Niobio-titano superlaidaus lydinio technologijos pažanga ir pritaikymas rinkoje

Niobio ir titano superlaidžius lydinius pradėjo tyrinėti amerikiečiai šeštajame dešimtmetyje ir iš pradžių nebuvo greitai sukurti ir pagaminti dėl didelio srovės tankio dideliuose laukuose, kurie nebuvo gauti. Iki 1961 m. amerikiečiai Ham (JK Halm) ir kiti šalies leidinyje „Physical Review“ pirmą kartą pranešė apie niobio ir titano superlaidžius lydinius Tc. 1962 m. amerikiečiai Berlincounrt (TG Berlincounrt) ir kiti pirmieji paskelbė niobio-titano superlaidžius Hc2 lydinius su dideliu Jc, tais pačiais metais amerikiečiai Mathias (BT Mathias) JAV patente pranešė apie pirmąjį niobio-titano lydinį. titano superlaidžios medžiagos magnetas. Nuo tada niobio-titano superlaidaus lydinio medžiagos tarptautiniu mastu taikomos kūrimo etape.

Superlaidieji niobio-titano lydiniai yra viena iš labiausiai naudojamų superlaidžių medžiagų esamoje superlaidumo technologijoje. Beveik 1:1 Nb-Ti lydinio masės santykis turi gerą superlaidumą, jo superlaidumo kritinė pereinamoji temperatūra Tc=9.5K, gali būti eksploatuojama esant skysto helio temperatūrai, jis yra 5T (50,{{8 }} Gs) magnetinis laukas, perdavimo srovės tankis Jc didesnis arba lygus 105A / cm2 (4,2K); didžiausias lauko pritaikymas iki 10T (100,{15}} Gs) (4,2K). Lydinys taip pat pasižymi puikiomis apdirbimo savybėmis, jį galima gauti naudojant tradicinį lydymosi, perdirbimo ir terminio apdorojimo procesą, superlaidžius vielos ir juostelių gaminius. Todėl nuo 60-ųjų po tyrimų pradžios netrukus pateko į pramoninio masto gamybą. 70-ųjų pabaigoje JAV metinė gamyba pasiekė šimtą tonų; Kinija devintajame dešimtmetyje maždaug tuo pačiu metu pastatė bandomąją gamybos liniją. Dauguma praktinių Nb-Ti superlaidžių medžiagų yra paprasti dvejetainiai lydiniai, kuriuose yra 35–55 % Nb; Superlaidumo savybėms pagerinti galima pridėti šiek tiek tantalo ir cirkonio. Dėl superlaidumo stabilumo Nb-Ti superlaidžiose medžiagose kaip matricos medžiaga dažniausiai naudojamas grynas varis, grynas aliuminis arba vario ir nikelio lydinys, įterptas į kelias Nb-Ti smulkių šerdies derinio gijas į sudėtines daugiagysles superlaidžias medžiagas. Superlaidžioje vieloje gali būti nuo dešimčių iki dešimčių Nb-Ti šerdies gijų, kurių šerdies skersmuo yra mažiausias iki 1 μm. Be to, atsižvelgiant į naudojimą įvairiomis progomis, bet taip pat dažnai tenka susukti daugiagyslį laidą ir perkelti, kad būtų sumažintas nuostolis ir padidintas pagrindinio apdorojimo proceso elektromagnetinių Nb-Ti superlaidžių medžiagų stabilumas. : savaiminio vartojimo lankinė krosnis arba plazminė krosnis bus grynas titanas ir niobis, lydomas į lydinio luitą, o po to karštas ruošinių ekstruzija, karšta valcuoti ir šaltai traukti į strypus, karštai valcuoti ir šaltai traukti į strypą. Karštas valcavimas ir šaltas tempimas į strypus; tada Nb-Ti lydinio strypai, įkišti į bedeguonį varinį vamzdelį kaip pagrindinė medžiaga, sudėtiniai į viengyslį strypą; ir po kelių sudėtinių surinkimų, perdirbimas į daugiagyslę Nb-Ti superlaidžią laidą ir juostelę. Medžiaga turi būti daug kartų stipriai apdorojama šaltu būdu (apdorojimo greitis didesnis nei 90%) ir žemos temperatūros (žemiau 400 laipsnių) senėjimo terminis apdorojimas, kad superlaidininkas gautų pakankamai veiksmingą suspaudimo centrą ir pagerintų superlaidumo superlaidumo savybes. medžiagų. Dėl nulinio superlaidininkų pasipriešinimo efekto nesukelia džaulių šilumos nuostolių, o Nb-Ti superlaidininkai stipriame magnetiniame lauke gali turėti labai didelę perdavimo srovę, todėl Nb-Ti superlaidžios medžiagos yra ypač tinkamos naudoti lauke. didelės srovės, stiprus elektrotechnikos magnetinis laukas. Pavyzdžiai: didelio lauko magnetai, generatoriai, elektros varikliai, magnetinio skysčio energijos generavimas, valdomos termobranduolinės reakcijos, energijos kaupimo įtaisai, didelės spartos magnetinės levitacijos traukiniai, elektromagnetinė laivų varomoji jėga ir elektros perdavimo kabeliai. Iki šiol sėkmingiausi Nb-Ti lydinio superlaidžių medžiagų pritaikymai yra: dideli ciklotroniniai didelės energijos dujų pedalai, kurių skersmuo didesnis nei 1 km, ir magnetinio rezonanso diagnostikos instrumentai, plačiai naudojami medicinos sektoriuje. Nors mokslininkai viduryje{48}} atrado vario ir deguonies junginio aukštos temperatūros superlaidininką, galintį veikti esant skysto azoto temperatūrai (77 K); Tačiau Nb-Ti lydinio superlaidžios medžiagos, pasižyminčios unikaliu puikiu apdorojimo našumu, geromis žemos temperatūros superlaidžiomis savybėmis, palyginti mažomis sąnaudomis ir dešimtmečių tyrimų, gamybos ir pritaikymo kūrimo patirtimi, niobio ir titano lydiniai vis dar yra svarbiausios praktinės superlaidžios medžiagos pasaulyje. .