5.3.2. Взрывное обжатие.

На примере Nb₃Si.

1. Этому соединению в структуре А15 предсказывали Т_с=30К. Тогда это был рекорд.

2. Однако при равновесном охлаждении происходит кристаллизация в тетрагональную (типа Ti₃P) структуру с a=b=10.2 Å, с=5.2 Å. Атомный объем велик. Такое соединение не является сверхпроводником.

3. В кубической структуре А15 оно должно иметь a=5.08 Å.

4. Необходимо сильно сжать. Но как? Взрыв!

Оценка: Р1 Матм, Т_пик1000^оС, 1 мксек.

B.Olinger et al. Solid State Comm. 37, 613 (1981).

5. Результат: Nb₃Si Т_с=18.5 К 60% фазы А15.

Т.е. это путь для получения новых сверхпроводников. Но не промышленный.

5.3.3. Имплантация ионов.

1. Ускоритель 200-500 кВ.

2. Внедрение в металл при таких энергиях на 1000-5000 Å.

3. Отжиг.

4. Так получают материалы, которые трудно сплавить обычными методами (Pd + H, внедрение фтора в YBa₂Cu₃O₇).

5. Профилирование.

Технологи занимаются также улучшением характеристик СП материалов. Обычно надо увеличивать критток и критическое магнитное поле. Легирование (добавки, примеси), выделение второй фазы, уменьшение размера зерна, создание разных центров пиннинга и др.

5.4. Получение сп проводов и лент.

Обсудим, в основном, технология получения многожильных проводов.

Мало получить сверхпроводник, надо материал. Мало получить материал, нужно его в необходимой форме, т.е. провод, кабель, ленту. Чтобы можно было использовать.

Обычно физики имеют слабое представление, а надо.

5.4.1. Гидростатическая экструзия (выдавливание).

На примере Nb₃Sn. Кстати, в США объявлено о расширении финансирования по применению Nb₃Sn.

1. Собрали («бронзовая технология») ассамблею: бронзовая матрица с ниобиевыми стержнями (аналогично для сплава Nb+Ti в медной матрице).

2. В специальную форму и пресс.

3. Сжатие в конической матрице.

Уменьшение сечения~10:1. Удается до 50:1. Зависит от вязкости материала (> % меди) и силы пресса.

Максимальный диаметр также определяется прессом (десятки тысяч тонн – уникально, 75000 тонн – Институт физики высоких давлений).

Сила F=kS_oln(S_o/S),

S_o-исходное сечение, S-конечное сечение; k15 для Cu(85%), Nb-Ti(15%).

F~1000 тонн для S_o/S~10.

5.4.2. Протяжка (волочение), прокатка.

1. Через фильеру – специальное отверстие в прочной стали.

Сжатие по одному направлению + растяжение по второму. Обычно это второй этап создания провода.

Ленты – прокатка в валках (аналог).

2. Обычно после каждой операции соответствующий отжиг. Снимаются напряжения или (бронзовая технология) просто образуется нужный сплав.

3. Полная операция на примере Nb₃Sn.

Схематическая иллюстрация процесса получения многожильного провода методом «бронзовой» технологии.

4. Сечение композитного кабеля.

1) Нити Nb-Ti, 14701 нить.

2) Каждая нить (!) окружена Cu.

3) Затем сплав Cu-Ni для уменьшения проводимости матрицы (ликвидировать скачки тока).

4) Группы по 241 нити (61 жила) окружены Cu и Cu-Ni (паутинки – разделяют участки Cu).

5) Полный диаметр всего 3.5 мм! Диаметр нитей 18 мкм.

6) Есть еще усилители жесткости, оболочка (Nb, нержавеющая сталь). Доп. медные

шунты около оболочки.

5. Зачем провод из нитей?

Стабилизация. Одинарный перешел в N – состояние (флуктуация), конец. Здесь ток при такой флуктуации идет по меди, и соседние жилы сохраняют S – состояние.