Niobi-titaani suprajohtavat liitokset

Kvanttiteknologian ja suprajohtavuuden yhteys
Kvanttilaskenta ja viestintä ovat vahvasti riippuvaisia ​​suprajohtavista esineistä, kuten niobium-titaanikapillaariputkista.

Niobium Titanium kapillaariputki

Nb-Ti kapillaariputken materiaali: Ti-45Nb, Nb53 prosenttia Ti47 prosenttia, Nb-50 prosenttia Ti
Niobium-titaani kapillaariputken erittely:
OD1mm X Seinän paksuus 0.14mm X 1000mm
OD1,4 mm X seinän paksuus 0,14 mm x 1000 mm
OD2,2 mm X seinän paksuus 0,18 mm x 1500 mm

 

Niobium-titaani suprajohtavat liitokset

Suprajohtavien materiaalien nollaresistanssin vuoksi niobium-titaani (Nb-Ti) suprajohtavia liitoksia käytetään yleisesti suprajohtavina kaapeleina energiateollisuudessa.

 

Erittäin vakaan magneettikentän aikaansaamiseksi jatkuva toiminta suprajohtavassa magneettijärjestelmässä vaatii suprajohtavia liitoksia. Täällä tarjoamme yksityiskohtaisen raportin rationaalisesti rakennettujen niobium-titaani suprajohtavien liitosten arvioinnista. Kahden tyyppistä lyijy-vismutti (Pb-Bi) juotetta, mukaan lukien Pb42Bi58 uutena koostumuksena, käytettiin juotosmatriisikorvaustekniikassa suprajohtavien liitoskohtien luomiseksi käytännön sovelluksiin. 4,2 K:ssa kaikki liitokset saavuttivat kriittisen virran, joka oli yli 200 A. Suljetun käämin testissä parannettu suprajohtava liitostekniikkamme tuotti piirin kokonaisresistanssin 3.{12}} 4,2 K:n omassa kentässä. Viimeisenä, mutta ei vähäisimpänä, näytettiin jatkuva toiminta Nb-Ti-solenoidikelassa jatkuvan virtakytkimen kanssa. Tämä tutkimus avaa oven korkean suorituskyvyn Nb-Ti-suprajohtavien liitosten luomiselle todelliseen käyttöön.

 

Pienessä tilassa ei ole mahdollista luoda voimakasta magneettikenttää tavallisilla kupari (Cu) -pohjaisilla magneeteilla, mutta suprajohtavilla magneeteilla kyllä. Suprajohtavat magneetit valmistetaan usein niobium-titaanista (Nb-Ti), jonka kriittinen lämpötila (Tc) on 9,2 K ja jota käytetään erilaisissa tosielämän sovelluksissa. Kyky luoda luotettavia "suprajohtavia liitoksia" on yksi Nb-Ti:n tunnusomaisista ominaisuuksista, mikä tekee siitä sopivan useimpiin kaupallisiin sovelluksiin. Nb-Ti-magneetti voi toimia jatkuvassa tilassa ja saavuttaa erittäin vakaan magneettikentän (magneettikentän pitkäaikainen ryömintänopeus luokkaa 0,1 ppm/h) suprajohtavien liitosten1 ansiosta.

Nb-Ti-suprajohtavan magneetin kaksi päätä tulee kytkeä jatkuvavirtakytkimeen (PCS), jossa käytetään niobium-titaani suprajohtavia liitoksia, jotta jatkuva toiminta mahdollistaa. Nb-Ti-johtimien suprajohtavien liitosten valmistuksessa on raportoitu useilla eri tekniikoilla, mukaan lukien juotosmatriisin vaihto2,3,4,5,6, ultraäänihitsaus7, diffuusiohitsaus8, kylmäpuristus9,10 ja pistehitsaus10,11. Luotettavuuden näkökulmasta juotosmatriisikorvaustekniikkaa, jossa käytetään lyijy-vismutti- (Pb-Bi) -juotetta, joka on suprajohtava 4,2 K:n lämpötilassa, käytetään usein teollisissa olosuhteissa Nb-Ti-liitosten luomiseen11. Thornton raportoi ensimmäisen korkean suorituskyvyn Nb- Ti-liitännät tehtiin juotosmatriisikorvaustekniikalla vuonna 19862. Itsekentässä 4,2 K lämpötilassa ulkopuolinen suljettu silmukka, jossa oli yksi liitos, pystyi saavuttamaan kriittisen virrantiheyden (Jc) jopa 143 kA/cm2 . Swensonin et ai. luomien erilaisten Nb-Ti-liitosten resistiivisyys. Thorntonin lähestymistapaa käyttäen arvioitiin käyttämällä tavanomaista neljän koettimen tekniikkaa3. Ne pystyivät saavuttamaan nivelvastuksen 1 1011 1 T:ssa 4,2 K:n lämpötilassa. Cheng ym. raportoivat myös lukuisista Nb-Ti-liitoksista 400 MHz:n ydinmagneettisella resonanssimagneetilla. Suljetussa kokeessa yksi niiden nivelistä saavutti kriittisen virran (Ic) 89,5 A ja nivelvastuksen 1.8 1013 in 1 T 4,2 K:ssa. Liu et al. myös luonut ja tutkinut Nb-Ti-liitoksia5. Sen liitoksissa, jotka tehtiin 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu-langasta, Ic oli 1 160 A ja 1.{58}} 0,6 T:ssa 4,2 K:ssa. Äskettäin, vuonna 2015, Motomune et al.6 tutkivat virtareittejä Nb-Ti-liitoksissa, jotka syntyivät vaihtamalla juotosmatriisi. Huolimatta siitä, että Nb-Ti-suprajohtavia liitoksia tehdään usein MRI-sektorilla ja ne ovat olennainen osa MRI-magneetteja, niitä ei ole tehty. paljon tutkimusta multifilamenttisten Nb-Ti-johtimien suprajohtavista liitostekniikoista.

Vastauksena tässä työssä arvioitiin kaksi Pb-Bi-juotteen lajiketta niiden Jc:n ja Tc:n suhteen toteuttamiskelpoisina mahdollisuuksina Nb-Ti-suprajohtaville liitoksille. SEM:ää käytettiin sitten määrittämään ihanteellinen syövytysaika Cu-matriisille tinalla (Sn) ja Sn:lle Pb-Bi:n kanssa (SEM). Nämä tulokset johtivat suprajohtavien liitosten valmistamiseen suurelta osin inertissä ilmakehässä hapettumisen estämiseksi ja niiden karakterisointiin 4,2 K lämpötilassa erilaisissa magneettikentissä. Yksikierrosinen suljetun silmukan Nb-Ti-käämi valmistettiin ja testattiin kenttävaimennuksen mittausmenetelmällä liitosvastuksen tarkan määrittämiseksi. Osoittamalla jatkuvan tilan toiminta prototyypin Nb-Ti-magneetissa, pysyvän tilan toiminta hiljattain rakennetuissa niobium-titaani suprajohtavissa liitoksissa pysyvästi toimivalle magneetille vahvistettiin.

Johtopäätökset
Olemme kuvanneet juotosmatriisin korvausmenetelmän multifilamenttisen Nb-Ti-johtimen suprajohtavaan kiinnittämiseen sekä suprajohtavien liitoskohtien testitulokset. Ensimmäinen askel oli vahvistaa kahden Pb-Bi-juotteen, Pb44.5Bi55.5 ja Pb42Bi58, koostumukset, joilla saattaa olla vaikutusta niiden suprajohtaviin kykyihin. Molempien juotteiden Pb-vaje oli jopa 1,6 prosenttia. Pb44.5Bi55.5:n ja Pb42Bi58:n magneettisen Jc:n todettiin olevan 2.9 103 Acm2 ja 1.19 103 Acm2, vastaavasti 1 T:ssa 4,2 K:n lämpötilassa, mutta Tc (alku) 8,5 K mitattiin molemmille juotteille. Paras koskaan raportoitu suorituskyky oli Pb44.5Bi55.5:n Jc. Yhden parhaista Pb44.5Bi55.5:llä tehdyn liitoksen Ic oli 136 A 1,65 T:ssä 4,2 K:n lämpötilassa. Magneettimittauksen tulokset vastasivat Pb42Bi58:lla luotujen liitosten suorituskykyä Pb44.5Bi55:een verrattuna. 5. Huomasimme myös, että liitoksen löysä Cu-langan sidos ei suosi korkean liitoksen suorituskyvyn saavuttamista. Liitos rakennettiin yksikierroksisella Nb-Ti suljetun silmukan kelalla, jotta kenttävaimennusmittauksella voitiin laskea liitoksen vastus tarkasti. Mitattu kokonaispiirin resistanssi, joka täyttää jatkuvan toiminnan tekniset vaatimukset, oli 3.25 1014 omakentässä 4,2 K:ssa. Lopuksi käytettiin Nb-Ti-solenoidikäämiä kahdella liitoksella ja PCS:llä. näyttää jatkuvan tilan toiminnan. Suprajohtavien Nb-Ti-suprajohtavien liitosten kehittämisen tekee mahdolliseksi tässä artikkelissa raportoitu menetelmällinen tutkimus ja havainnot Niobium-titanium-suprajohtavien liitosten menetelmästä.

 

 

 

 

Suositut Tagit: Niobi-titaani suprajohtavat liitokset, toimittajat, valmistajat, tehdas, räätälöity, osta, hinta, tarjous, laatu, myytävänä, varastossa