Niob-titan supraledande legeringsteknik Framsteg och marknadstillämpning

Niob-titan supraledande legeringar började studeras av amerikaner på 1950-talet och utvecklades och producerades till en början inte snabbt på grund av de stora strömtätheterna vid höga fält som inte erhölls. År 1961 rapporterade amerikanerna Ham (JK Halm) och andra i landets "Physical Review"-publikation för första gången en niob-titan supraledande legeringar Tc. 1962 var amerikanerna Berlincounrt (TG Berlincounrt) och andra de första att publicera en niob-titan supraledande legeringar av Hc2 med en hög Jc, samma år rapporterade amerikanerna Mathias (BT Mathias) i det amerikanska patentet den första niob- titan supraledande material magnet. Sedan dess har niob-titan supraledande legeringar material i den internationella tillämpningen av utvecklingsstadiet.

Niob-titan supraledande legeringar är ett av de mest använda supraledande materialen i befintlig supraledande teknologi. Massförhållande på nästan 1:1 Nb-Ti-legering har god supraledning, dess supraledande kritiska övergångstemperatur Tc=9.5K, kan drivas vid temperaturen för flytande helium, den är i 5T (50,{{8 }} Gs) magnetfält, överföringsströmtätheten Jc Större än eller lika med 105A/cm2 (4,2K); den högsta tillämpningen av fältet upp till 10T (100,000 Gs) (4,2K). Legeringen har också utmärkt bearbetningsprestanda, kan erhållas genom den traditionella smältnings-, bearbetnings- och värmebehandlingsprocessen supraledande tråd- och bandprodukter. Därför, från 60-talet efter början av forskning, snart in i den industrialiserade skala produktion. USA i slutet av 70-talet nådde en årlig produktion på hundra ton; Kina på 80-talet byggde ungefär samtidigt en pilotproduktionslinje. De flesta av de praktiska Nb-Ti supraledande materialen är enkla binära legeringar innehållande 35 % till 55 % Nb; en del tantal och zirkonium kan tillsättas för att förbättra de supraledande egenskaperna. På grund av stabiliteten hos supraledning, använde Nb-Ti supraledande material vanligen ren koppar, ren aluminium eller koppar-nickellegering som matrismaterial, inbäddade i de multipla strängarna av Nb-Ti finkärnkombination till ett sammansatt flerkärnigt supraledande material. En supraledande tråd kan innehålla dussintals till tiotals strängar av Nb-Ti-kärna, kärndiametern på den minsta till 1 μm. Dessutom, enligt användningen av olika tillfällen, men också ofta måste vrida multi-core tråd och transponering, för att uppnå effekten av att minska förluster och öka stabiliteten hos de elektromagnetiska Nb-Ti supraledande materialen i den grundläggande bearbetningsprocessen är : självförbrukande ljusbågsugn eller plasmaugn kommer att vara rent titan och niob som smälter till ett legeringsgöt, och sedan het extrudering av ämnen, heta rullad och kalldragen till stavar, varmvalsad och kalldragen till en stav. Genom varmvalsning och kalldragning till stavar; sedan Nb-Ti-legeringsstavar införda i det syrefria kopparröret som basmaterial, komposit till en enkelkärnig stav; och efter flera sammansatta sammansättningar, bearbetning till flerkärnig Nb-Ti supraledande tråd och remsa. Materialet måste utsättas för flera stora kall bearbetning (bearbetningshastighet på mer än 90%) och låg temperatur (under 400 grader) åldrande värmebehandling, så att supraledaren för att erhålla tillräckligt effektivt pinning center, för att förbättra supraledande egenskaper supraledande material. På grund av nollresistanseffekten av supraledare ger ingen joule värmeförlust, och Nb-Ti supraledare i det starka magnetfältet kan bära en mycket hög transportströmförmåga, så att de Nb-Ti supraledande materialen är särskilt lämpliga för applikationen i fältet av hög ström, starkt magnetfält av elektroteknik. Exempel inkluderar högfältsmagneter, generatorer, elmotorer, magnetisk vätskekraftgenerering, kontrollerade termonukleära reaktioner, energilagringsanordningar, höghastighetståg för magnetiska levitationståg, elektromagnetisk framdrivning för fartyg och kraftöverföringskablar. Hittills är de mest framgångsrika tillämpningarna av supraledande material i Nb-Ti-legeringar: stora cyklotron högenergigaspedaler med diametrar på mer än 1 km och diagnostiska instrument för magnetisk resonansavbildning som används i stor utsträckning inom den medicinska sektorn. Även om forskare i mitten-80 upptäckte en högtemperatursupraledare av koppar-syreförening som kan arbeta vid temperaturer för flytande kväve (77K); dock är supraledande material av Nb-Ti-legering med sin egen unika utmärkta bearbetningsprestanda, goda supraledande egenskaper vid låga temperaturer, relativt låg kostnad och decennier av erfarenhet av forskning, produktion och applikationsutveckling, niob-titanium-legeringar fortfarande världens viktigaste praktiska supraledande material .