigen Draht des langgezogenen
Drahtes gemäß Ausführungsform 2 der Fig. 2, welcher der
Walzbearbeitung mit den obenbeschriebenen Schritten
unterworfen wurde. Unter Bezugnahme auf Fig. 4 liegt ein
Hochtemperatur-Supraleiter 5 im Stabilisierungsmaterial 6 im
bandförmigen supraleitenden Draht 10 vor, wobei sich der
Hochtemperatur-Supraleiter 5 brettartig mit im wesentlichen
gleicher Dicke erstreckt.
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Bei den oben erzielten bandförmigen Drähten der
Ausführungsformen 1 und 2 und des Vergleichsbeispiels wurde die
kritische Stromdichte (Jc) gemessen. Die kritische
Stromdichte wurde ebenso, nachdem der Draht einer
Biegeverformung von 0,5% zehnmal unterworfen wurde, gemessen. Die Bie
geverformung entspricht der oben definierten. Die gemessene
Ergebnisse der kritischen Stromdichte sind in Tabelle 1
gezeigt.
Tabelle 1
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Aus der Tabelle 1 kann entnommen werden, daß die
kritische Stromdichte, selbst nachdem der Draht einer
Biegeverformung unterworfen worden ist, größer in den bandförmigen
Drähten gemäß der Ausführungform 1 und 2 gemäß der
vorliegenden Erfindung ist als im Verhältnis zu der des
Vergleichsbeispiels.
Ausführungform 3
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Oxide oder Karbonate werden gemischt, um eine
Zusammensetzung von Bi : Pb : Sr : Ca : Cu =
1.84 : 0.36 : 1.99 : 2.18 : 3.00 zu haben. Das gemischte
Pulver wird wärmebehandelt, um ein Pulver zu erhalten, das
hauptsächlich eine 2212 Phase von 85% und eine 2223 Phase
von 15% als supraleitende Phase und (Ca,Sr)&sub2;PbO&sub4; und
Ca&sub2;CuO&sub3; als nicht supraleitende Phase enthält. Dieses
Pulver wird für 12 Stunden bei 700ºC in einer
Unterdruckatmosphäre von 10 Torr entgast.
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Das behandelte Pulver wird mit einem Silberrohr
abgedeckt, das einen Außendurchmesser von 10 mm und einen
Innendurchmesser von 9 mm aufweist, wobei das Silberrohr
einer Ziehbearbeitung unterworfen wird, bis der Durchmesser
1,3 mm ist.
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Eine vorbestimmte Anzahl von den so erhaltenden Strän
gen werden in einem Silberrohr mit einer vorgegebenen Größe
gepackt, wie in der folgenden Tabelle 2 gezeigt ist, wobei
das Silberrohr einer Ziehbearbeitung unterworfen wird bis
der Durchmesser 1 mm ist. Der so erhaltende Draht wird dann
auf eine Dicke von 0,3 mm gewalzt. Als nächstes wird der so
erhaltene Draht für 55 Stunden bei 845ºC wärmebehandelt
gefolgt von einer Walzbearbeitung mit 15%-iger Walzreduktion.
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Sechs Arten des bandförmigen Drahtes wurden, wie in der
folgenden Tabelle 2 gezeigt ist, erhalten:
Tabelle 2
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Die Prozentangabe der Dicke des Supraleiters bezüglich
der Dicke des Drahtes ist ebenfalls in Tabelle 2 gezeigt.
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Diese so erhaltenen sechs Arten des bandförmigen
Drahtes wurden jeweils für 48 Stunden bei 838ºC wärmebehandelt
und dann bei einem vorbestimmten Durchmesser, der in der
folgenden Tabelle 3 gezeigtist, gebogen. Die kritische
Stromdichte (Jc) des Drahtes in Flüssigstickstoff, der bis
zu einem vorbestimmten Durchmesser gebogen wurde, ist in
der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
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Falls die Biegeverformung nicht vorgenommen wurde,
zeigt Jc eine Tendenz der Abnahme hinsichtlich der prozen
tuellen Dicke des Supraleiters gegenüber der Dicke des
Drahtes. Falls die Biegeverformung erhöht wird, wird die
Verminderung bezüglich Jc signifikant, ebenso wie der
Prozentsatz der supraleitenden Dicke zunimmt. Aus der Tabelle
3 kann entnommen werden, daß bei den Nummern 1 bis 4 nahezu
90% oder mehr des ursprünglichen Jc beibehalten wird bei
einer Biegeverformung von 0,5%. Allerdings wird bei den
Nummern 5 und 6 80% oder weniger des ursprünglichen Jc für
eine Biegeverformung von 0,5% beibehalten.
Tabelle 3
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A: Biegeverformung (%) B: Jc (x10&sup4;A/cm²)
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Die Werte in den Klammern geben den Prozentgehalt (100%) des Jc
nach dem Bearbeitungsvorgang hinsichtlich des Jc vor dem Bearbeitungs
vorgang an.
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Der so erhaltene bandförmige Draht wird bei einem
Durchmesser, der in Tabelle 4 gezeigt ist, 200 mal gebogen,
wobei die kritische Stromdichte in Flüssigstickstoff
gemessen wurde. Das Ergebnis ist in der nachfolgenden Tabelle 4
gezeigt.
Tabelle 4
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A: Biegeverformung (%) B: Jc (x10&sup4;A/cm²)
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Die Werte in den Klarnmern geben den Prozentgehalt (100%) des Jc
nach dem Bearbeitungsvorgang hinsichtlich des Jc vor dem
Bearbeitungsvorgang an.
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Es ist aus Tabelle 4 verständlich, daß eine
Biegeverformung von 0,3% oder mehr, die 200 mal wiederholt wurde,
Jc signifikant vermindert. Die Nummern 5 und 6 geben eine
weitere signifikante Abnahme des Jc an.
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Sechzig der vorgenannten Stränge werden in einem
Silberrohr von 16,5 mm Außendurchmesser und 13,3 mm
Innendurchmesser zusammengepackt, um einer Ziehbearbeitung auf
einen Durchmesser von 1 mm unterworfen zu werden. Dann wird
eine weitere Bearbeitung ausgeübt bis die Dicke von 0,17 mm
erreicht wird.
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Der so erhaltene Draht wird für 55 Stunden bei 845ºC
wärmebehandelt und dann einer Walzbearbeitung mit einer
Walzreduktion von 15% unterworfen. Der erhaltende
bandförmige Draht wird um einen Zylinder von 50 mm
Außendurchmesser gewickelt, um für 50 Stunden bei 840ºC wärmebehandelt
zu werden.
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Der Draht wird von dem Zylinder zur Verfügung gestellt,
um um ein Teflonrohr mit 50 mm Durchmesser und einer
Steigung von 80 mm gewickelt zu werden. Die kritische
Stromdichte dieser Spule wurde in Flüssigstickstoff gemessen.
Der nicht gewickelte Draht wird 200 mal bei einem Radius
von 100 mm gebogen, wobei dann die kritische Stromdichte in
Flüssigstickstoff gemessen wird. Die gemessene kritische
Stromdichte war in beiden Fällen stabil, und zeigt 14600
bis 15700 A/cm². Es wurde herausgefunden, daß der
bandförmige Draht bevorzugte Eigenschaften aufwies, nachdem er dem
Sinterungsvorgang und Biegevorgang unterworfen wurde.
Bevorzugte Ausführungform
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Oxide oder Karbonate werden gemischt, um eine
Zusammensetzung von Bi : Pb : Sr Ca : Cu =
1.80 : 0.38 : 2.00 : 1.97 : 3.00 zu erhalten. Das gemischte
Pulver wird wärmebehandelt, um ein Pulver zu erhalten, das
im wesentlichen 88% einer 2212 Phase und 12% einer 2223
Phase als supraleitende Phase und (Ca,Sr)&sub2;PbO&sub4; und Ca&sub2;CuO&sub3;
als nicht supraleitende Phase enthält. Dieses Pulver wird
für 18 Stunden bei 700ºC in einer Unterdruckatmosphäre von
7 Torr entgast.
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Das erhaltende Pulver wird mit einem Silberrohr von 12
mm Außendurchmesser und 9 mm Innendurchmesser abgedeckt,
welches auf einen Durchmesser von 1,3 mm gezogen bzw.
gestreckt wird.
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Eine vorbestimmte Anzahl der obenbeschriebenen
erhaltenen Stränge werden in einem Silberrohr einer vorbestimmten
Größe zusammengepackt, - wie in Tabelle 5 gezeigt ist-, um
einer Zieh- bzw. Streckbearbeitung unterworfen zu werden,
bis der Durchmesser 1 mm ist. Der erhaltene Draht wird dann
einer Walzbearbeitung auf eine Dicke von 0,28 mm
unterworfen. Dieser Draht wird für 45 Stunden bei 845ºC
wärmebehandelt und dann einer Walzung unterworfen mit einer
Walzreduktion von 22%. Der bandförmige Draht wird dann für 50
Stunden bei 840ºC wärmebehandelt.
Tabelle 5
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Die obenbeschriebenen sechs Arten der Drähte werden
einer Biegebearbeitung von 20 mal bei einem Durchmesser
unterworfen, der in der folgenden Tabelle 6 gezeigt ist. Die
kritische Stromdichte wird im Flüssigstickstoff gemessen.
Diese Ergebnisse sind in Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 6
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A: Biegeverformung (Z) B: Jc (x10&sup4;A/cm²)
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Die Werte in den Klarnrnern geben den Prozentgehalt (100%) des Jc
nach dem Bearbeitungsvorgang hinsichtlich des Jc vor dem
Bearbeitungsvorgang an.
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Die Verminderung des Jc hinsichtlich der gleichen
gebogenen Stränge ist hinsichtlich der Nummern 5 und 6 im
Verhältnis zu den Nummern 1 bis 4 signifikant. Die
Verminderung des Jc wird ferner signifikant, wenn die wiederholte
Biegeverformung 0,3% überschreitet. Neunzig dieser
erhaltenen Stränge werden gebündelt, um einen mehrfädigen Draht
herzustellen. Der mehrfädige Draht wird auf 1,3 mm
Durchmesser gezogen und dann einer Walzbearbeitung unterworfen
bis die Dicke 0,25 mm ist. Der Draht wird für 50 Stunden
bei 840ºC wärmebehandelt.
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Der so erhaltene Draht wird bei einer Krümmung von 50
mm im Radius gebogen und dann in eine lineare Konfiguratin
zurückgeführt. Dieser Vorgang wird 20 mal wiederholt,
gefolgt von einer Messung der kritischen Stromdichte in
Flüssigstickstoff. Der mehrfädige Draht weist eine kritische
Stromdichte von 17500 A/cm² in Flüssigstickstoff vor dem
Vorgang der Biegebearbeitung und ebenso nach dem Vorgang
der Biegebearbeitung auf.
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Wie im Vorausgehenden dargestellt wurde, ist der
erfindungsgemäße Hochtemperatur-supraleitetende Draht
insbesondere auf Drähte anwendbar, die beispielsweise als Kabel,
Flußstränge, Stromzuführungen und Spulen einer
Biegebearbeitung unterworfen werden.