青铜基体配置对多芯Nb_3Sn导体的影响

采用青铜工艺制备了具有不同青铜基体配置的两类多芯Nb_3Sn复合体。一种复合体具有均匀的青铜配置;另一种是不均匀的,并且和大多数复合体一样,有一个厚的青铜外壳。研究结果表明,复合体中的青铜配置对芯丝的均匀反应、Nb_3Sn晶粒形貌以及青铜基体中的锡量变化都有明显的影响,从而使导体的临界电流密度有明显差别,具有均匀青铜配置的导体,其Jc芯(Nb_3Sn+Nb)值比非均匀导体高20～50%。     

在复合加工Mb_3Sn超导体的铜-锡基体中加镁的效用

铌或钒芯与铜—锡或铜—镓合金基体之间经固态扩散反应可以形成A—15型Mb_3Sn和V_3Ga超导化合物。这种所谓的复合扩散工艺(青铜法)使Nb_3Sn和V_3Ga化合物多芯线材的制造成为可能。现在已经证明,在随时间变化的磁场中,这些多芯线材比表面扩散加工的带材有更加稳定的防止磁通跳跃     

用多芯工艺制备高临界电流Cu—Nb_3Sn超导线

通过一种多芯粉末冶金工艺制备Cu—Nb_3Sn线材,是改善这种具有准连续Nb_3Sn纤丝超导体的一种途径。在这种导体中,一定数日的芯子嵌在铜基体甩,每根芯子的结构和目前文献上广泛报导的原位法导体相同。研究结果表明,这种多芯导体具有高的临界电流密度,特别是在场强低于14T的情况下。对于反应前钢—铌含量为Cu—38%Nb的85芯导体,Jc在4.2K下达到1.1×10~5A/cm~2(在11T下),7.6×10~4A/cm~2(在12T下)和6.0×10~3A/cm~2(在16T下)。这里的Ic判据为1μm/cm。这些值高于最佳化原位法或粉末冶金制备Cu—Nb_3Sn导体迄今所获得的结果。通过多芯工艺制备的Cu—Nb_3Sn导体,Kramer函数Jc~(1/2)H~(1/4)在高场区是Jc的线性函数。H~·c_2大约17.1T。机械性能优异于青铜法制备的导体。本文报导了多芯导体的制备工艺、超导性能、热处理和显微结构对Jc的影响。此外,对于进一步改善多芯导体也提出了一些看法。     

日本高场超导体研究进展

添加钛的多芯Nb_3Sn超导体在日本已具工业生产规模。几个15T级的(Nb、Ti)_3Sn超导磁体已建造成功,在日本并投入运行。近来,一种新的场强可达18T以上的超导体,也已经用多芯(Nb、Ti)_3Sn建造,并改善了V_3Ga超导体,关于新的超导体的发展,一种连续液体快冷和高能量束辐照技术正在研究用来合成Nb_3Al和它们的三元化合物。化学气相沉积制造Nb3_Ge带已成为一种较为可靠的方法。溅射方法对合成高超导电性能的NbN是有效的。在超流液氮温度下,具有优异的高场性能的V_2(Hf、Zr)已制成多芯线。气相扩散和粉末冶金方法在制造PbMo_6S_3方面也得到进展。     

微量元素对Nb_3Sn层形成的影响

本文用金相、扫描电镜、X 射线衍射和电子探针方法研究了改良青铜法制作的Nb_3Sn 化合物层生成厚度、扩散速率、晶粒和结构.在含7at.-%Sn 青铜基体中加入微量元素:Mg,Al,Y,并在 Nb 芯材中加入 1Wt-%Zr,加速了 Nb_3Sn 层的生成速率并使其晶粒细化.上述效应以青铜中加入0.1—0.5at.-%Mg 较为明显,Nb芯中加1Wt-%Zr 也能起到类似的效果.但当 Al 含量增加到1at.-%时,将引起青铜加工硬化,试样在较大的形变量下容易开裂。生成的 Nb_3Sn 层呈 A-15结构.在近青铜一侧的 Nb_3Sn 层中含有少量的 Cu,而 Mg,Al 则富集于青铜/Nb_3Sn 界面附近的青铜基体中,Nb_3Sn 层中 Mg,Al 含量甚微。铌芯中的 Zr 会少量地扩散到青铜基体中去.     

热处理对“青铜法”制作多芯Nb_3Sn导体的影响

一、引言1969年,Kaufman 和 Suenasa 将铌埋入锡青铜中,经固态扩散热处理(以下简称热处理)后,在青铜与铌的交接面上获得纯 Nb_3Sn。从此以后,青铜法制作的多芯Nb_3Sn 导体,作为高场(>10万高斯)磁体使用超导材料,受到了人们的极大重视。近几年来,对它的研究已达到相当的深度与广度。热处理对青铜法制作多芯 Nb_3Sn 导体的影响至关重要,它既与 Nb_3Sn 层的生长有     

EFFECT OF SMALL ALLOYING ADDITIVES ON FORMATION OF Nb_3Sn LAYER

本文用金相、扫描电镜、X 射线衍射和电子探针方法研究了改良青铜法制作的Nb_3Sn 化合物层生成厚度、扩散速率、晶粒和结构.在含7at.-%Sn 青铜基体中加入微量元素:Mg,Al,Y,并在 Nb 芯材中加入 1Wt-%Zr,加速了 Nb_3Sn 层的生成速率并使其晶粒细化.上述效应以青铜中加入0.1—0.5at.-%Mg 较为明显,Nb芯中加1Wt-%Zr 也能起到类似的效果.但当 Al 含量增加到1at.-%时,将引起青铜加工硬化,试样在较大的形变量下容易开裂。生成的 Nb_3Sn 层呈 A-15结构.在近青铜一侧的 Nb_3Sn 层中含有少量的 Cu,而 Mg,Al 则富集于青铜/Nb_3Sn 界面附近的青铜基体中,Nb_3Sn 层中 Mg,Al 含量甚微。铌芯中的 Zr 会少量地扩散到青铜基体中去.     

多股Nb_3Sn复合体线材的制备工艺和超导性能

前言自一九五四年马塞厄斯发现A—15型Nb_3Sn化合物后,Nb_3Sn化合物得到了迅速的发展。近年来,由于人们通过科学实验,逐渐地认识了超导磁体不稳定的本质和规律性,现在已有可能在很大程度上克服。就多股Nb—Ti合金线(带)材而言,采取细芯小扭距工艺已能工业生产,并获得了应用。Nb_3Sn化合物的超导临界值比Nb—Ti合金要     

1978年 Nb_3Sn 工艺现状

Nb_3Sn 作为第一个实用高场超导体被发现以后的17年来,以及它以多芯丝的形式进行实验演证的7年来,“Nb_3Sn 现在的情况如何呢?”,看来提出这样的问题是恰当的。对这个问题的探讨是从用户特别强调多芯 Nb_3Sn 形式的观点来进行的。现在已对来自于国家实验室、大学和导体制造厂家的资料进行了汇编和评价;其结果构成了一幅关于过去、现在和将来的导体类型及其性能的综合画面。评述了这些导体在磁场中的应用,其中包括那些已经完成的装置和目前正在计划或正在建造中的装置。最后还简要地谈到了正在进行地研究和发展计划,其中包括作者作出的这些研究和发展计划对未来的Nb_3Sn 磁体的影响的估计。     

热处理对多股Nb_3Sn线超导临界电流密度的影响

将嵌在Cu—10wt%Sn基体中的19股Nb或Nb—1%Zr丝的样品线进行热处理,制做了在正常金属基体中含19股Nb_3Sn丝的复合超导体。这个复合体的总尺寸是2.5×10~(-2)厘米,而每根丝的尺寸大约为2.5×10~(-3)厘米。对不同的热处理,测量了4.2°K,40千高斯下的临界电流密度。发现电流密度与热处理时形成的Nb_3Sn层厚度有很大关系。Jc和厚度d的这个关系可以近似地用Jc(d)≌Jc(o)exp[-nd]式表示。式中,Jc(o)是外推到零厚度的临界电流密度。对由纯Nb形成的Nb_3Sn来说,在40千高斯下,Jc(o)大约为2.2×10~6安培/厘米~2;而由Nb—1%Zr形成的Nb_3Sn,在40千高斯下,Jc(o)大约为1.2×10~6安培/厘米~2。对纯Nb_3Sn,指数n在1.1—1.4(微米)~(-1)范围内,其决定于热处理温度;而含1%Zr的Nb_3Sn,指数n只是0.46(微米)~(-1)。也测量了150千高斯下的Jc—H关系。     

Nb_3Sn临界电流密度的提高

自从一九五四年马赛厄斯等人发现 Nb_3Sn,以及围绕着其在高磁场中保持超导性的现象进行研究以来,很多作者已叙述了把这种材料制成一种适于绕入高场磁体的形状的一些方法。这些包括有“KunzLe 线”的制取,在一隋性基体上气相沉积 Nb_3Sn,以及在一铌基体上扩散生成 Nb_3Sn。目前,一些较重大改进之一是提高了在 Nb_3Sn 层中可获     

多芯绞缆化合物超导体

因其优良的超导性能,人们期望把 A-15化合物超导体用于需要比合金超导体所能达到的磁场更高的各种用途中。但是化合物超导体的机械脆性往往在将其加工成线材时引起一些问题,并且这一障碍阻止了它的广泛应用。最初,人们曾设想用图1a 中所示的单芯带状结构来解决脆性化合物超导体的机械问题。这种结构的 Nb_3Sn 和 V_3Ga 导体现已实际应用了。近来发现,Nb_3Sn 带能产生158KG 的高磁场,而 V_3Ga 则能产生175KG 的高磁场。但是在采用这些超导体的磁体设计中,一个共同的技术问题是由它们的结构上的各向异性所造成的不稳定性。单芯带状导体对与其平面相平行的磁场是稳定的;但当磁场垂直于平面时便     

提高青铜基体中的Sn浓度对Nb_3Sn超导性能的影响

为提高Nb_3Sn超导材料的临界电流密度,曾作了在Nb芯中掺Zr的试验。近期我们又进行了在Cu—Sn基体中提高Sn浓度的试验,其目的是企图从另一途径来提高用固态扩散生成的Nb_3Sn的临界电流和临界电流密度。美国布鲁克海文国家实验室也已作了这方面的研究工作,指出在4万高斯场强下测量了单股Nb芯不同铜锡基的复合线在700℃     

青铜晶界对Nb_3Sn晶粒尺寸和含锡量的影响

在青铜法生产的多芯Nb_3Sn带中,发现Nb_3Sn层中有许多由大Nb_3Sn晶粒组成的网状结构。网上的Nb_3Sn晶粒比周围一般晶粒大4～10倍,含锡量高1%左右。实验表明,这些大晶粒的出现与扩散反应过程中的青铜晶界有关。本文对网形成的原因以及它们对Nb_3Sn带超导性能的影响进行了讨论。     

多芯Nb_3Sn复合超导线、带材制备工艺及其超导性能

Nb_3Sn化合物超导材料具有高的临界温度,临界电流密度和高的临界磁场,是比较适用的超导材料之一。用气相沉积方法和扩散方法制取的Nb_3Sn超导带已能工业生产。由于多芯复合材料具有更好的稳定性,所以,在多芯NbTi复合超导材料发展的基础上制取多芯Nb_Sn复合超导材料广泛地被人们重视起来,而且发展速度很快。     

多股Nb_3Sn的透射电子显微镜观测

前言多股细芯经扭转后的超导材料,其主要优越性是在随时间而变化的磁场中,稳定性高并且损耗低。因而,用A—15型超导化合物Nb_3Sn(或V_3Ga,V_3Si)生产多股细芯超     

粉末冶金制造Nb_3Sn复合超导体

提要:本文提出了粉末冶金制造Nb_3Sn复合材料的三种不同途径:1.将通过挤压和连续拉伸而制得的CuNb多芯导体电镀涂锡,并在护散退火时形成Nb_3Sn;2.将具有不同含锡量的青铜粉末与铌粉一起烧结,在钢套內成形,最后进行退火处理;3.为了得到高的含铌量,将海绵铌用青铜浸渍,然后加工。附加锡层的增厚和样品的退火导致形成三維Nb_3Sn网络。作者根据组织研究和超导性能测试的结果讨论了粉末冶金制造高载流能力的Nb_3Sn多芯导体之各种方法的适用性。     

实用多芯Nb_3Sn超导体的制作方法及超导性能

一、前言由于Nb_3Sn化合物超导体具有高的转变温度Tc(18.3K),高的上临界磁场Hc_2(～22T),高的载流能力以及低的交流损耗,所以它是工程和实验室用高场超导磁体所选用的实用超导材料之一。在过去10年     

在富锡CuSn合金的扩散法中Nb_3Sn相的形成

经验分析和实验研究都表明,在Nb-CuSn合金的固-固扩散中,固态CuSn合金中的Sn原子单方面地向Nb扩散,而Nb原子向CuSn合金的扩散可以忽略。扩散处理后,仅有Nb_3Sn相形成,而且十分稳定。在此基础上,讨论了固-固扩散中Nb_3Sn的形成过程。最后还简要讨论了固-液扩散中Nb-3Sn相形成的有关问题。     

超导合金

本发明叙述含有 Ti、Ta 和 Nb 的三元超导合金的。在超导现象中,一些金属、合金和化合物在极低的致冷温度下通过电流时失去其常态电阻。对超导性最感兴趣的用途之一是在电磁体方面。对于电磁体所采用的超导线或带的超导材料包括如 Nb—Zr 和 Nb—Ti 等超导合金和铌三锡(Nb_3Sn)等超导化合物。Nb_3Sn 是一种能承受非常高磁场的超导材料,但是采用通常的冶金工艺很难将之成型为