Напредак технологије суперпроводне легуре ниобијум-титанијум и примена на тржишту

Суперпроводне легуре ниобијум-титанијум почели су да проучавају Американци 1950-их, и у почетку нису брзо развијени и произведени због велике густине струје на великим пољима која нису добијена. До 1961. године, Американци Хам (ЈК Халм) и други у публикацији "Пхисицал Ревиев" у земљи по први пут су известили о суперпроводним легурама ниобијум-титанијум Тц. 1962, Американци Берлинцоунрт (ТГ Берлинцоунрт) и други су били први који су објавили ниобијум-титанијум суперпроводљиве легуре Хц2 са високим Јц, исте године, Американци Матхиас (БТ Матхиас) у патенту САД пријавили су прву ниобијум- магнет од титанијумског суперпроводног материјала. Од тада, материјали од суперпроводне легуре ниобијум-титанијума у ​​међународној примени у фази развоја.

Суперпроводне легуре ниобијум-титан су један од најчешће коришћених суперпроводних материјала у постојећој технологији суправодљивости. Масени однос скоро 1:1 Нб-Ти легуре има добру суперпроводљивост, њена суперпроводна критична прелазна температура Тц=9.5К, може да ради на температури течног хелијума, налази се у 5Т (50,{{8 }} Гс) магнетно поље, густина струје преноса Јц већа или једнака 105А / цм2 (4,2К); највећа примена поља до 10Т (100,000 Гс) (4,2К). Легура такође има одличне перформансе обраде, може се добити традиционалним процесом топљења, обраде и термичке обраде суперпроводних производа жице и трака. Стога, од 60-их година након почетка истраживања, убрзо улази у индустријализовану производњу. Сједињене Државе крајем 70-их година годишња производња достигла је сто тона; Кина је 80-их година отприлике у исто време такође изградила пробну производну линију. Већина практичних Нб-Ти суперпроводних материјала су једноставне бинарне легуре које садрже 35% до 55% Нб; може се додати нешто тантала и цирконијума да би се побољшале суперпроводне особине. Због стабилности суперпроводљивости, Нб-Ти суперпроводљиви материјали обично користе чисти бакар, чисти алуминијум или легуру бакра-никла као материјал матрице, уграђен у више ланаца комбинације финих језгара Нб-Ти у композитне вишејезгрене суперпроводне материјале. Суперпроводна жица може да садржи десетине до десетине нити Нб-Ти језгра, пречника језгра од најмањег до 1 μм. Поред тога, према употреби у различитим приликама, али и често морају да увијају вишежилну жицу и транспозицију, да би се постигао ефекат смањења губитака и повећала стабилност електромагнетних Нб-Ти суправодљивих материјала основног процеса обраде је : лучна пећ за властиту потрошњу или плазма пећ ће бити топљење чистог титанијума и ниобијума у ​​ингот легуре, а затим вруће екструдирање гредица, топло ваљаних и хладно извучених у шипке, топло ваљане и хладно вучене у шипку. Кроз топло ваљање и хладно извлачење у шипке; затим штапови од легуре Нб-Ти уметнути у бакарну цев без кисеоника као основни материјал, композит у шипку са једним језгром; и након неколико композитних склопова, прерада у вишејезгрену Нб-Ти суперпроводну жицу и траку. Материјал треба подвргнути вишеструкој великој хладној обради (брзина обраде више од 90%) и ниској температури (испод 400 степени) термичкој обради старења, тако да суперпроводник добије довољно ефикасан центар за причвршћивање, да побољша суперпроводне особине суправодљивости материјала. Због ефекта нултог отпора суперпроводника не доноси губитак топлоте у џулу, а Нб-Ти суперпроводници у јаком магнетном пољу могу носити веома високу способност транспортне струје, тако да су Нб-Ти суперпроводни материјали посебно погодни за примену на терену јаке струје, јаког магнетног поља електротехнике. Примери укључују магнете високог поља, генераторе, електричне моторе, производњу енергије магнетног флуида, контролисане термонуклеарне реакције, уређаје за складиштење енергије, брзе возове са магнетном левитацијом, електромагнетни погон за бродове и каблове за пренос енергије. До данас, најуспешније примене суперпроводних материјала од легуре Нб-Ти су: велике циклотронске високоенергетске педале гаса пречника већег од 1 км и дијагностички инструменти за магнетну резонанцу који се широко користе у медицинском сектору. Иако су научници средином{48}} открили високотемпературни суперпроводник једињења бакра и кисеоника који може да ради на температурама течног азота (77К); међутим, суперпроводни материјали легуре Нб-Ти са сопственим јединственим одличним перформансама обраде, добрим суперпроводним особинама на ниским температурама, релативно ниским трошковима и деценијама искуства у истраживању, производњи и развоју апликација, легуре ниобијум-титанијума су и даље најважнији практични суперпроводљиви материјали на свету. .