Niobij-titan supravodljivi spojevi

Povezanost kvantne tehnologije i supravodljivosti
Kvantno računalstvo i komunikacija uvelike se oslanjaju na supravodljive elemente poput kapilarnih cijevi od niobij-titana.

Kapilarna cijev od niobija i titana

Materijal Nb-Ti kapilarne cijevi: Ti-45Nb, Nb53 posto Ti47 posto, Nb-50 posto Ti
Specifikacija kapilarne cijevi niobij-titan:
OD1mm X debljina stijenke 0.14mm X 1000mm
OD1.4mm X debljina stijenke 0.14mm X 1000mm
OD2.2mm X debljina stijenke 0.18mm X 1500mm

 

Niobij Titan supravodljivi spojevi

Zbog nultog otpora supravodljivih materijala, supravodljivi spojevi niobij-titan (Nb-Ti) obično se koriste kao supravodljivi kabeli u elektroenergetskoj industriji.

 

Kako bi se osiguralo ultrastabilno magnetsko polje, postojani način rada u supravodljivom magnetskom sustavu zahtijeva supravodljive spojeve. Ovdje donosimo detaljno izvješće o procjeni niobij-titan supravodljivih spojeva koji su racionalno konstruirani. Dvije vrste lema olovo-bizmut (Pb-Bi), uključujući Pb42Bi58 kao novi sastav, korištene su u tehnici zamjene matrice lema za stvaranje supravodljivih spojeva za praktične primjene. Na 4,2 K, svi su spojevi dosegli kritičnu struju veću od 200 A. U ispitivanju zavojnice zatvorene petlje, naša poboljšana tehnika supravodljivog spajanja proizvela je ukupni otpor kruga od 3.25 1014 na 4,2 K u vlastitom polju. Posljednje, ali ne i najmanje važno, prikazan je rad u trajnom načinu rada u Nb-Ti solenoidnoj zavojnici s prekidačem za postojanu struju. Ovo istraživanje će otvoriti vrata stvaranju Nb-Ti supravodljivih spojeva visokih performansi za stvarnu upotrebu.

 

Nije moguće stvoriti snažno magnetsko polje u malom prostoru pomoću običnih magneta na bazi bakra (Cu), ali supravodljivi magneti mogu. Supravodljivi magneti često se izrađuju od niobij-titana (Nb-Ti), koji ima kritičnu temperaturu (Tc) od 9,2 K i koristi se u raznim stvarnim aplikacijama. Sposobnost stvaranja pouzdanih "supravodljivih spojeva" jedna je od karakterističnih karakteristika Nb-Ti koja ga čini prikladnim za većinu komercijalnih primjena. Nb-Ti magnet može funkcionirati u postojanom načinu rada i postići ultrastabilno magnetsko polje (dugoročna stopa pomaka magnetskog polja reda veličine 0.1 ppm/h) zahvaljujući supravodljivim spojevima1.

Dva kraja supravodljivog magneta Nb-Ti trebaju biti spojena na sklopku trajne struje (PCS) pomoću supravodljivih spojeva niobij-titan kako bi se omogućio rad u trajnom načinu rada. Zabilježena je izrada supravodljivih spojeva Nb-Ti vodiča korištenjem raznih tehnika, uključujući zamjenu matrice lema2,3,4,5,6, ultrazvučno zavarivanje7, difuzijsko zavarivanje8, hladno prešanje9,10, i točkasto zavarivanje10,11. Sa stajališta pouzdanosti, tehnika zamjene lemne matrice koja koristi lem olovo-bizmut (Pb-Bi), koji je supravodljiv na 4,2 K, često se koristi u industrijskim postavkama za izradu Nb-Ti spojeva11. Thornton je izvijestio o prvom visokoučinkovitom Nb- Ti spojevi napravljeni korištenjem tehnike zamjene lemljene matrice 1986. godine2. U vlastitom polju na 4,2 K, zatvorena petlja s jednim spojem koji je konstruiran izvana mogao je doseći kritičnu gustoću struje (Jc) do 143 kA/cm2 . Otpornost različitih Nb-Ti spojeva koju su stvorili Swenson et al. korištenjem Thorntonovog pristupa procijenjeno je korištenjem konvencionalne tehnike četiri sonde3. Uspjeli su postići otpornost spojeva od 1 1011 u 1 T na 4,2 K. Rezultate na brojnim Nb-Ti spojevima za magnet nuklearne magnetske rezonancije od 400 MHz također su objavili Cheng i dr. U eksperimentu zatvorene petlje, jedan od njihovih zglobova dosegao je kritičnu struju (Ic) od 89,5 A i otpor zgloba od 1.8 1013 u 1 T na 4,2 K. Za magnet magnetske rezonancije (MRI) za životinje od 7 T, Liu et al. također izradio i ispitao spojeve Nb-Ti5. Njegovi spojevi, koji su izrađeni od 15 1 mm2 Nb-Ti/Cu žice, imali su Ic od 1160 A i 15 1014 u 0,6 T na 4,2 K. Nedavno, 2015., Motomune et al.6 istraživali su strujne putove u Nb-Ti spojevima nastalim zamjenom lemne matrice. Unatoč činjenici da se Nb-Ti supravodljivi spojevi često izrađuju u MRI sektoru i da su bitan dio MRI magneta, nije bilo mnogo istraživanja o tehnikama supravodljivog spajanja za multifilamentarne Nb-Ti vodiče.

Kao odgovor, dvije varijante Pb-Bi lema procijenjene su u ovom radu u smislu njihovih Jc i Tc kao održive mogućnosti za Nb-Ti supravodljive spojeve. SEM je zatim korišten za određivanje idealnog vremena jetkanja za Cu matricu s kositrom (Sn) i Sn s Pb-Bi (SEM). Ovi rezultati doveli su do izrade supravodljivih spojeva u uglavnom inertnoj atmosferi kako bi se spriječila oksidacija i njihove karakterizacije na 4,2 K u različitim magnetskim poljima. Napravljena je jednosvojna zavojnica Nb-Ti zatvorene petlje i testirana metodom mjerenja slabljenja polja kako bi se točno odredio otpor spoja. Prikazom perzistentnog načina rada u prototipu Nb-Ti magneta, potvrđeno je funkcioniranje perzistentnog moda u novokonstruiranim supravodljivim spojevima niobij-titan za perzistentni mod magneta.

Zaključci
Opisali smo metodu zamjene lemne matrice za supravodljivo pričvršćivanje multifilamentnog Nb-Ti vodiča, zajedno s rezultatima ispitivanja za supravodljive spojeve. Prvi korak bio je potvrditi sastave dvaju lemova Pb-Bi, Pb44.5Bi55.5 i Pb42Bi58, koji bi mogli utjecati na njihove supravodljive sposobnosti. Oba lema imala su deficit Pb do 1,6 posto. Utvrđeno je da magnetski Jc Pb44.5Bi55.5 i Pb42Bi58 iznosi 2.9 103 Acm2 odnosno 1.19 103 Acm2 u 1 T na 4.2 K, ali Tc (početak) od 8.5 K je izmjeren za oba lemljenja. Najbolja izvedba ikad prijavljena bila je Jc za Pb44.5Bi55.5. Ic jednog od najboljih spojeva napravljenih s Pb44.5Bi55.5 iznosio je 136 A u 1,65 T na 4,2 K. Rezultati magnetskog mjerenja bili su u skladu s performansama spojeva napravljenih s Pb42Bi58 ispod pare u usporedbi s Pb44.5Bi55. 5. Također, primijetili smo da postizanje visokih performansi spoja nije pogodovalo labavim vezivanjem bakarne žice u spoju. Spoj je konstruiran sa zavojnicom zatvorene petlje Nb-Ti s jednim zavojem kako bi se mjerenje slabljenja polja moglo koristiti za točan izračun otpora spoja. Izmjereni ukupni otpor kruga, koji je u skladu s tehničkim specifikacijama za postojani način rada, bio je 3.25 1014 u vlastitom polju na 4,2 K. Na kraju, korištena je Nb-Ti solenoidna zavojnica s dva spoja i PCS za prikaz rada u trajnom načinu rada. Razvoj visokoučinkovitih Nb-Ti supravodljivih spojeva bit će omogućen metodičnim istraživanjem i nalazima o postupku Niobij-titan supravodljivih spojeva koji su navedeni u ovom radu.

 

 

 

 

Popularni tagovi: Niobij-titan supervodljivi spojevi, dobavljači, proizvođači, tvornica, prilagođeno, kupovina, cijena, ponuda, kvaliteta, na prodaju, na zalihama