Теоретическое введение. Высокотемпературные сверхпроводники условно разделяют на две группы: ВТСП первого (1G)

Высокотемпературные сверхпроводники условно разделяют на две группы: ВТСП первого (1G) и ВТСП второго поколения (2G). К первому поколению относятся купраты на основе висмута (Bi-2212 и Bi-2223), таллия, ртути, иттрия (массивная керамика Y-123), недавно открытые некупратные ВТСП на основе арсенида железа FeAs и др. К ВТСП второго поколения относят ленточные проводники на основе фазы Y-123. Кроме этого, существуют также сверхпроводники на основе диборида магния MgB₂, по природе сверхпроводимости которых их можно рассматривать как отдельный класс проводников.

2.1. ВТСП на основе фазы Bi₂Sr₂Ca₂Cu₃O_x (Bi-2223)

Сверхпроводник первого поколения Bi-2223 представляет собой композиционный материал, в котором сверхпроводящие керамические волокна находятся в металлической матрице (преимущественно серебро или его сплавы). По этой причине, процесс механической и термической обработки сопряжен со значительными трудностями. Основной технологией для производства таких материалов является метод "порошок в трубе" (PIT - Powder In Tube).

Суть метода заключается в заполнения металлической трубы порошком сверхпроводящего полуфабриката (прекурсором), герметизации и дальнейших операциях волочения и экструзии до получения провода с круглым сечением. При изготовлении многожильных проводников собираются многожильные заготовки с последующими операциями обработки давления. Затем проводится плоская прокатка (пластическая деформация в цилиндрических валках) для получения проводника ленточной формы. Далее проводники подвергаются соответствующей термической и термомеханической обработки. Термомеханическая обработка состоит из чередующихся циклов высокотемпературной термообработки с промежуточными деформациями при комнатной температуре. Схема метода приведена на рисунке 1.

Рисунок 1. Схема метода «порошок в трубе»

На конечные свойства сверхпроводника оказывает влияние множество факторов, среди которых: характеристики исходного порошка-прекурсора, конструкция композиционного проводника, режимы механической и термической обработки. Поперечное и продольное сечения готового ленточного сверхпроводника представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Сечения ленточных проводников Bi-2223

Важным параметром конструкции проводника является коэффициент заполнения по керамике (КЗ). КЗ показывает долю керамической составляющей в проводе. Задача вычисления КЗ важна для определения оптимальных режимов механической обработки, а также расчёта токонесущей способности. Токонесущая способность является одной из основных характеристик готового проводника.

Дата добавления: 2015-07-08