Πρόοδος και Εφαρμογή Αγοράς Τεχνολογίας Υπεραγώγιμου Κράματος Νιόβιου-Τιτάνιου

Τα υπεραγώγιμα κράματα νιοβίου-τιτανίου άρχισαν να μελετώνται από τους Αμερικανούς τη δεκαετία του 1950 και αρχικά δεν αναπτύχθηκαν και παρήχθησαν γρήγορα λόγω των μεγάλων πυκνοτήτων ρεύματος σε υψηλά πεδία που δεν είχαν επιτευχθεί. Μέχρι το 1961, οι Αμερικανοί Ham (JK Halm) και άλλοι στη δημοσίευση "Physical Review" της χώρας ανέφεραν για πρώτη φορά ένα υπεραγώγιμο κράμα νιοβίου-τιτανίου Tc. Το 1962, οι Αμερικανοί Berlincounrt (TG Berlincounrt) και άλλοι ήταν οι πρώτοι που δημοσίευσαν ένα υπεραγώγιμο κράμα νιοβίου-τιτανίου Hc2 με υψηλό Jc, την ίδια χρονιά, οι Αμερικανοί Mathias (BT Mathias) στην αμερικανική ευρεσιτεχνία ανέφεραν το πρώτο νιόβιο- μαγνήτης υπεραγώγιμου υλικού τιτανίου. Από τότε, νιόβιο-τιτάνιο υπεραγώγιμα υλικά κράματος στη διεθνή εφαρμογή του σταδίου ανάπτυξης.

Τα υπεραγώγιμα κράματα νιοβίου-τιτανίου είναι ένα από τα πιο χρησιμοποιούμενα υπεραγώγιμα υλικά στην υπάρχουσα υπεραγώγιμη τεχνολογία. Ο λόγος μάζας σχεδόν 1:1 κράμα Nb-Ti έχει καλή υπεραγωγιμότητα, η υπεραγώγιμη κρίσιμη θερμοκρασία μετάβασης Tc=9.5K, μπορεί να λειτουργήσει στη θερμοκρασία υγρού ηλίου, είναι στους 5 Τ (50,{{8 }} Gs) μαγνητικό πεδίο, η πυκνότητα ρεύματος μετάδοσης Jc Μεγαλύτερη ή ίση με 105A / cm2 (4,2K). η υψηλότερη εφαρμογή του πεδίου έως 10T (100,000 Gs) (4,2K). Το κράμα έχει επίσης εξαιρετική απόδοση επεξεργασίας, μπορεί να επιτευχθεί μέσω της παραδοσιακής διαδικασίας τήξης, επεξεργασίας και θερμικής επεξεργασίας υπεραγώγιμων προϊόντων σύρματος και λωρίδων. Ως εκ τούτου, από τη δεκαετία του '60 μετά την έναρξη της έρευνας, σύντομα μπήκε στη βιομηχανοποιημένη παραγωγή. Οι Ηνωμένες Πολιτείες στα τέλη της δεκαετίας του '70 η ετήσια παραγωγή έφτασε τους εκατό τόνους. Η Κίνα τη δεκαετία του '80 περίπου την ίδια εποχή έχτισε επίσης μια πιλοτική γραμμή παραγωγής. Τα περισσότερα από τα πρακτικά υπεραγώγιμα υλικά Nb-Ti είναι απλά δυαδικά κράματα που περιέχουν 35% έως 55% Nb. μπορεί να προστεθεί λίγο ταντάλιο και ζιρκόνιο για τη βελτίωση των υπεραγώγιμων ιδιοτήτων. Λόγω της σταθερότητας της υπεραγωγιμότητας, τα υπεραγώγιμα υλικά Nb-Ti χρησιμοποιούν συνήθως καθαρό χαλκό, καθαρό αλουμίνιο ή κράμα χαλκού-νικελίου ως υλικό μήτρας, ενσωματωμένα στους πολλαπλούς κλώνους του συνδυασμού λεπτού πυρήνα Nb-Ti σε σύνθετα υπεραγώγιμα υλικά πολλαπλών πυρήνων. Ένα υπεραγώγιμο σύρμα μπορεί να περιέχει δεκάδες έως δεκάδες κλώνους πυρήνα Nb-Ti, η διάμετρος του πυρήνα είναι η μικρότερη έως 1 μm. Επιπλέον, σύμφωνα με τη χρήση διαφορετικών περιστάσεων, αλλά και συχνά πρέπει να στρίψετε το σύρμα πολλαπλών πυρήνων και τη μεταφορά, για να επιτύχετε το αποτέλεσμα της μείωσης των απωλειών και την αύξηση της σταθερότητας των ηλεκτρομαγνητικών υπεραγώγιμων υλικών Nb-Ti της βασικής διαδικασίας επεξεργασίας : ο κλίβανος τόξου ιδιοκατανάλωσης ή ο κλίβανος πλάσματος θα είναι καθαρό τιτάνιο και νιόβιο που θα τήκονται σε ράβδο κράματος και στη συνέχεια θα εξωθείται με θερμή billets, θερμής έλασης και ψυχρής έλξης σε ράβδους, θερμής έλασης και ψυχρής έλξης σε ράβδο. Μέσω θερμής έλασης και ψυχρής έλξης σε ράβδους. Στη συνέχεια ράβδοι κράματος Nb-Ti εισάγονται στον χάλκινο σωλήνα χωρίς οξυγόνο ως υλικό βάσης, σύνθετες σε ράβδο μονού πυρήνα. και μετά από αρκετές σύνθετες συναρμολογήσεις, επεξεργασία σε πολυπύρηνο υπεραγώγιμο σύρμα και λωρίδα Nb-Ti. Το υλικό πρέπει να υποβληθεί σε πολλαπλή μεγάλη ψυχρή επεξεργασία (ποσοστό επεξεργασίας άνω του 90%) και σε χαμηλή θερμοκρασία (κάτω από 400 μοίρες) θερμική επεξεργασία γήρανσης, έτσι ώστε ο υπεραγωγός να αποκτήσει αρκετό αποτελεσματικό κέντρο καρφίτσωσης, για να βελτιώσει τις υπεραγώγιμες ιδιότητες του υπεραγώγιμου υλικά. Λόγω της μηδενικής αντίστασης των υπεραγωγών δεν προκαλεί απώλεια θερμότητας joule και οι υπεραγωγοί Nb-Ti στο ισχυρό μαγνητικό πεδίο μπορούν να έχουν πολύ υψηλή ικανότητα μεταφοράς ρεύματος, έτσι ώστε τα υπεραγώγιμα υλικά Nb-Ti να είναι ιδιαίτερα κατάλληλα για εφαρμογή στο πεδίο υψηλού ρεύματος, ισχυρού μαγνητικού πεδίου ηλεκτρικής μηχανικής. Παραδείγματα περιλαμβάνουν μαγνήτες υψηλού πεδίου, γεννήτριες, ηλεκτρικούς κινητήρες, παραγωγή ενέργειας μαγνητικού ρευστού, ελεγχόμενες θερμοπυρηνικές αντιδράσεις, συσκευές αποθήκευσης ενέργειας, τρένα μαγνητικής αιώρησης υψηλής ταχύτητας, ηλεκτρομαγνητική πρόωση για πλοία και καλώδια μετάδοσης ισχύος. Μέχρι σήμερα, οι πιο επιτυχημένες εφαρμογές υπεραγώγιμων υλικών από κράμα Nb-Ti είναι: μεγάλα πεντάλ αερίου υψηλής ενέργειας cyclotron με διαμέτρους άνω του 1 km και διαγνωστικά όργανα μαγνητικής τομογραφίας που χρησιμοποιούνται ευρέως στον ιατρικό τομέα. Αν και οι επιστήμονες στα μέσα{48}}ανακάλυψαν μια ένωση χαλκού-οξυγόνου υψηλής θερμοκρασίας υπεραγωγό που μπορεί να λειτουργεί σε θερμοκρασίες υγρού αζώτου (77K). Ωστόσο, τα υπεραγώγιμα υλικά κράματος Nb-Ti με τη δική τους μοναδική εξαιρετική απόδοση επεξεργασίας, καλές υπεραγώγιμες ιδιότητες χαμηλής θερμοκρασίας, σχετικά χαμηλό κόστος και δεκαετίες εμπειρίας έρευνας, παραγωγής και ανάπτυξης εφαρμογών, τα κράματα νιοβίου-τιτανίου εξακολουθούν να είναι τα πιο σημαντικά πρακτικά υπεραγώγιμα υλικά στον κόσμο .