SE443731B - Forfarande for framstellning av en elektrisk ledare - Google Patents

Description

o 3 s 3 o - s §e Vid konventionella förfaranden är det nödvändigt att tillverka tråd- ämmena genom flerfaldiga ertruderingar och att uppnå de slutliga dimen- sionerna genom att draga tråden genom dragskivor eller matriser. Var och en av extruderingarna är mycket hârdhänt mot fibrerna och även mycket dyrbar att utföra. Det är därför önskvärt att finna ett annat sätt att framställa kompositer kapabla att fabriceras för att bilda trådar med fina nioblegeringsfibrer, som är befriade från nackdelarna med tidigare förfaranden, dvs kostnaden och fiberbrott.

I enlighet med föreliggande uppfinning har det befunnits att metall- kompositer av större styrka kan framställas genom att ha ett lager hos kompositet i erpanderad eller sträckt form. Trådar med extremt liten storlek och innehållande niob, vanadium och legeringar därav bildas i en enda ertrudering med mindre brott och större styrka genom att använda niob eller vanadium i form av sträckmetall. Trådarna har supraledande egenskaper.

Niobet eller vanadiet, antingen i elementär eller legeringsform, sträcka ooh lamineras på ett underlags- eller grundmaterial, som kan vara bildat av koppar, aluminium, tantal, brons eller kombinationer därav, det resulterande laminatet rullas upp till en cylinder och cylindern, som kan förses med en yttre kapsling eller beläggning, fabrioeras till trådar.

När niobet eller vanadiet används i legeringsform kan legeringen exempelvis vara Nb3Sn, Nb3Ga, Nb3Ge, Nb5Si, HbTi, V3Ga, V3Si, V3Sn, 7311, eller V5Ge. Dessutom kan legeringar av denna typ bildas från komponenterna hos kompositet genom diffusion av underlagsmaterial in i det sträckte metallagret. _ ~ Förfarandet enligt denna uppfinning är värdefullt för att tillverka ntu-xni-n elektriska ieaningnr, non icke binta är nan-rn i användning utan, viktigare, tillräckligt starka för att utstå fabšicering till olika former, såsom stavar, kablar, trådar etc, som kanyåtskilliga däri innehållna fibrer eller fina trådar. Detta möjliggöres genom att använda den elektrokondnktiva metallen eller -legeringen i en expande- rad eller sträckt form, laminera den sträckta metallen eller legeringen vid en annan metall och fabricera laminatet till slutlig form. 8003530-6 Det har befunnits att många av problemen med förfaringssâtten enligt tidigare teknik för att framställa kompositer, i synnerhet supraledar- trådar med fina fibrer eller trådar av nioblegeringar, såsom niob- tennlegering, kan övervinnas genom förfarandet enligt föreliggande uppfinning, vid vilket förfarande sträckt eller expanderad niobmetall lamineras på ett metallnnderlag och rullas upp till en oylindrisk form i motsats till fabriceringen av niobstavar. Användningen av sträck- metallen har många fördelar utöver förfaranden enligt tidigare teknik och tillåter en kraftigt ökad användbarhet och kompositkonstruktion, mycket finare fibrer med mindre erforderlig reduktion och en likformig ledartvärsektion medan man fortfarande har fördelarna med en enda fin fiber eller tråd. En ledare med stor längd och med fina ledarfibrer kan tillverkas till en mycket lägre kostnad än enligt förfaranden enligt tidigare teknik. Dessa fördelar är ett resultat av möjligheten att använda ett finare utgångsmaterial, vilket kräver mindre reduktion för att uppnå till och med finare fibrer än de tidigare förfarandena.

Eftersom ledarens utgångsstorlek är fin eller liten, kan supraledarens slutliga dimensioner vara tillräckligt fina för att tillåta korta diffusionsreaktionstider, varigenom möjligheten till bildning av Kirkendall-porer reduceras och de formbara karakteristikorna hos extremt fina fibrer av den spröda niob-tennlegeringen utnyttjas.

Den genom denna uppfinning framställda ledaren har förbättrat motstånd mot egenskapsdegradering i samband med dragpåkänning, vilket är ett resultat av användningen av en nätkonfiguration. Om en av fibrerna går sönder föreligger fortfarande förbindning med återstoden av fib- rerna i sträckmetallen och följaktligen fördelas påkänningarna till de andra bärande fibrerna. På detta sätt verkar samtliga fibrer i samordning såsom om de vore en enda fiber, varigenom risken för brott minimeras och möjliggöres framställning av långa obrutna längder, vilka är extremt besvärliga att uppnå med användning av de hittillsvarande förfarandena.

Uppfhningen beskrives ytterligare i illustrerande syfte under hänvis- ning till bifogade »ritning, på vilken fig 1 visar en tvärsektionsvy av en lamell eller laminat bestående av ett solitt metallager och ett sträckmetallager, fig 2 visar en tvärsektion av ett ämne av lamellen i fig 1, vilket ämne är upprullat av lamellen i fig 1 kring en kopparstav ëçeštcssso-5 e., och belagt med koppar, och fig 3 visar en vy ovanifrån av fig 1 illustrerande sträckmetallagret liggande över det solida metallagret.

I enlighet med föreliggande uppfinning kan trådar framställas genom att taga en lamell eller ett laminat såsom visas i fig 1 och 2, i vilka ett bronslager 1 är överdraget med ett lager av niob-metall 2.

Bronslagret används för~att tillföra tenn till niobet genom diffusion för att bilda Nb3Sn. Detta förfarande har önskvärd reaktionskinetik för diffusicnsreaktionen i fast tillstånd eftersom det är svårare för tennet att placeras på niobet och uppnå detsamma. Bronset är av en standardspecifikation och innehåller vanligen från 10 till 13% tenn.

Lamellen eller laminatet 4 lindas kring en kopparstav 5 för att bilda en cylinder och belägges därefter med ett yttre kopparlager 5, vari- genom bildas ett ämne med den i fig 2 visade tvärsektionskonstruktionsn.

Kopparbeläggningen 5 hjälper till att underlätta fabriceringen, gör det lätt att draga tråden och ger kryogen stabilitet med hög termisk ledningsförmåga. Det resulterande ämnet kan sedan reduceras och dragas 'äll vilken som helst önskad tvärsektionsform, dvs rund, fyrkantig, elliptisk eller platt.

Sträckmetallagret 2 kan vara vanadium, niob eller niob-titanlegering.

Det andra metallagret 1 kan vara bildat av aluminium, koppar, tantal eller brons och kan innehålla en metall som skall legeras med niobet eller vanadiet, såsom gallium, germanium, tenn eller kisel. Tjocklekarna och andra kvaliteter hos båda metallerna beror på den önskade slutpro- dukten.

I det specifika, illustrerade exemplet kan niob-metallagret 2 vara av vilken som helst tjocklek såsom även bronslagret 1 kan vara. Det är önskvärt att i lamellen före upprullning uppnå ett volymförhållande mellan brons och niob på 3:1 genom lämpligt val av lagertjccklekar.

Sträckmetallen har vanligen en tjocklek på från 0,25 till 1,5 mm, företrädesvis så låg som 0,13 - 0,4 mm. Det av lamellen bildade ämnet extruderas och dragas därefter. Det är möjligt vid förfarandet enligt nuvarande ståndpunkt hos tekniken att åter bunta ihop tråd framställd genom detta förfarande för att slutligen framställa trådar med finare fibrer och ett större antal fibrer genom en efterföljande reduktion och dragning. Kopparn som omger ämnet bör vara av tillräcklig tjock-. 8003-550-6 lek så att det icke brytas ned och exponerar kompositelementen vid ytan och så att integritet upprätthålles under reduktions- och drag- ningsoperationerna. Pâ grund av de bättre kvaliteterna vid utgående från ett sträckt niobmetallager är det möjligt att gå igenom reduce- ringsstegen med mycket större utbyte än de nuvarande förfarandena.

Uppfinningen illustreras ytterligare genom följande exempel.

Exempel Ett ämne konstruerades med dimensionerna 6,03 cm ytterdiameter och en längd på 15,2 cm och med ett komposit av sträckt niob på brons lin- dat kring en kopparstav och belagt med en kopparbeklädnad. Ämnet inne- höll approximativt 8% Nb vad avser tvärsektion och fabricerades till en kontinuerlig tråd med en diameter på 0,05 cm genom konventionella förfaranden och bringades att reagera genom konventionella förfaranden (anlöpning vid 600°C).

Den kritiska temperaturen, dvs den temperatur, vid vilken tråden upp- visade motståndet 0 mot strömflöde, och följaktligen den temperatur, vid vilken tråden blev supraledande, bestämdes och jämfördes med den kända kritiska temperaturen för rent niob. Dessutom utsattes tråden för värmebehandling vid 800°C under 15 minuter ooh den kritiska tem- peraturen beständes ånyo. Resultaten återges i följande tabell: Tabell Prov Kritisk temperatur near mob 9°x area (ingen vämebenanaiing) 11°K maa (med vamebenanaling) 17,6°x Resultatet i tabellen ovan visar att en förbättrad (dvs högre) kritisk temperatur uppnås med avseende på rent niob utan värmebehandling och mycket förbättrad kritisk temperatur uppnås genom en slutlig värnebe- handling för att åstadkomma diffusion av tenn in - i niobet från bronset för att befrämja legeringsbeildning.

Såsom nämnts ovan är legeringselementen vanligen hållna i eller på det solida metallagret som är laminerat vid niob- eller vanadiumetallen.

Ett undantag från detta är niob-titanlegering, som är kapabel att bildas såsen en förlegering och fabriceras till ett sträckmetallager. Legerings- elementen, såsom gallium, germanium, tenn etc, är mer kapabla att lege- w-w-ß-.w _ ...._.....»...._.._.. , ». 8003530-5 ras med vamadiet eller niobet medelst diffueiøn från laminatlagret.

Såsom framgår av det ovanstående är dessa legeringar samtliga kapabla att ersättas med niøbet, tennet eller brønset i det specifika exemplet. -er Hodifikation/är möjliga inom ramen för uppfinningen.

Claims (4)

8003530-6 Patentkrav

1. Förfarande för framställning av en elektrisk ledare genom att bilda ett laminat av två metallskikt (1, 2), rulla laminatet till formen av en cylinder och mekaniskt reducera cylindern tills formen av en tråd erhålls,varvid ett första (1) av metallskikten är i solid koherent form, k ä n n e t e c k n a t därav, att det andra (2) av metallskikten är i sträckt, nätartad form.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t därav, att metallen i det andra, sträckta metallskiktet (2) är niob eller vanadium och att metallen i det första metallskiktet (1) innefattar brons, kopper, aluminium eller tantal.

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t därav, att niobet eller vanadiet i det andra, sträckta metallskiktet (2) legeras genom diffusion av ett legerings- element, som är tenn, gallium, germanium eller kisel, från det solida första metallskiktet (1) under tillverk- ning av tråden.

4. Förfarande enligt krav 2 eller 3, k ä n n e t e c k- n a t därav, attàlaminatet rullas kring en kopparstav (3) och att den resulterande rullen belägges med ett kopparhölje (5).