Ніобій-титанові надпровідні з'єднання

Зв'язок між квантовою технологією та надпровідністю
Квантові обчислення та комунікація значною мірою покладаються на надпровідні елементи, такі як ніобієві титанові капілярні трубки.

Ніобієво-титанова капілярна трубка

Матеріал капілярної трубки Nb-Ti: Ti-45Nb, Nb53% Ti47%, Nb-50% Ti
Специфікація ніобій-титанової капілярної трубки:
OD1 мм X товщина стінки 0.14 мм X 1000 мм
OD1,4 мм X товщина стінки 0.14 мм X 1000 мм
OD2,2 мм X товщина стінки 0.18 мм X 1500 мм

 

Ніобієві титанові надпровідні з'єднання

Через нульовий опір надпровідних матеріалів ніобій-титанові (Nb-Ti) надпровідні з’єднання зазвичай використовуються як надпровідні кабелі в енергетичній промисловості.

 

Щоб забезпечити надстабільне магнітне поле, робота в надпровідній магнітній системі в постійному режимі потребує надпровідних з’єднань. Тут ми надаємо детальний звіт про оцінку ніобій-титанових надпровідних з’єднань, які були раціонально сконструйовані. Два типи свинцево-вісмутового (Pb-Bi) припою, включаючи Pb42Bi58 як нову композицію, використовувалися в техніці заміни матриці припою для створення надпровідних переходів для практичного застосування. При 4,2 К усі з’єднання досягли критичного струму понад 200 А. Під час випробування котушки із замкнутим циклом наша вдосконалена техніка надпровідного з’єднання створила загальний опір ланцюга 3.25 1014 при 4,2 К у власному полі. І останнє, але не менш важливе, було показано роботу в постійному режимі в котушці соленоїда Nb-Ti з перемикачем постійного струму. Це дослідження відкриє двері для створення високоефективних надпровідних з’єднань Nb-Ti для реального використання.

 

Неможливо створити потужне магнітне поле в невеликому просторі за допомогою звичайних магнітів на основі міді (Cu), але надпровідні магніти можуть. Надпровідні магніти часто виготовляються з ніобій-титану (Nb-Ti), який має критичну температуру (Tc) 9,2 К і використовується в різноманітних реальних додатках. Здатність створювати надійні «надпровідні з’єднання» є однією з відмінних характеристик Nb-Ti, що робить його придатним для більшості комерційних застосувань. Магніт Nb-Ti може працювати в постійному режимі та досягати надстабільного магнітного поля (швидкість довготривалого дрейфу магнітного поля порядку 0.1 ppm/h) завдяки надпровідним з’єднанням1.

Два кінці Nb-Ti надпровідного магніту повинні бути підключені до перемикача постійного струму (PCS) за допомогою ніобій-титанових надпровідних з’єднань, щоб забезпечити роботу в постійному режимі. Повідомлялося про виготовлення надпровідних з’єднань провідників Nb-Ti за допомогою різноманітних методів, включаючи заміну матриці припою2,3,4,5,6, ультразвукове зварювання7, дифузійне зварювання8, холодне пресування9,10 та точкове зварювання10,11. З точки зору надійності, техніка заміни матриці припою з використанням свинцево-вісмутового (Pb-Bi) припою, який є надпровідним при 4,2 K, часто використовується в промислових умовах для створення з’єднань Nb-Ti11. Торнтон повідомив про першу високоефективну Nb- З’єднання Ti, виготовлені за допомогою технології заміни паяної матриці в 19862. У власному полі при 4,2 К замкнутий контур із єдиним з’єднанням, сконструйованим зовні, міг досягти критичної щільності струму (Jc) до 143 кА/см2. . Питомий опір різних переходів Nb-Ti, створених Свенсоном та ін. за допомогою підходу Торнтона було оцінено за допомогою традиційної техніки чотирьох зондів3. Їм вдалося досягти опору з’єднань 1 1011 в 1 Тл при 4,2 К. Результати щодо численних з’єднань Nb-Ti для магніту ядерного магнітного резонансу 400 МГц також повідомили Ченг та ін. В експерименті із замкнутим циклом, один із їхніх суглобів досяг критичного струму (Ic) 89,5 А та опору суглоба 1.8 1013 в 1 Тл при 4,2 К. Для магніту магнітно-резонансної томографії (МРТ) тварин на 7 Тл Liu et al. також створив і дослідив з’єднання Nb-Ti5. Його з’єднання, виготовлені з дроту Nb-Ti/Cu товщиною 15 1 мм2, мали Ic 1160 А та 15 1014 в 0,6 Тл при 4,2 К. Зовсім недавно, у 2015 році, Motomune et al.6 досліджували шляхи проходження струму в переходах Nb-Ti, створених шляхом заміни матриці припою. Незважаючи на те, що надпровідні з’єднання Nb-Ti часто виготовляються в секторі МРТ і є важливою частиною магнітів для МРТ, не було багато досліджень надпровідних методів з'єднання для багатожильних Nb-Ti провідників.

У відповідь два різновиди припою Pb-Bi були оцінені в цій роботі з точки зору їх Jc і Tc як життєздатні можливості для надпровідних переходів Nb-Ti. Потім було використано SEM для визначення ідеального часу травлення для Cu матриці з оловом (Sn) і Sn з Pb-Bi (SEM). Ці результати привели до виготовлення надпровідних з’єднань у здебільшого інертній атмосфері для запобігання окисленню та їх характеристики при 4,2 K у різних магнітних полях. Для точного визначення опору переходу було виготовлено та випробувано одновиткову котушку з замкнутим контуром Nb-Ti за допомогою методу вимірювання розпаду поля. Показуючи роботу постійного режиму в прототипі магніту Nb-Ti, було підтверджено функціонування постійного режиму в нещодавно сконструйованих ніобій-титанових надпровідних з’єднаннях для магніту постійного режиму.

Висновки
Ми описали метод заміни матриці припою для надпровідного приєднання багатожильного Nb-Ti провідника разом із результатами випробувань для надпровідних переходів. Першим кроком було підтвердити склади двох припоїв Pb-Bi, Pb44.5Bi55.5 і Pb42Bi58, які можуть вплинути на їхні надпровідні можливості. Обидва припої мали дефіцит Pb до 1,6 відсотка. Було встановлено, що магнітне Jc Pb44,5Bi55,5 і Pb42Bi58 дорівнює 2.9 103 Acm2 і 1.19 103 Acm2, відповідно, в 1 Тл при 4,2 К, але Tc (початок) 8,5 K було виміряно для обох припоїв. Найкращою продуктивністю, яку коли-небудь повідомляли, було Jc для Pb44.5Bi55.5. Ic одного з найкращих з’єднань, виготовлених із Pb44,5Bi55,5, становив 136 А при 1,65 Тл при 4,2 К. Результати магнітних вимірювань узгоджувалися з низькою продуктивністю з’єднань, створених з Pb42Bi58, порівняно з Pb44,5Bi55. 5. Крім того, ми відзначили, що досягненню високої продуктивності з’єднання не сприяло слабке зв’язування медного дроту в з’єднанні. З’єднання було сконструйовано з одновитковою котушкою Nb-Ti із замкнутим контуром, щоб вимірювання розпаду поля можна було використовувати для точного розрахунку опору з’єднання. Виміряний загальний опір ланцюга, який відповідає технічним специфікаціям для роботи в постійному режимі, склав 3.25 1014 у власному полі при 4,2 К. Нарешті, була використана котушка соленоїда Nb-Ti з двома з’єднаннями та PCS. щоб показати роботу в постійному режимі. Розробка високоефективних Nb-Ti надпровідних з’єднань стане можливою завдяки методичним дослідженням і висновкам щодо процедури надпровідних з’єднань ніобій-титан, про які йдеться в цій статті.

 

 

 

 

Популярні Мітки: Ніобій-титанові надпровідні з'єднання, постачальники, виробники, фабрика, на замовлення, купити, ціна, ціна, якість, продаж, в наявності