铌钛合金铌钛系超導合金

钛锆钽铌钼加工件 2024-02-28 14:14:58

铌钛超導合金在50年代開始爲美國人所研究,最初由于未得到高場下的大電流密度,而沒能很快地開發和生産。到1961年,美國人哈姆(J.K.Halm)等人在該國《物理評論》刊物上第一次報道了铌一钛超導合金的Tc。1962年美國人柏甯柯特(T.G.Berlincounrt)等人首先發表了铌一钛超導合金的Hc2與高的Jc,同年美國人馬賽厄斯(B.T.Mathias)在美專利中報道了第一個铌钛超導材料磁體。此後,铌一钛超導合金材料在國際上走上應用開發階段。

铌钛系超導合金

現有超導電技術中,铌钛超導合金是用得最多的一種超導電材料。質量比近乎l:1的Nb-Ti合金具有良好的超導電性能,其超導臨界轉變溫度Tc=9.5K,可在液氦溫度下運行,它在5T(5萬Gs)磁場下,傳輸電流密度Jc≥105A/cm2(4.2K);最高應用場可達10T(10萬Gs)(4.2K)。合金還具有優良的加工工藝性能,可通過傳統的熔煉、加工和熱處理工藝得到超導線材和帶材制品。因此從60年代開始研究後,很快進入了工業化規模生産。美國在70年代末年産量就達到了百噸;中國在80年代前後也建成了試制生産線。

實用Nb-Ti超導材料大多是簡單二元合金,含35%~55%Nb;可添加部分钽和锆來改善超導性能。由于超導穩定性原因,Nb-Ti超導材料常用純銅、純鋁或銅鎳合金作爲基體材料,嵌鑲入多股Nb-Ti細芯組合成複合多芯超導材料。一根超導線可包含有數十股至上萬股的Nb-Ti芯,芯徑最小達到1μm。另外,根據使用場合不同,還常常要把多芯線進行扭轉和換位,達到降低損耗和增加電磁穩定性效果。

Nb-Ti超導材料的基本加工工藝是:用自耗電弧爐或等離子爐將純钛和純铌熔煉成合金錠,後經熱擠壓開坯,通過熱軋和冷拉成棒材;再將Nb-Ti合金棒插入作爲基體材料的無氧銅管,複合成單芯棒;並經多次複合組裝,加工成多芯Nb-Ti超導線材和帶材。需將材料經受多次大的冷加工(加工率90%以上)和低溫(400℃以下)時效熱處理,使超導體獲得足夠的有效釘紮中心,提高超導材料的超導電性能。由于超導體零電阻效應帶來無焦耳熱損耗的特點,以及Nb-Ti超導體在強磁場下能承載很高輸運電流的能力,使Nb-Ti超導材料特別適合在大電流、強磁場的電工領域應用。例如:高場磁體、發電機、電動機、磁流體發電、受控熱核反應、儲能裝置、高速磁浮列車、船舶電磁推進和輸電電纜等。

迄今,Nb-Ti合金超導材料最成功的應用是:直徑超過1km的大型回旋高能加速器和醫療部門廣爲使用的磁核共振成像診斷儀。盡管80年代中期科學家發現了能在液氮溫度(77K)下運行的銅氧化合物高溫超導體;但铌钛合金超導材料憑借自身獨有的優良加工成材性能,良好低溫超導電性能,相對低廉的成本和幾十年研究生産及應用開發經驗,铌钛合金仍然是當今世界最重要的實用超導電材料。

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钛锆钽铌钼加工件

簡介:钛锆钼钽铌Nb521,C103,Ta10W/Ta2.5W