ИННОВАЦИИ БИЗНЕСУ

Результат выполнения технологической разработки.

Способ изготовления сверхпроводящей жилы включает сборку полуфабриката, состоящего из оболочки, выполненной из металла, обладающего эффектом водородного пластифицирования, и сердечника из высокотемпературного сверхпроводящего соединения, и его пластическую деформацию, оболочку сверх­проводящей жилы предварительно подвергают гидрированию. При сборке полуфабриката между оболочкой и сердечником фор­мируют буферный слой из материала, слабо реагирующего, с ма­териалом оболочки и сердечника, водородом и кислородом, затем осуществляют пластическую деформацию полуфабриката при температуре, обеспечивающей сохранение стехиометрии сверх­проводящего соединения и проявление эффекта водородного пластифицирования. Затем проводят дегидрирование оболочки.

Сущность способа состоит в том, что в качестве материа­лов оболочки сверхпроводящей жилы используют титан, цирко­ний и сплавы на их основе, которые после гидрирования (т. е. ва­куумного отжига при температуре 750-800°С, растворения в них водорода до концентрации 0,3-1,5мас.% и медленного охлажде­ния) обнаруживают при обработке давлением эффект водородно­го пластифицирования, заключающийся в увеличении пластич­ности (степени деформации до разрушения) и снижении сопро­тивления деформации металла. Указанный эффект обеспечивает высокую степень пластической деформации полуфабриката, по­лучение сверхпроводящей жилы минимально возможного сече­ния с тонкой оболочкой и высокоплотной (плотность 0,9-0,95 от теоретической) оксидной сердцевиной, что ведет к увеличению коэффициента заполнения поперечного сечения жилы сверхпро­водящей фазой, т. е. приводит в конечном итоге к росту токонесущей способности жилы.

Буферный слой, заполняющий пространство между метал­лической оболочкой и сверхпроводящим сердечником, предна­значен для устранения активного взаимодействия материалов оболочки и сердечника, ведущего к деградации сверхпроводящих свойств. Кроме того, он препятствует проникновению водорода при гидрировании внутрь жилы и потере кислорода оксидной сердцевиной. В качестве материала для буферного слоя могут быть использованы соединения кремния, напримерSiO2реаги­рующие с оксидами при температуре не ниже 500°С. Буферный слой позволяет исключить операцию восстановления сверхпроводящих свойств после пластической деформации полуфабриката.

Пластическая деформация (выдавливание, прокатка, плющение, волочение и т. д. ) полуфабриката должна осуществляться при температурах ниже температуры перехода сверхпроводящей фазы оксида в несверхпроводящую. Например, соединение YBA2Cu3Ox при комнатной температуре представляет собой орторомбическую фазу, которая при нагревании, начиная с 350-400°С, теряет кислород и переходит в тетрагональную фазу, не обладаю­щую сверхпроводящими свойствами.

Следовательно, при использовании в качестве материала сердцевины жилы данного оксида пластическую деформацию не­обходимо осуществлять при температуре 300-350°С. Установленным фактом является то, что линейные размеры металлической оболочки после гидрирования увеличиваются в среднем на 0,8-1,1%. При обратном процессе, то есть удалении водорода из обо­лочки (дегидрирование), наблюдается полное восстановление ис­ходных размеров незаполненной оболочки. Сердечник сверхпро­водящей жилы после дегидрирования оказывается в состоянии всестороннего равномерного сжатия. Это препятствует интенсив­ному образованию и развитию микротрещин в сердечнике и, сле­довательно, способствует повышению механических свойств и токонесущей способности жилы, стабилизации условий ее экс­плуатации при термоциклировании.

По предлагаемому способу устраняется термическая обра­ботка сверхпроводящей фазы при температуре 700-1000°С. Этим исключаются изменение стехиометрического состава сверхпрово­дящего материала и сохранение его первоначальных сверхпроводящих свойств, а также устраняется образование микро- и макро­трещин за счет изменения термонапряженного состояния обраба­тываемого материала. Дегидрирование создает остаточные на­пряжения сжатия в сверхпроводнике, что предотвращает разбуха­ние материала при термоциклировании жилы в условиях эксплуа­тации. Все перечисленные факторы в совокупности повышают токонесущую способность сверхпроводящей оксидной жилы.