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; GB2007120A; FR2408198A1; FR2408198B1; GB2007120B

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruchs 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

Gesamtstromdichte herabsetzt.

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.

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.

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.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgegenstandes vereinfacht dargestellt.

Es zeigen:

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Einzelleiterverbund am Anfang des erfindungsgemässen Verfahrens und

Fig. 2 einen Querschnitt durch den Einzelleiterverbund gemäss Fig. 1 am Ende des Verfahrens.

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.

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

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vom Strukturtyp A 15 bildete. Während einer 50stündigen Glühbehandlung bei 700 °C wurde die supraleitende Verbindung NbsSn gebildet.

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,

dass eine zusätzliche Verdrillung nach einer Durchmesserre- ' s duktion um den Quotienten 2 vorteilhaft ist. Die zusätzliche

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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.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

620543 PATENTANSPRÜCHE

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.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erforderliche Seilverbund der Einzelleiter (2) während der mechanischen Verformung durch zusätzliche Verdrillungen aufrechterhalten wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zusammenverdrillten Einzelleiter (2) nach jedem oder während jedes Verformungsschrittes zusätzlich verdrillt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die metallurgische Verbindung der Einzelleiter (2) durch eine Kaltverschweissung oder eine Verlötung durchgeführt wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einzelleiter (2) vor der Verseilung mit einer Schicht (5) des Metalls B versehen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Metall B während oder nach der mechanischen Verformung dem Einzelleiterverbund (1) zugeführt wird.

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.