[發(fā)明專利]約束的細(xì)絲鈮基超導(dǎo)復(fù)合體及其制造方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 00806511.X
• 申請(qǐng)日: 2000-04-18
• 公開（公告）號(hào): CN1358237A
• 公開（公告）日: 2002-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 詹姆斯·王
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 復(fù)合材料技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): C23C2/00
• 分類號(hào): C23C2/00;H01L39/00;H01B12/00
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 程偉

本發(fā)明涉及A-15型多絲復(fù)合超導(dǎo)體的制造方法(“A-15”是表示內(nèi)部金屬化合物具有βW結(jié)構(gòu))。這些物質(zhì)包括Nb₃Sn和Nb₃Al，它們由于其優(yōu)良的高磁場(chǎng)性能，因而是非常重要的。遺憾的，它們是易碎的化合物，難于制成細(xì)絲，因而，它們是非常昂貴的。由于這些原因，易延展的NbTi超導(dǎo)體支配著商業(yè)市場(chǎng)，盡管其最大磁場(chǎng)低于8特斯拉。為了在成本合理的基礎(chǔ)上，使A-15型導(dǎo)體商業(yè)化和擴(kuò)展有用的磁場(chǎng)到12特斯拉范圍，需要對(duì)其作很大的改進(jìn)。本發(fā)明也可適用于“B1”超導(dǎo)體NbN和NbC的制造。

目前用于工業(yè)生產(chǎn)中的現(xiàn)代方法，其詳細(xì)說明公開在David?B.Smathers所著的金屬手冊(cè)(Metals?Handbook)(第十版，第2卷，1060-1077頁(yè))一書的標(biāo)題為“A-15超導(dǎo)體”之中。目前采用的方法有兩種。一種方法是采用一種青銅合金作為基質(zhì)，另一種方法是采用由純銅和純錫芯的結(jié)合作為基質(zhì)。第一種方法稱作“青銅法”，后者稱作“內(nèi)部錫法”。所述青銅基質(zhì)含有高達(dá)13％的Sn，物品硬化迅速，并需要頻繁的退火步驟。這些退火步驟對(duì)于所述內(nèi)部錫法來說是不需要的。但是，在所述內(nèi)部錫法中的冷拉，會(huì)導(dǎo)致粘結(jié)變差、細(xì)絲質(zhì)量退化和產(chǎn)率降低。在最終的拉出和加捻之后，兩種類型的導(dǎo)體都加熱到大約700℃，持續(xù)200小時(shí)或更長(zhǎng)時(shí)間，以形成Nb₃Sn。磁體是采用纏繞和反應(yīng)法(Wind?and?Reactmethod)專制而成的。

所得到的電流密度，顯著地低于根據(jù)實(shí)驗(yàn)的短樣品數(shù)據(jù)的理論上可能的電流密度。這個(gè)問題，是由于700℃的低反應(yīng)溫度而引起的，它需要反應(yīng)熱處理的時(shí)間為數(shù)百小時(shí)。隨著Sn的消耗，Sn成分減少，它會(huì)進(jìn)一步約束所述的反應(yīng)。在所述Nb細(xì)絲中未反應(yīng)的Nb會(huì)遺留下來，在剩余基質(zhì)中就會(huì)形成Kirkendall型孔洞，從而導(dǎo)致導(dǎo)體的電流密度和機(jī)械性能變低。

顯著的改進(jìn)是需要的，以改進(jìn)這些重要的A-15導(dǎo)體的高磁場(chǎng)性能并降低其成本。

在Nb₃Sn超導(dǎo)體金屬絲的制造中，為了防止在熱處理過程中錫污染所述金屬絲外部穩(wěn)定化的銅，采用一種障礙物，通常為鉭或鉭的合金。所述方法公開在David?B.Smathers的文章中。盡管本發(fā)明中所述的多孔金屬外殼與用于Nb₃Sn導(dǎo)體制造方法中的障礙物是類似的，但是，該技術(shù)在本發(fā)明的應(yīng)用中是全然不同的。

Wong的美國(guó)專利第5034856號(hào)和第US5869196號(hào)，公開了一種用于電容器的非常細(xì)的電子管金屬(優(yōu)選為鉭)細(xì)絲制備的新方法。涉及精細(xì)粉末的精細(xì)細(xì)絲的優(yōu)點(diǎn)是具有較高的純度、較低的成本、截面均勻和介電滲透容易，盡管對(duì)于陽(yáng)極氧化來說，仍保持高的表面積。與精細(xì)粉末壓制品相比，截面的均勻性會(huì)使得電容器具有高的比電容、低的ESR和ESL，以及對(duì)于形成電壓和燒結(jié)溫度具有低的靈敏性。其它涉及電子管金屬細(xì)絲和纖維、其制造方法或由其制成的制品的專利，包括有美國(guó)專利第3277564號(hào)(Webber)、3379000號(hào)(Webber)、3394213號(hào)(Roberts)、3567407號(hào)(Yoblin)、3698863號(hào)(Roberts)、3742369號(hào)(Douglass)、4502884號(hào)(Fife)、5306462號(hào)(Fife)和5245514號(hào)(Fife)。