КІРІСПЕ. Өндірістік бұйымдарды және ғылыми құралдарды дайындау кезінде

Өндірістік бұйымдарды және ғылыми құралдарды дайындау кезінде асқын өткізгіштерді пайдалану, жалпы алғанда, экономиканың дамуын айқындайды. Асқын өткізгіштердің ғылым мен техниканы дамтудағы рөлі олардың келесі ерекше қасиеттерімен анықталады: температураның, магнит өрісі индукциясының және электр тогының тығыздығы шамаларының критикалық деңгейлерінен төмен аралығында АӨ кедергісі нөлге тең; магнит өрісінің шамасы мейснер деңгейінен төмен болса, АӨ-те идиал диамагнетизм байқалады; асқын өткізгіш сақинаның магнит моменті, магниттік ағынның тек қана бір квантына тең шамаға дискретті өзгеріп отырады; жұқа диэлектрик қабатымен бөлінген асқын өткізгіштрде Джозефсон эффектісі орын алады[1]. Соңғы айтылған екі құбылыс, телекоммуникациялық техникада, құралдар мен аспаптар құрастыруда, ғылыми және медицинлық жабдықтарда кеңінен қолданылатын, әлсіз токты асқын өткізгіш технологияларға жатады. Ал тогы қуатты асқын өткізгіш технологияларды айнымалы ток сымдарында, генераторларда, электр қозғалтқыштарында, ток шектеуіштерінде, трансформаторларда, магниттік аспалы поездарда қолданамыз. Тогы қуатты асқын өткізгіш орамалардан тұратын магниттер қазіргі уақытта, жоғарғы энергиялар физикасында, басқарылатын термоядролық синтез зерттеулерінде, спектрометрлер мен ЯМР-томографтарын жасауда қолданылады.

АӨ қолдану аясы кеңіген сайын зерттеушілердің АӨ материалдарды алу технологияларын жаңартын, дамытуға деген құлшынысын арттырып отыр. Қазіргі уақытта, энергетикалық мақсаттарда, негізінен, ниобийдің балқымаларынан және интерметаллидтерінен көпсымды кабельдер өндіріліп, қолданылады. Бұл материалдарға қойылатын негізгі талаптар – тиімді өндіру технологиясы және барынша мүмкін тұтынушылық сипаттамалар. Кең тараған деформациялық Nb-Ti балқымалы АӨ сымы созылғанда, құрамындағы ниобий матрицасында микродәнек түрінде таралған, еріген қоспалы титан α-фазасына өтеді. Және бұл дәнектер критикалық токтың айтарлықтай өсуін тудырып, пиннинг орталығы болады. Оның келесі сипаттамалары бар – критикалық температурасы Т_с=9,5 – 10,5 К, критикалық ток тығыздығы j_c=(3-8)×10⁸ А/м² [2]. Өндіріске енген келесі АӨ, АӨ кабельдер үшін жұмыс температуралары диапазонын, магнит өрісі диапазонын мейлінше кеңіткен, Nb₃Sn интерметаллдық қоспасы болды. Бұл АӨ сипаттамалары Т_с=18,1 – 18,5 К және j_c=(1-8)×10⁹ А/м² [2]. Бұл интерметаллидті алудың негізінде, ниобий өткізгішінің матрицасында АӨ фазаны құрап, қалайылы қоладан жасалған балқымадан қалайыны тасымалдаудың диффузиялық технологиясы жатыр.

Бұл технология Nb₃Al интерметаллидінен жасалған, сипаттамасы Т_с=18,5 – 18,8 К болатын АӨ алуда тиімсіз екені көрінді. Өйткені, аллюминийді ниобийға диффузиялы тасымалдайтын ешқандай ыңғайлы технология табылмады.

Қолданыстағы интерметаллидті АӨ-дің негізгі кемшілігі – ол электротехниклық жартылай өңделген өнімдерді жасау және АӨ балқыманың кейінгі синтезі, оның барлық құраушы элементтері ішінде болған күйі жүргізіледі, сондықтан, ақаулы өнімдерді өндірістің алғашқы этаптарында қайта өңдеуге жіберу мүмкін емес.

Жоғарыда көрсетілген асқын өткізгіш материалдар алу диффузиялы технологиясының кемшілігін шарттайтын физикалық себеп болып, көрсетілген жүйелердің белгілі фазалық диаграммаларында (мысал [3]) қатты ерітінділердің және интерметаллидтердің тірлік аймағы шоғырлануы бойынша тіркелгені болып табылады. Осылайша, осындай жағдайларда алюминий ниобийде 8 ат. %-ке тең шекті ерігіштікке ие болады. Сол уақытта, сәйкес фазалық диаграммалар бойынша, интерметаллидтің Nb₃Al тірлік аймағы алюминийдің 12-ден 22 ат. %-іне дейін болып табылады. Бұл фазалардың шоғырлану үйлесімсіздігі екінші компоненттің өнімнің болашақтағы асқын өткізгіш аумағының кеңістіктік облысына технологиялық қабылдаулар арқылы ұйымдастырудың қажеттілігін шарттайды.

Термодинамикалық мағынада көлемді [4], нано өлшемді бөлшектерден құралған төсемдерді алудың бір тәсілі - магнетронды технологиялар [9] болып табылады. Бұл технологиялар шашатын нано өлшемді металдардың өлшемдерін басқаруға және оларды әр-түрлі үйлестірулерінде алуға мүмкіндік береді.Сәйкес жабдықты дайындау кезінде бұл технологиялар аралдық кабыршықтырға дейін бөлшектердің саны мен өлшемдерін басқаруға мүмкіндік береді. Бұл олардың қабатталып жиналу және пайда болған аралдық тасымалдаушыларда термофлуктуациялық бірігу жолдары арқылы, қазіргі уақытқа дейін өндіру мүмкін болып келмеген, металдарға жылулық әсер ету технологияларын қолданумен металдарды дайындауға мүмкіндік береді. Осы себептен зерттеліп жатқан есеп үшін қабаттауды құрудың магнетронды тәсілі ең қолайлы болып табылады.

Жұмыстың жалпы сипаттамасы. Төменгі қысым плазмасында шашылған ультрадисперсті металл бөлшектерін тұндыруымен құрылған екі еселі қабыршақты жүйелердің құрылысы мен қасиеттеріне өлшемді фактордың әсерін зерттеу нәтижелері жалпыланған. Компоненттердің екілік жүйелеріндегі тәртібі ниобий мен алюминий негізінде қарастырылған. Құрылуында металдарды термофлутациялық еріту эффектісі қолданылатын қабаттарды зерттеу мен алу әдістері келтірілген. Ниобий-алюминий жүйесінің қабыршақты беттері алынған.

Жұмыстың өзектілігі. Ниобий мен алюминийдің кішкентай бөлшектерін тұндырумен алынған Nb-Al жүйесіндегі фазалардың құрылысы, құрамы мен жылулық тұрактылығы анықталған және қабықшалардың үлгілеріне рентгенструктивті талдау жасалған.

Зерттеу әдістері. Рентгенструтивті зерттеулер Bruker фирмасының D8 Advance дифрактаметрінде l_ka = 0.154051 нм мыс сәулеленуімен графитті монохроматпен жасалған. Нитриттерді алуда ионды-плазмалы құрылғыны қолданған. Вакуумді басқару ПМИ-2 және ПМТ-2 манометрлі шамдарың көмегімен жүзеге асады

. Криогенді сипаттамаларды өлшеу кезінде Гиффорд Мак Магон жүйесінің криогенді құрылғысы қолданылған. Жылулық сынақтарды жүргізуде зертханада құрастырылған вакуумды пеш қолданылған.

Автордың жеке үлесі. Автордың үлесі тәжірбиелерді жоспарлау, дайындау және іске асыруда, сонымен қатар эксперименттік мәліметтерді өңдеуде, теориялық талдауда болып табылады. Автор теориялық талдауда тікелей қатысты.

Қойылған мақсаттарға сәйкес келесі мәселелердің шешімі:

Магнетронды тұндыру әдісімен жұқа қабықшаларды алу әдістемесі меңгерілді. Әр түрлі компонеттен тұратын ниобий мен алюминий қабықшалары алынды. Алынған қабықшаларға рентгеноқұрылымды зерттеулер жүргізілді.

Қорғауға қойылған жағдайлар:

Ниобий мен алюминий негізінде жұқа қабаттарды құру әдісі.

Ниобий-алюминий қабатының өлшемді эффектісін қолдануымен синтезделген құрылысы мен қасиеттері.

Ғылыми жаңашылдығы:

Төменгі температуда ниобий мен алюминийдің қабаттарының синтездеу әдісі құрылған.

Екілік жүйенің шоғырлану интервалында қатты ерітінділер алынған. Криогенді сынақтар шарттарында қабаттардың электрофизикалық қасиеттері зерттелген.

Зерттеу объектісі: Ниобий-алюминий қабыршақты қабаты.

Дата добавления: 2015-07-12