Nióbium-titán szupravezető kötések

A kvantumtechnológia és a szupravezetés kapcsolata
A kvantumszámítás és a kommunikáció nagymértékben támaszkodik olyan szupravezető elemekre, mint a nióbium-titán kapilláriscsövek.

Nióbium Titán kapilláris cső

Az Nb-Ti kapilláriscső anyaga: Ti-45Nb, Nb53 százalék Ti47 százalék, Nb-50 százalék Ti
A nióbium-titán kapilláris cső specifikációja:
OD1mm X Falvastagság 0.14mm X 1000mm
OD1,4 mm X falvastagság 0,14 mm x 1000 mm
OD2,2 mm X falvastagság 0,18 mm x 1500 mm

 

Nióbium Titán szupravezető kötések

A szupravezető anyagok nulla ellenállása miatt a nióbium-titán (Nb-Ti) szupravezető kötéseket általában szupravezető kábelként használják az energiaiparban.

 

Az ultrastabil mágneses tér biztosítása érdekében a szupravezető mágnesrendszerben a perzisztens üzemmódú működéshez szupravezető kötésekre van szükség. Itt részletes jelentést adunk a racionálisan megépített nióbium-titán szupravezető kötések értékeléséről. Kétféle ólom-bizmut (Pb-Bi) forrasztóanyagot, köztük a Pb42Bi58-at, mint új összetételt, alkalmazták a forrasztási mátrix helyettesítési technikában, hogy szupravezető csomópontokat hozzanak létre gyakorlati alkalmazásokhoz. 4,2 K-en az összes csatlakozás elérte a 200 A-nél nagyobb kritikus áramerősséget. A zárt hurkú tekercs tesztben a továbbfejlesztett szupravezető összekapcsolási technikánk 3.{12}} teljes áramköri ellenállást produkált 4,2 K-en az önmezőben. Végül, de nem utolsósorban bemutatták a perzisztens üzemmódú működést egy Nb-Ti mágnestekercsben perzisztens áramú kapcsolóval. Ez a kutatás megnyitja az ajtót a nagy teljesítményű Nb-Ti szupravezető kötések létrehozása előtt, valós használatra.

 

Kis helyen nem lehet erős mágneses teret létrehozni közönséges réz (Cu) alapú mágnesekkel, de szupravezető mágnesekkel igen. A szupravezető mágnesek gyakran nióbium-titánból (Nb-Ti) készülnek, amelynek kritikus hőmérséklete (Tc) 9,2 K, és számos valós alkalmazásban használják. A megbízható "szupravezető kötések" létrehozásának képessége az Nb-Ti egyik jellegzetes tulajdonsága, amely alkalmassá teszi a legtöbb kereskedelmi alkalmazásra. Az Nb-Ti mágnes perzisztens üzemmódban működhet, és a szupravezető kötéseknek köszönhetően ultrastabil mágneses teret érhet el (a mágneses tér hosszú távú sodródási sebessége 0,1 ppm/h nagyságrendű).

Az Nb-Ti szupravezető mágnes két végét nióbium-titán szupravezető kötéseket használó perzisztens áramkapcsolóhoz (PCS) kell csatlakoztatni a perzisztens üzemmódú működés érdekében. Az Nb-Ti vezetők szupravezető csatlakozásainak előállításáról számos technikát alkalmaztak, beleértve a forrasztómátrix cseréjét2, 3,4,5,6, ultrahangos hegesztést7, diffúziós hegesztést8, hidegsajtolást9,10 és ponthegesztés10,11. Megbízhatósági szempontból az ólom-bizmut (Pb-Bi) forrasztóanyagot használó, 4,2 K-en szupravezető forrasztási mátrix pótlási technikát gyakran használják ipari környezetben Nb-Ti kötések létrehozására11. Thornton beszámolt az első nagy teljesítményű Nb- 1986-ban forrasztómátrix cseretechnikával készült Ti csatlakozások. 4,2 K-en önmezőben egy kívül épített, egyetlen csatlakozással zárt hurok akár 143 kA/cm2 kritikus áramsűrűséget (Jc) tudott elérni . A Swenson és munkatársai által létrehozott különféle Nb-Ti csomópontok ellenállása. Thornton megközelítést alkalmazva a hagyományos négyszondás technikával3 értékelték ki. 1 1011 ízületi ellenállást tudtak elérni 1 T-ban 4,2 K-en. Számos Nb-Ti kötés eredményeit 400 MHz-es magmágneses rezonancia mágnesnél Cheng és munkatársai is közölték. Egy zárt hurkú kísérletben az egyik csuklójuk elérte a 89,5 A kritikus áramerősséget (Ic) és az 1.8 1013 kötési ellenállást 1 T-ban 4,2 K-en. Egy 7 T-s állati mágneses rezonancia képalkotó (MRI) mágnes esetében Liu et al. Nb-Ti ízületeket is készített és vizsgált5. Az 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu huzalból készült kötéseinek Ic értéke 1160 A és 1.{58}} 0,6 T-ban 4,2 K-en. Nemrég, 2015-ben a Motomune és munkatársai 6 vizsgálták a forrasztómátrix cseréjével létrejött Nb-Ti csomópontok áramútját. Annak ellenére, hogy az Nb-Ti szupravezető kötéseket gyakran készítik az MRI szektorban, és ezek az MRI mágnesek lényeges részét képezik, nem sok kutatás a többszálas Nb-Ti vezetők szupravezető összekapcsolási technikáiról.

Válaszul kétféle Pb-Bi forrasztóanyagot értékeltek ebben a munkában Jc és Tc szempontjából, mint életképes lehetőséget Nb-Ti szupravezető csomópontokhoz. Ezután SEM-et használtunk a Cu mátrix ónnal (Sn) és Sn Pb-Bi-vel (SEM) való ideális maratási idejének meghatározására. Ezek az eredmények szupravezető kötések előállításához vezettek, nagyrészt inert atmoszférában, hogy megakadályozzák az oxidációt, és ezek jellemzését 4,2 K hőmérsékleten különböző mágneses mezőkben. Egy egyfordulatú Nb-Ti zárt hurkú tekercset készítettem és teszteltem terepi csillapítás mérési módszerrel a csomóponti ellenállás pontos meghatározása érdekében. Egy prototípus Nb-Ti mágnes perzisztens üzemmódú működésének bemutatásával megerősítették a perzisztens üzemmódú működést az újonnan épített nióbium-titán szupravezető kötésekben egy perzisztens üzemmódú mágneshez.

Következtetések
Leírtunk egy forrasztómátrix pótlási módszert többszálas Nb-Ti vezető szupravezető csatlakoztatására, valamint a szupravezető csomópontok vizsgálati eredményeit. Az első lépés két Pb-Bi forrasztóanyag, a Pb44.5Bi55.5 és Pb42Bi58 összetételének megerősítése volt, amelyek hatással lehetnek szupravezető képességeikre. Mindkét forrasztóanyag Pb-hiánya elérte az 1,6 százalékot. A Pb44.5Bi55.5 és Pb42Bi58 mágneses Jc értéke 2.9 103 Acm2 és 1.19 103 Acm2 1 T-ban 4,2 K-en, de a Tc (kezdet) 8,5 A K-t mindkét forraszra mértük. A valaha jelentett legjobb teljesítmény a Pb44.5Bi55.5 Jc volt. Az egyik legjobb Pb44.5Bi55.5-tel készített kötés Ic-je 136 A volt 1,65 T-ban 4,2 K-en. A mágneses mérés eredményei összhangban voltak a Pb42Bi58-cal létrehozott kötések Pb44.5Bi55-höz képest kisebb teljesítményével. 5. Azt is megjegyeztük, hogy a nagy hézagteljesítmény elérése nem kedvezett a rézhuzal laza kötése a kötésben. A kötést egymenetes Nb-Ti zárt hurkú tekercssel építettük meg, hogy a terepi csillapítási méréssel pontosan ki lehessen számítani a csatlakozási ellenállást. A mért teljes áramköri ellenállás, amely megfelel a perzisztens üzemmódra vonatkozó műszaki előírásoknak, 3.{52}} volt saját mezőben 4,2 K-on. Végül egy Nb-Ti mágnestekercset használtak két csatlakozással és egy PCS-vel. a perzisztens üzemmód megjelenítéséhez. A nagy teljesítményű Nb-Ti szupravezető kötések kifejlesztését az ebben a cikkben ismertetett nióbium-titán szupravezető kötési eljárás módszeres vizsgálata és eredményei teszik lehetővé.

 

 

 

 

Népszerű tags: Nióbium-titán szupravezető kötések, beszállítók, gyártók, gyári, testreszabott, vásárlás, ár, árajánlat, minőség, eladó, raktáron