Марки сверхпроводящих сплавов

Сплавы 35БТ, 65БТ

• ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
• ГОСТ 22265-76 - Материалы проводниковые. Термины и определения.
• ГОСТ 23869-79 Материалы сверхпроводящие. Термины и определения.
• ГОСТ Р МЭК 60317-0-1-2013 Технические условия на обмоточные провода конкретных типов.
• ТУ 48-4-521-89 Проволока ниобиевая конденсаторная. Технические условия.
• ТУ 14-11-245-88. Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.
• ОСТ1.900023-71 Сплавы ниобиевые деформируемые. Марки.

Химический состав

Техническая характеристика

Сплавы марок 35БТ и 65БТ относятся к группе сверхпроводников I рода*, имеющих высокое значение jк и Hк2**.

*Примечание: Все сверхпроводящие материалы подразделяются на категории сверхпроводников I и II рода. К первой относятся сверхпроводники, обладающие положительной поверхностной энергией на границе раздела сверхпроводящей и нормальной фаз, сверхпроводящему состоянию которого соответствует идеальный диамагнетизм. Ко второй - сверхпроводники, обладающие отрицательной поверхностной энергией на границе раздела сверхпроводящей и нормальной фаз и сохраняющие бесконечную удельную проводимость после частичного проникновения магнитного потока в объем сверхпроводника. (Источник - ГОСТ 23869-79 Материалы сверхпроводящие. Термины и определения.).

**Примечание: jк - критическая плотность тока в заданном поперечном поле при температуре ниже критической для перехода из сверхпроводящего в нормальное состояние (Тк ) Hк2-показатель верхнего критического поля.

Критическая плотность тока в поперечном магнитном поле 3,2·10 А/м при 4,2 К =(3-6)·10 А/см. Добавка циркония придаёт этим материалам гибкость и вязкость, благодаря чему они становятся пригодными для изготовления тончайшей проволоки и фольги.

Сплав 35БТ характеризуется высоким уровнем относительного удлинения и сужения, удельной ударной вязкости, которые он сохраняет при низких температурах (77—20°С), а также слабой зависимостью сверхпроводящих свойств от толщины. Критическая температура перехода (ТК) составляет 8.0 К (-263,3 °C).

Сплав 65БТ содержит 22-26% Ti; 63-68% Nb; 8,5-11,5% Zr и имеет критическую температуру перехода 9,7 К (-263,3 °C). Для Т = 4,2 К критические значения плотности тока составляют 2,8·106 А/м2 , напряженность магнитного поля (6-7,2)·106 А/м.

Сплав 65БТ обладает наиболее высокой jк и Нк, а также высоким пределом текучести и прочности при растяжении и широко применяется для изготовления внутренних секций соленоидов.

Оба сплава допустимо подвергать горячей деформации в строго установленном интервале температур и холодному волочению до диаметра 0,27 мм с применением специальных промежуточных термических обработок. Из них можно изготовлять тонкую проволоку, ленту, сверхпроводящие композиционные материалы с большим количеством жил (до 361). Тончайшую проволоку из сплавов 35БТ и 65БТ обычно омедняют и покрывают слоем изолирующего лака.

Формы выпуска

Фасонный прокат, прутки, лента, фольга, проволока, нить, сверхпроводящие композиционные материалы.

Применение

С применением сплавов 35БТ и 65БТ изготавливают:

• сверхпроводящие экраны магнитного поля;
• обмотки мощных генераторов, магнитов большой мощности (например, большой адронный коллайдер, поезда на магнитной подушке);
• магнитные насосы, позволяющие генерировать магнитные поля высочайшей напряженности;
• криогенные гироскопы;
• туннельные диоды (для ЭВМ и других электронных устройств);
• токопроводы сверхпроводящих магнитных систем;
• внутренние секции соленоидов;
• поставляемые в термообработанном состоянии сверхпроводящие композиционные материалы широкого сортамента (проволока, лента, трубка) с большим числом (до 1000) тончайших (до 0,007 мм) сверхпроводящих жил при заданном коэффициенте заполнения Scп/S0.

Рисунок 1. Большой адронный коллайдер, система фокусирующих электромагнитов

Поскольку данные сплавы характеризуются высоким уровнем удельного электросопротивления в нормальном состоянии, они также могут быть рекомендованы для изготовления тепловых ключей, используемых с целью отключения сверхпроводящих магнитных устройств.

Сплав БТЦ-ВД

• ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
• ГОСТ 22265-76 - Материалы проводниковые. Термины и определения.
• ГОСТ 23869-79 Материалы сверхпроводящие. Термины и определения.
• ГОСТ Р МЭК 60317-0-1-2013 Технические условия на обмоточные провода конкретных типов.
• ТУ 48-4-521-89 Проволока ниобиевая конденсаторная. Технические условия.
• ТУ 14-11-245-88. Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.
• ОСТ1.900023-71 Сплавы ниобиевые деформируемые. Марки.

Химический состав

Техническая характеристика

Сплав БТЦ-ВД, изготавливается методом вакуумно-дуговой выплавки. Критический ток на единицу ширины холоднокатаной ленты толщиной 20 мкм и шириной 90-100 мм не ниже (8,5-9,0)·10 А/м, температура сверхпроводящего перехода 8,5-9,0 К, временное сопротивление разрыву 100-110 Н/мм. Сплав устойчив к коррозии в воздушной атмосфере и химически агрессивных средах.

Формы выпуска

Фасонный прокат, лента, прутки, проволока, нить.

Применение

Сплав БТЦ-ВД применяют для изготовления:

• сверхпроводниковых топологических генераторов коммутаторов в системах ввода и вывода энергии сверхпроводящих магнитов;
• различных криогенных конструкций;
• аппаратов формирования магнитных полей;
• томографов (медицинских), спектрографов, детекторов столкновения частиц;
• сверхпроводящих композиционных материалов, используемых в различных промышленных отраслях.

Сплав 70ТМ-ВД

• ГОСТ 10994-74 Сплавы прецизионные. Марки.
• ГОСТ 22265-76 - Материалы проводниковые. Термины и определения.
• ГОСТ 23869-79 Материалы сверхпроводящие. Термины и определения.
• ГОСТ Р МЭК 60317-0-1-2013 Технические условия на обмоточные провода конкретных типов.
• ТУ 14-11-245-88. Профили стальные фасонные высокой точности. Технические условия.
• ГОСТ 19807-91 Титан и сплавы титановые деформируемые. Марки.
• ОСТ 90013-81 Сплавы титановые. Марки.
• ОСТ1 90027-71 Лента из титановых сплавов. Технические условия.

Химический состав

Техническая характеристика

Термостойкий сверхпроводящий сплав 70ТМ-ВД, изготавливается методом вакуумно-дуговой выплавки. Обладает узким сверхпроводящим переходом при 4,5 К, ширина не более 0,2 К, верхним критическим полем (0,2±0,02) Т, а также высоким удельным электросопротивлением 1,0 мкОм·м, слабо изменяющимся с температурой (относительное изменение его в диапазоне от -16 до +24 К не превышает 30%). Изготавливаемая проволока диаметром 0,25-0,35 мм покрывается медной оболочкой и слоем защитного лака.

Формы выпуска

фасонный прокат, лента, прутки, проволока, нить, сверхпроводящие композиционные материалы.

Применение

Сплав 70ТМ-ВД применяют для изготовления:

• датчиков температуры;
• уровнемеров жидкого гелия;
• различных криогенных конструкций;
• аппаратов формирования магнитных полей;
• сверхпроводящих композиционных материалов, используемых в различных промышленных отраслях.