Ниобијум-титанијумски суперпроводни спојеви

Веза између квантне технологије и суперпроводљивости
Квантно рачунарство и комуникација се у великој мери ослањају на суперпроводне предмете као што су капиларне цеви од ниобијум титанијума.

Ниобијум титанијумска капиларна цев

Материјал Нб-Ти капиларне цеви: Ти-45Нб, Нб53 процената Ти47 процената, Нб-50 процената Ти
Спецификација капиларне цеви ниобијум-титанијум:
ОД1мм Кс Дебљина зида 0.14мм Кс 1000мм
ОД 1,4 мм Кс Дебљина зида 0. 14 мм Кс 1000 мм
ОД 2,2 мм Кс Дебљина зида 0.18 мм Кс 1500 мм

 

Ниобијум титанијум суперпроводни спојеви

Због нулте отпорности суправодљивих материјала, ниобијум-титанијум (Нб-Ти) супрапроводни спојеви се обично користе као суперпроводни каблови у електроенергетској индустрији.

 

Да би се обезбедило ултра-стабилно магнетно поље, рад у перзистентном режиму у систему суправодљивих магнета захтева суперпроводне спојеве. Овде дајемо детаљан извештај о процени ниобијум-титанијум суперпроводних спојева који су рационално конструисани. Два типа оловно-бизмутног (Пб-Би) лема, укључујући Пб42Би58 као нову композицију, коришћена су у техници замене матрице лемљења за стварање суперпроводних спојева за практичну примену. На 4,2 К, сви спојеви су достигли критичну струју већу од 200 А. У тесту намотаја затворене петље, наша побољшана техника суправодљивог спајања је произвела укупан отпор кола од 3.25 1014 на 4,2 К у сопственом пољу. На крају, али не и најмање важно, приказан је рад у трајном режиму у Нб-Ти соленоидном калему са прекидачем упорне струје. Ово истраживање ће отворити врата за стварање Нб-Ти суперпроводних спојева високих перформанси за употребу у стварном свету.

 

Није могуће створити снажно магнетно поље у малом простору користећи обичне магнете на бази бакра (Цу), али суправодљиви магнети могу. Суперпроводни магнети су често направљени од ниобијум-титанијума (Нб-Ти), који има критичну температуру (Тц) од 9,2 К и користи се у разним применама у стварном свету. Способност стварања поузданих „суперпроводљивих спојева“ једна је од карактеристичних карактеристика Нб-Ти-а која га чини погодним за већину комерцијалних апликација. Нб-Ти магнет може функционисати у трајном режиму и постићи ултра-стабилно магнетно поље (дуготрајна брзина дрифта магнетног поља реда величине 0.1 ппм/х) захваљујући суперпроводним спојевима1.

Два краја Нб-Ти суправодљивог магнета треба да буду повезана са прекидачем упорне струје (ПЦС) користећи спојеве ниобијум-титанијум суперпроводника како би се омогућио рад у трајном режиму. Израда суперпроводних веза Нб-Ти проводника је пријављена коришћењем различитих техника, укључујући замену матрице лемљења2,3,4,5,6, ултразвучно заваривање7, дифузионо заваривање8, хладно пресовање9,10 и тачкасто заваривање10,11. Са становишта поузданости, техника замене матрице за лемљење коришћењем оловно-бизмутног (Пб-Би) лема, који је суправодљив на 4,2 К, често се користи у индустријским окружењима за стварање Нб-Ти спојева11. Тхорнтон је известио о првом Нб-у високих перформанси. Ти спојеви направљени техником замене матрице лемљења 19862. У сопственом пољу на 4,2 К, затворена петља са једним спојем који је конструисан споља могла је да достигне критичну густину струје (Јц) до 143 кА/цм2 . Отпорност различитих Нб-Ти спојева створених од стране Свенсон ет ал. коришћењем Тхорнтоновог приступа је процењено коришћењем конвенционалне технике са четири сонде3. Били су у стању да постигну отпор зглобова од 1 1011 у 1 Т на 4,2 К. Резултате на бројним Нб-Ти спојевима за магнет нуклеарне магнетне резонанце од 400 МХз су такође известили Цхенг и сарадници. У експерименту затворене петље, један од њихових зглобова је достигао критичну струју (Иц) од 89,5 А и отпор зглоба од 1.8 1013 у 1 Т на 4,2 К. За магнет за магнетну резонанцу (МРИ) од 7 Т животиња, Лиу ет ал. такође израдио и испитао Нб-Ти спојеве5. Његови спојеви, који су направљени од 1.5 1 мм2 Нб-Ти/Цу жице, имали су Иц од 1160 А и 1.5 1014 у 0,6 Т на 4,2 К. Недавно, 2015. године, Мотомуне ет ал.6 истраживали су струјне путеве у Нб-Ти спојевима насталим заменом матрице лемљења. Упркос чињеници да се Нб-Ти суперпроводни спојеви често праве у МРИ сектору и да су суштински део магнета за МРИ, није било много истраживања о суперпроводним техникама спајања за мултифиламентне Нб-Ти проводнике.

Као одговор, две варијанте Пб-Би лема су процењене у овом раду у смислу њихових Јц и Тц као одрживе могућности за Нб-Ти суперпроводне спојеве. СЕМ је затим коришћен да се одреди идеално време јеткања за Цу матрицу са калајем (Сн) и Сн са Пб-Би (СЕМ). Ови резултати су довели до производње суперпроводних спојева у углавном инертној атмосфери да би се спречила оксидација и њихова карактеризација на 4,2 К у различитим магнетним пољима. Једноокретни Нб-Ти калем затворене петље је направљен и тестиран методом мерења распада поља како би се прецизно одредио отпор споја. Приказујући рад у трајном режиму у прототипу Нб-Ти магнета, потврђено је функционисање упорног режима у новоконструисаним ниобијум-титанијумским суперпроводним спојевима за магнет са упорним режимом.

Закључци
Описали смо методу замене лемне матрице за суправодљиво причвршћивање мултифиламентног Нб-Ти проводника, заједно са резултатима испитивања за суперпроводне спојеве. Први корак је био да се потврди састав два Пб-Би лема, Пб44.5Би55.5 и Пб42Би58, што може утицати на њихове суперпроводне способности. Оба војника су имала дефицит Пб до 1,6 одсто. Утврђено је да је магнетни Јц Пб44.5Би55.5 и Пб42Би58 2.9 103 Ацм2 и 1.19 103 Ацм2, респективно, у 1 Т на 4,2 К, али Тц (почетак) од 8,5 К је измерен за оба лема. Најбољи учинак икада забележен је био Јц Пб44.5Би55.5. Иц једног од најбољих спојева направљених са Пб44.5Би55.5 био је 136 А у 1,65 Т на 4,2 К. Резултати магнетног мерења били су у складу са подпарним перформансама спојева направљених са Пб42Би58 у поређењу са Пб44,5Би55. 5. Такође, приметили смо да постизању високих перформанси зглоба није погодовало лабаво везивање Цу жице у зглобу. Спој је конструисан са једним обртом Нб-Ти завојнице затворене петље, тако да се мерење распадања поља може користити за тачно израчунавање отпора споја. Измерени укупни отпор кола, који је у складу са техничким спецификацијама за рад у трајном режиму, био је 3.25 1014 у сопственом пољу на 4,2 К. На крају, коришћен је Нб-Ти соленоидни калем са два споја и ПЦС да прикаже рад у трајном режиму. Развој Нб-Ти суперпроводних спојева високих перформанси биће омогућен методичким истраживањем и налазима о поступку ниобијум-титанијум суперпроводних спојева који су приказани у овом раду.

 

 

 

 

Popularne oznake: Ниобијум-титанијум суперпроводни спојеви, добављачи, произвођачи, фабрика, прилагођени, куповина, цена, понуда, квалитет, на продају, на лагеру