Асқын өткізгіш материалдарын алудың бар технологиялары

Қазіргі уақытта техникада негізінде төменгі температуралы, сұйық гелий температурасында жұмыс жасайтын асқын өткізгіштер қолданылады. Белгілі ТТАӨ ішінде ең жоғары аумалы күйдегі сипаттарға ие ретінде тек қана бірнеше 3 кестеде көрсетілгенді айтуға болады.

Кесте 3

Тәжірбиелік маңызды асқын өткізгіштердің аумалы күйдегі сипаттамалары [2]

Материал	Аумалы күйдегі температура, К	Аумалы күйдегі өріс 4,2 К, Тл^*кезінде
Nb-Ti	8-10	9-13
Nb3Sn	17-18	22-25
Nb-Zr	9-11	7-9
Nb3Al1-xGex
Nb3Ga
Nb3Ge	21-23,3
V3Ga	14,5
V3Si
PbxMo6S8	11-14,5	50-60
Ескерту - ^*- бізбен Тл бойынша есептелген.

Кесте 3 көрсетілген АӨ ішінен техникалық қолданыста негізінен екінші текті екі қатты асқын өткізгіштер болып табылады. Олардың біреуі – көлемді-орталықтандырылған кубты құрылымы бар ниобий-титан қорытпасы (Ресейде 50 мас.%Nb және 50 мас.% Ti, АҚШ - 47 және 53 мас.% сәйкесінше) асқын өткізгіштік күйіне өтудің 9,6 К тең аумалы күйдегі температурасына ие және 5 Тл магнит өрісінде (3-8)×10⁸ А/м² тең аумалы токқа ие болады.

Екінші қолданылатын асқын өткізгіш болып, көлемді-орталықтандырылған кубты кристалл торы бар (15 құрылым), 800-900^оС кезінде қалайының ниобийге диффузиясымен алынатын, нөлдік магниттік өрісінде және тогында аумалы күйдегі температурасы 18,3 К тең металаралық байланысы Nb₃Sn табылады.

Ниобий-титан қорытпасы негізіндегі АӨ, өзінің салыстырмалы жоғары емес аумалы күйдегі қасиеттеріне қарамастан, өндірудің жеңіл технологиясы мен өнімдер алынуы арқылы үздік орын алып отыр.

Әр-түрлі себептермен (жылулық, механикалық, магниттік, электрлік әсерлер, АӨ магнит өрісінің орнықсыздығы, ток алып жүру мүмкіндігінің асып түсуі және т.б.) АӨ күйзелуі мәселесін болдырмау үшін және қолданбалы зерттеулер басында кездестірілген қалыпты өткізгіштікті қайтару үшін асқын өткізгіштер күйін қалыпқа келтіру әдістері жасалған. Соңғысы асқын өткізгішті орауыш материалдардың құрылымы қалыпты жоғарғы электрлік және жылулық өткізгіштікке ие (алюминий, мыс) материалдың матрицасында

орналасқан асқын өткізгіштердің жұқа желісінің үлкен мөлшерінен тұратынына алып келді. Әдетте, АӨ сымның қимасының 30-50% алады. АӨ алудың айтылған ерекшеліктерін және Nb-Ti қорытпасының деформациялануын ескергенде, пластикалық өңдеу әдісі айрықша технологиялық болып табылды. Ниобий-титан қорытпаларының физикалық қасиеттерін зерттеулері мен аумалық күйдегі қасиеттерінің жоғарылауына бағытталған өңдеу шарттарының өзгерістері [71-73], айтарлықтай нәтижелерге жеткізген жоқ.

Өндірудің ұқсас әдісін қалайының ниобийдегі диффузия процесін және Nb₃Sn металларалық қосындысын қамтамасыз ету үшін аралық термо-өңделуді қосумен нәзік ниобий станнидінің негізінде АӨ жасауда қолданылады. Құрылымы бойынша композитті өткізгішті өндіру сұлбасы екі жағдайда да жоғарғы тазалықты бастапқы материалдарды алу, дайындау және өңдеуді ескермегенде бірнеше он шақты операциялардан тұрады [74].

Ленталық және сымды, ниобий станнидінен жасалған төсемі бар асқын өткізгіштерді бірнеше температуралы аймақтары бар (750¸800^оС, 950¸1100^оС и 750¸800^оС) балқытылған қалайы ваннасы арқылы, ұзын өлшемді бұйымдарды тартуы арқылы іске асқан қалайының ниобийге диффузиясы көмегімен жасайды [75]. Басқа нұсқа [76] құрылымы А15 ниобий станнидінің қабатын құруға ұзын пеште осы лентаны кезекті термо-өңдеуімен жүретін ниобий лентасының жоғары температуралы қалайылау процестерінде қиылысады. Екі нұсқа үшін де сұйық қалайыдағы ниобий қоспасының жиынтығы мен тасымалдаушыны тазалудың сұлбасының көп операциондылығымен себептелетін қиындықтар тән. Асыл металлдардан жасалған 800-1000^оС температурасында қыздырылған ленталық және сымды төсемдер беттеріндегі [77,78] газдық фазада қалайы мен ниобийдің ыдырауы арқылы ниобий станнидін алу баспалық сұлбалар принципі бойынша асқын өткізгіш құралдарды жасауда қолданылатын, диаметрі 3см бүгіліс жасағанда жарық жасамайтын асқын өткізгіш алумен қоса жүреді.

Қоспа жасау арқылы құрылымы А15 ниобий станнидін құрудың жылдамдығын арттыруды және Nb₃Sn негізіндегі асқын өткізгіштердің аумалы күйдегі қасиеттерін жоғарылату мақсатында жасалған зерттеулер төсем ретінде титан мен ниобийдің екі фазалы қоспаларын қолдану фазалар құрылу температурасын жоғарылататынын, ал циркониймен – төмендететінін [79], қалайыға индийді қосу металаралық байланысты [80] құру процесін тездететінін, ал қорғасынның баяулататынын және жоғары температуралар аймағына қозғалтатынын көрсетті.

Электролиттік әдіспен [81] ниобий-қалайы төсемдерін алуға зерттеулер жүргізілу нәтижесінде электролиз процесі арқылы ниобий станнидін алудың түбегейлі мүмкінділігі орнатылды. Алайда, бұл жерде төсем мен беттің кеңею коэффициенті айырмашылығы, жылу өткізетін қабаттың болмауы, сақтау, кесу сияқты себептермен түсіндірілетін төсемдердегі жарықшалардың болуы анықталған.

Nb-Al жүйесі дәстүрлі металлургиялық алу әдісі кезінде 1300^оС және төмен температурада алюминийдің ниобийде 9 ат.% ерігіштігімен сипатталады және 2060^оС температуда 21,5 ат.% жетеді [Jorda J.L., Flükiger R., Müller J.// J. Less-Common Met. 1980. V. 75. N 2. p. 227-239.].

Жасалған зерттеулер мен технологиялық жұмыстардың көп болғандығына қарамастан, А15 ниобий станнидін алудың ең қолайлы тәсілі болып жоғары температурада (около 800 ^оС) кезекті жағумен пластикалық деформацияның жартылай дайын өнімдерін өндірудегі ниобий мен қоланы қолданумен орындалатын қатты фазалы диффузия болып табылады. Төсемдерде асқын өткізгіштерді алудың өнеркәсіптік қолдануға қолайлы тәсілдері қазіргі уақытқа дейін анықталмаған.

Сонымен қатар, аралдық қабықшаларда әр-түрлі өлшемді ультрадисперсті металл бөлшектерін құрудың ионды-плазмалық процестері мен олардың техникалық дайындағы термофлуктационды балқу құбылысына негізделген жаңа материалдар мен қорытпаларды алуға жаңа мүмкіндіктерді ашады.

Дата добавления: 2015-07-12