Pokrok technológie nióbovo-titánových supravodivých zliatin a ich uplatnenie na trhu

Supravodivé zliatiny nióbu a titánu začali Američania študovať v 50. rokoch 20. storočia a spočiatku neboli rýchlo vyvinuté a vyrobené z dôvodu veľkých prúdových hustôt pri vysokých poliach, ktoré sa nezískali. V roku 1961 Američania Ham (JK Halm) a ďalší v publikácii „Physical Review“ v krajine po prvýkrát uviedli nióbovo-titánové supravodivé zliatiny Tc. 1962 Američania Berlincounrt (TG Berlincounrt) a ďalší ako prví publikovali nióbovo-titánové supravodivé zliatiny Hc2 s vysokým Jc, v tom istom roku Američania Mathias (BT Mathias) v americkom patente ohlásili prvý niób- titánový magnet zo supravodivého materiálu. Odvtedy sú niób-titánové supravodivé zliatinové materiály v medzinárodnej aplikácii vo fáze vývoja.

Supravodivé zliatiny nióbu a titánu sú jedným z najpoužívanejších supravodivých materiálov v existujúcej supravodivej technológii. Hmotnostný pomer takmer 1:1 zliatiny Nb-Ti má dobrú supravodivosť, jej supravodivá kritická prechodová teplota Tc=9,5K, môže pracovať pri teplote tekutého hélia, je v 5T (50,{8 }} Gs) magnetické pole, hustota prenosového prúdu Jc väčšia alebo rovná 105A/cm2 (4,2K); najvyššie využitie poľa až do 10 T (100,000 Gs) (4,2 K). Zliatina má tiež vynikajúci spracovateľský výkon, možno ju získať tradičným procesom tavenia, spracovania a tepelného spracovania supravodivých drôtov a pásových produktov. Preto od 60-tych rokov po začiatku výskumu čoskoro vstúpila do priemyselnej výroby. Spojené štáty na konci 70. rokov dosahovala ročná produkcia sto ton; Čína v 80-tych rokoch približne v rovnakom čase postavila aj pilotnú výrobnú linku. Väčšina praktických supravodivých materiálov Nb-Ti sú jednoduché binárne zliatiny obsahujúce 35 % až 55 % Nb; na zlepšenie supravodivých vlastností možno pridať určité množstvo tantalu a zirkónu. Kvôli stabilite supravodivosti supravodivé materiály Nb-Ti bežne používali ako matricový materiál čistú meď, čistý hliník alebo zliatinu medi a niklu, zapustenú do viacerých vlákien kombinácie jemných jadier Nb-Ti do kompozitných viacjadrových supravodivých materiálov. Supravodivý drôt môže obsahovať desiatky až desiatky vlákien jadra Nb-Ti, priemer jadra od najmenšieho do 1 μm. Okrem toho, podľa použitia pri rôznych príležitostiach, ale tiež často musia krútiť viacžilový drôt a transponovať, aby sa dosiahol účinok zníženia strát a zvýšenie stability elektromagnetických supravodivých materiálov Nb-Ti základného procesu spracovania je : oblúková pec alebo plazmová pec pre vlastnú spotrebu bude čistý titán a niób roztavený na zliatinový ingot a potom vytláčanie predvalkov za tepla, valcované za tepla a ťahané za studena do tyčí, valcované za tepla a ťahané za studena do tyče. Valcovaním za tepla a ťahaním za studena do tyčí; potom tyče zo zliatiny Nb-Ti vložené do bezkyslíkatej medenej rúrky ako základného materiálu, zložené do tyče s jedným jadrom; a po niekoľkých kompozitných zostavách spracovanie na viacjadrový Nb-Ti supravodivý drôt a pás. Materiál musí byť podrobený viacnásobnému veľkému spracovaniu za studena (rýchlosť spracovania viac ako 90%) a nízkoteplotnému (pod 400 stupňov) tepelnému spracovaniu starnutia, aby supravodič získal dostatočne efektívne kolíkové centrum, aby sa zlepšili supravodivé vlastnosti supravodivého materiálu. materiálov. Vzhľadom na nulový odporový efekt supravodičov neprináša žiadne joulové tepelné straty a supravodiče Nb-Ti v silnom magnetickom poli môžu niesť veľmi vysokú schopnosť transportného prúdu, takže supravodivé materiály Nb-Ti sú obzvlášť vhodné pre aplikáciu v teréne vysokého prúdu, silného magnetického poľa elektrotechniky. Príklady zahŕňajú magnety s vysokým poľom, generátory, elektromotory, výrobu energie z magnetickej tekutiny, riadené termonukleárne reakcie, zariadenia na ukladanie energie, vysokorýchlostné magnetické levitačné vlaky, elektromagnetický pohon pre lode a káble na prenos energie. K dnešnému dňu sú najúspešnejšími aplikáciami supravodivých materiálov zliatiny Nb-Ti: veľké cyklotrónové vysokoenergetické plynové pedále s priemerom viac ako 1 km a diagnostické prístroje na zobrazovanie magnetickou rezonanciou, ktoré sa široko používajú v medicínskom sektore. Hoci vedci v polovici{48}} rokov objavili vysokoteplotný supravodič so zlúčeninou medi a kyslíka, ktorý môže fungovať pri teplotách tekutého dusíka (77 K); avšak supravodivé materiály zliatiny Nb-Ti s vlastným jedinečným vynikajúcim spracovateľským výkonom, dobrými nízkoteplotnými supravodivými vlastnosťami, relatívne nízkymi nákladmi a desaťročiami výskumu, výroby a skúseností s vývojom aplikácií, zliatiny nióbu a titánu sú stále najdôležitejšie praktické supravodivé materiály na svete .