2.3. Диборид магния MgB2

Неоспоримыми преимуществами проводников на основе диборида магния являются дешевизна исходных реактивов и сравнительно простое изготовление, например методом «порошок в трубе». Материал оболочки должен обладать следующими свойствами: быть достаточно пластичным, быть инертным к магнию, иметь значения коэффициента теплового расширения, при которых исключается разрушение оболочки во время термообработки. В качестве материала оболочки часто используются биметаллические трубы, где наружной оболочкой служит медь, а внутренней - ниобий или тантал. Для предотвращения окисления меди, формирование сверхпроводящей фазы проводится в инертной среде (Ar, N₂). Для улучшения сверхпроводящих свойств в магнитных полях применяется допирование сверхпроводящей фазы углеродом или его соединениями.

3. Оборудование, приборы и материалы:

В данной работе будет использовано следующее оборудование:

- Набор образцов и шлифов на разных стадиях производства ВТСП-проводников различных конструкций;

- Оптический микроскоп Polyvar Met;

- Микрометр;

- Компьютер с установленным ПО для анализа данных.

4. Содержание и порядок выполнения работы

4.1. Изучение конструкции и особенностей микроструктуры сверхпроводников Bi-2223/Ag

Выданный набор шлифов содержит: 1 жильный образец, 61 жильные образцы на различных стадиях волочения, образцы с характерными дефектами изготовления, образцы лент, прокатанных по разным режимам. Все образцы необходимо изучить на оптическом микроскопе, отмечая возможные дефекты строения и микроструктуры. Вид образцов на основных стадиях производства следует схематически зарисовать.

4.2. Вычисление коэффициента заполнения по керамике

Коэффициент заполнения (КЗ) по керамике рассчитывается на круглых 1 и 61 жильных образцах, а также на 61-жильном образце прокатанного провода.

Методика расчета КЗ на одножильном образце заключается в определении размеров образца и керамической жилы посредством линейки, выводимой на окуляр микроскопа. Сделать как минимум 3 измерения. Расчет производится по формуле (1).

(1),

где: d - диаметр жилы,

t - толщина стенки матрицы.

Расчёт КЗ на многожильных круглых образцах и на лентах может осуществляется либо методом взвешивания (учитываются вес всего проводника и суммы жил, напечатанных на бумаге), либо методом компьютерного анализа изображения. Метод компьютерного анализа позволяет получать наиболее точный результат при меньших затратах времени. Основной трудностью при этом является предварительная подготовка компьютерного изображения шлифа, для чего применяются графические редакторы. Расчёт осуществляется программой ImageTool со специальными дополнениями под руководством преподавателя.

4.3. Расчёт плотности тока

Различают критическую j_c и конструктивную j_e (инженерную) плотности тока. Критическая плотность рассчитывается по отношению к сверхпроводящей керамике (2), конструктивная - ко всему поперечному сечению проводника (3). Конструктивная и критическая плотности токов имеет размерность А/см². Необходимо вычислить критическую и конструктивную плотности тока ленточного проводника, зная общий критический ток, который он несёт.

(2),

(3),

где: I_c - величина критического (максимального) тока

S_общ - площадь поперечного сечения провода

КЗ - коэффициент заполнения по керамике