Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя

 

Союз Советски и

Социалистическик

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН Ия

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (ii)883981 (6l ) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 04. 12 ° 78 (2l ) 2691065/24-07 (5 l ) M. Кл. с присоединением заявки №

Н 01 В 12/ОО

9кударетаеииый комитет

СССР (23) Приоритет по делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 23 ° 11 ° 81 Бюллетень №43

Дата опубликования опнсання 23 (53) УДК621.315 (088.8) П.Б.Шендерович, В.М.Пан, Г.А.Клименко, В.Б.Сух шин, С.M.ÃóðåBè÷, М.М.Нероденко, Е.А.Аснис, С.П.Заб лот@(", „ т„ и Д.С.Ворона

1> i1 «. *

Государственный научно-исследовательский институт им. Г.М.Кржижановского, Институт металлофиЗики

AH Украинской СССР и Институт электросварки. им. Е.О.Патона AH Украинской CCP (72) Авторы изобретения (71) Заявители (54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЕКЦИОННОЙ

СВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ЖИЛЫ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГО

СОЕДИНЕНИЯ С ВНУТРЕННИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМ

СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ

Изобретение относится к электротехнике, в частности кабельной технике, и может быть использовано, например, при создании токонесущей системы жесткого сверхпроводящего кабеля с коаксиальной конструкцией фазных проводников.

Коаксиальная конструкция фаз, а также необходимость магнитной экранировки кабеля предопределяют изготов1О ление сверхпроводящей жилы с внутренним расположением сверхпроводящего слоя.

Соединение отдельных секций такой жилы особенно осложняется при исполь15 зовании интерметаллических сверхпроводников.

Очевидно, что указанное соединение должно обладать сверхпроводящими свойствами и токонесущей способностью не ниже аналогичных характеристик самих секций жилы.

Известен способ соединения интерметаллических сверхпроводников, заключающийся в том, что концы соединяемых сверхпроводников помещают в переходной элемент, содержащий порошкообразную смесь компонентов этого же проводника, сдавливают соединение и подвергают его термообработке (1J

Однако такой способ невозможно осуществить практически при соединении трубчатых секций сверхпроводящей жилы в полевых условиях.

Известен также способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя, заключающийся в том, что слой барьерного материала наносят на концевые участки каждой заготовки, содержащей слой тугоплавкого компонента соединения и слой стабилизирующего материала, на остальной части:загото- вок формируют сверхпроводящий слой с помощью термообработки в присутствии легкоплавкого компонента сое 883981 динения, удаляют с полученных секций слой барьерного материала, располагают концы секций с зазором, в котором сверхпроводящие слои обращены друг к другу, размещают в нем легкоплавкий компонент герметизированный оболочкой, сваривают секции по периметру в многосекционную жилу и с помощью последующей термообработки в месте сварки и прилегающих очищенных концевых участках секций формируют сверхпроводящий слоя, аналогичный вышеупомянутому (2).

Однако указанный способ, значительно облегчая монтаж сверхпроводящей жилы трубчатой формы в полевых условиях, не гарантирурует качества получаемого в месте стыка сверхпроводящего слоя.

Это связано, с одной стороны, с возможностью растрескивания или даже прорыва тонкой стенки герметизирующей оболочки в процессе металлургического соединения со слоем туголавкого компонента секций.

С другой стороны, утолщение стенки герметизирующей оболочки приводит не только к значительному увеличению времени диффузионного процесса образования сверхпроводника в месте соединения сверхпроводящего мостами сверхпроводящего слоя секций, но и к неполному соединению сверхпроводящего моста, образующегося внутри герметизирующей оболочки со сверхпроводящим слоем секций (т.е ° сверхпроводящие свойства стыка не обеспечены по всему периметру жилы) °

Недостаток способа заключается также в том, что герметиэирующая оболочка не только образует камеру, в которой формируется сверхпроводящий слой стыка, но и непосредственно используется как последовательное звено сверхпроводящего слоя, соединяющее сверхпроводящий мост внутри герметиэирующего элемента со сверхпроводящим слоем секций вне указанного элемента.

Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности жилы, Поставленная цель достигается тем, что в известном способе в зазоре между секциями в области расположения сверхпроводящих слоев размещают вставку, герметично соединяют ее с последними, сваривают секции попериметру плавлением, после чего полученную в зазоре герметичную камеру

10 вакуумируют и заполняют легкоплавким компонентом соединения.

Целесообразно также легкоплавкий компонент вводить в камеру в виде расплава.

Использование вставки для образования камеры, в которой впоследствии будет сформирован сверхпроводящий слой стыка, размещение ее в контакте со сверхпроводящими слоями, а также использование в качестве стенок указанной камеры непосредственно концов соединяемых секций жилы позволяет полностью устранить ухудшение сверхпроводящих свойств стыка.

На фиг. 1 изображено торцовое соединение секций жилы, фиг.2 — соединение секции жилы через вспомогательную муфту, 20

Способ иэ -отовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя заключается B том, что в шлюзовой напылительной камере наносят слой барьерного материала на концевые участки каждой заготовки, содержащей слой ту,-оплавкoгo компонента соединения и лой стабилизирующего материала, на о: 1альной части заготовок формиру,: с-;р;,проводящий слой с помощью термообработки в диффузионной камере в присутствии легкоплавкоI-o компонента соединения, удаляют с полученных секций слой барьерного материала, располагают концы секций 1 (фиг.1 и. 2 ) с зазором 2, в котором сверхпроводящие слои 3 обращены друг к другу, размещают в нем встав40 ку 11 в области расположения сверхпроводящих слоев 3 и приводят ее в контакт с укаэанными слоями 3, например с помощью контактной точечной сварки с ограниченным подводом тепла (конденсаторная точечная сварка). Количество гочек сварки и их расстановка должны обеспечивать герметичность соединения. Затем секции 1 соединяют по периметру дуговой сваркой, образуя сварной шов 5.

Благодаря отверстию 6, выполненному либо непосредственно в секции 1(фиг.1), либо в переходной муфте 7 (фиг 2) полученную в зазоре 2 кольцевую каме 5 ру вакуумируют и заполняют легкоплавким компонентом соединения.

Лв1коплавкий компонент соединения может быть введен в камеру в порошко"

883981

2» образном виде, а при необходимости в виде расплава.

После чего осуществляют термообработку места соединения секций, образуя сверхпроводник в слое 8 тугоплавкого компонента соединения как в очищенных концевых участках секций 1, а также муфты 7 (фиг.2)„ так и в сварном шве 5.

Затем соединяют слои 9 стабилизирующего материала секций 1(фиг.2) через слой 10 стабилизирующего материала муфты 7.

Контакт вставки 4 со сверхпроводящими слоями 3 может быть достигнут и за счет механического сдавливания.

При этом целесообразно после вакуумирования камеры в зазоре 2 продувать ее инертным газом во время всего процесса термообработки.

Пример. На концевые участки каждой заготовки, содержащей слой 8 тугоплавкого компонента соединения из ниобия и слой 9 стабилизирующего материала из меди наносят слой барьерного материала из тантала с помощью элек-ронного луча в шлюзовой напылительнои камере.

На остальной части заготовок формируют сверхпроводящий слой 3 из ниобия олова с помощью термообработки в диффузионной камере в присутствии легкоплавкого компонента соединения в виде расплава словянистой бронзы. Процесс ведется в вакууме 10 4 10 мм рт.ст. при 650-800 С в течение 20-50 ч.

Полученные секции 1 освобождают от слоя тантала и располагают их концы с зазором 2 фиг.2 в котором сверхпроводящие слон 3 обращены друг к другу.

Для удобства монтажа коаксиальной фазы сверхпроводящего кабеля, его внешняя жила содержит вспомогательные муфты 7, выполненные по той же технологии, что и секции 1.

Таким образом, зазор 2 образуется между концом секции 1 и соответствующим концом каждой муфты 7 (слой 10 стабилизирующего материала муфты 7 также выполнен из меди). В зазоре 2 размещают вставку 4 в форме кольфа, выполненного иэ облужеиного ниобия.

Вставку приваривают к сверхпроводящему слою 3 как секции 1, так и муфты 7 с помощью точечной конденсаторной сварки в два ряда в шахматном

З0

55 порядке с подводом в каждую точку сварки не более 2 Дж.

Затем секцию 1 соединяют по периметру с муфтой 7 импульсов дуговой сваркой в защитной среде гелия, образуя сварной шов 5 по ниобию. Через отверстие 6 в муфте 7, полученную в зазоре 2 кольцевую камеру, откачивают до 10 -10 мм рт.ст. и заполняют расплавом оловянистой бронзы. После чего производят термическую выдержку в течение 20-50и при 650-800 С.

На заключительной стадии, поверх сварного шва 5 наплавляют слой меди, соединяя слои 9 и 10, стабилизирую- . щего материала секции 1 и муфты 7.

Предлагаемый способ позволяет получить сверхпроводящие свойства многосекционной жилы в местах соединения (стыка) отдельных секций не хуже аналогичных характеристик самих секций, что значительно повышает эксплуатационную надежность изделий. формула изобретения

1. Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя, заключающийся в на.несении слоя барьерного материала на концевые участки каждой заготовки, содержащей слой тугоплавкого компонента соединения и слой стабилизирующего материала, формировании на остальной части заготовок сверхпроводящего слоя с помощью термообработки в присутствии легкоплавкого компонента соединения, удалении с полученных секций слоя барьерного материала, установке концов секций с зазором, в котором сверхпроводящие слои обращены друг к другу, размещении в нем легкоплавкого компонента, сварке секций по периметру в многосекционную жилу и формировании сверхпроводящего слоя, аналогичного вышеупомянутому в месте сварки и прилегающих очищенных концевых участках секций, отличающийся тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности жилы, в зазоре между секциями в области расположения сверхпроводящих слоев размещают вставку, герметично соединяют ее с последними, сваривают секции по периметру

883981

Составитель Н.Борисова

Техред Е.Гаврилешко Корректор Н.Швыдкая

Редактор Н,Пушненкова

Заказ 10242/77 Тираж 784 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал IlfltI "Патент", r. Ужгород, ул. Проектная, 4 плавлением, после чего вакуумируют полученную в зазоре герметичную камеру и заполняют ее легкоплавким компонентом соединения.

2. Способ по п.1, о т л и ч а юю1 и и с я тем, что, легкоплавкий компонент вводят в камеру в виде расплава.

Источники информации принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США 11 3523361, кл. 29-599, 1968.

2. Авторское свидетельство СССР по заявке Ю 2491719, кл. Н 01 В 12/00, I977.