Niobija-titāna supravadīšanas savienojumi

Saikne starp kvantu tehnoloģiju un supravadītspēju
Kvantu skaitļošana un komunikācija lielā mērā ir atkarīga no supravadošiem priekšmetiem, piemēram, niobija titāna kapilārām caurulēm.

Niobija titāna kapilārā caurule

Nb-Ti kapilārās caurules materiāls: Ti-45Nb, Nb53 procenti Ti47 procenti, Nb-50 procenti Ti
Niobija-titāna kapilārās caurules specifikācija:
OD1mm X Sienas biezums 0.14mm X 1000mm
OD1,4 mm X sienas biezums 0,14 mm x 1000 mm
OD2,2 mm X sienas biezums 0,18 mm x 1500 mm

 

Niobija titāna supravadošie savienojumi

Supravadošu materiālu nulles pretestības dēļ niobija-titāna (Nb-Ti) supravadošos savienojumus enerģētikā parasti izmanto kā supravadošus kabeļus.

 

Lai nodrošinātu īpaši stabilu magnētisko lauku, pastāvīga režīma darbībai supravadošā magnētu sistēmā ir nepieciešami supravadoši savienojumi. Šeit mēs sniedzam detalizētu ziņojumu par racionāli izveidoto niobija-titāna supravadošo savienojumu novērtējumu. Divu veidu svina-bismuta (Pb-Bi) lodmetāli, tostarp Pb42Bi58 kā jauns sastāvs, tika izmantoti lodēšanas matricas aizstāšanas tehnikā, lai izveidotu supravadošus savienojumus praktiskiem lietojumiem. Pie 4,2 K visi savienojumi sasniedza kritisko strāvu, kas lielāka par 200 A. Slēgtā cikla spoles testā mūsu uzlabotā supravadītāja savienošanas tehnika radīja kopējo ķēdes pretestību 3.{12}} pie 4,2 K pašlaukā. Visbeidzot, bet ne mazāk svarīgi, tika parādīta pastāvīgā režīma darbība Nb-Ti solenoīda spolē ar pastāvīgās strāvas slēdzi. Šis pētījums pavērs durvis augstas veiktspējas Nb-Ti supravadošu savienojumu izveidei reālai lietošanai.

 

Nelielā telpā nav iespējams izveidot spēcīgu magnētisko lauku, izmantojot parastos vara (Cu) bāzes magnētus, bet supravadošie magnēti var. Supravadošie magnēti bieži ir izgatavoti no niobija-titāna (Nb-Ti), kura kritiskā temperatūra (Tc) ir 9,2 K, un tos izmanto dažādos reālās pasaules lietojumos. Spēja izveidot uzticamus "supravadošus savienojumus" ir viena no Nb-Ti raksturīgajām īpašībām, kas padara to piemērotu lielākajai daļai komerciālu lietojumu. Nb-Ti magnēts var darboties noturīgā režīmā un sasniegt īpaši stabilu magnētisko lauku (ilgtermiņa magnētiskā lauka novirzes ātrums ir aptuveni 0,1 ppm/h), pateicoties supravadošajiem savienojumiem1.

Nb-Ti supravadītāja magnēta abiem galiem jābūt savienotiem ar pastāvīgās strāvas slēdzi (PCS), izmantojot niobija-titāna supravadītāju savienojumus, lai nodrošinātu darbību pastāvīgā režīmā. Ir ziņots par Nb-Ti vadītāju supravadošo savienojumu izgatavošanu, izmantojot dažādas metodes, tostarp lodēšanas matricas nomaiņu2,3,4,5,6, ultraskaņas metināšanu7, difūzijas metināšanu8, auksto presēšanu9,10 un punktmetināšana10,11. No uzticamības viedokļa lodēšanas matricas aizstāšanas paņēmienu, kurā izmanto svina-bismuta (Pb-Bi) lodmetālu, kas ir supravadītspēja 4,2 K temperatūrā, bieži izmanto rūpnieciskos apstākļos, lai izveidotu Nb-Ti savienojumus11. Torntons ziņoja par pirmo augstas veiktspējas Nb- Ti savienojumi, kas izveidoti, izmantojot lodēšanas matricas nomaiņas tehniku ​​1986. gadā2. Pašlaukā pie 4,2 K slēgta cilpa ar vienu savienojumu, kas tika uzbūvēta ārpusē, spēja sasniegt kritisko strāvas blīvumu (Jc) līdz 143 kA/cm2 . Dažādu Nb-Ti savienojumu pretestība, ko izveidoja Svensons et al. izmantojot Torntona pieeju, tika novērtēts, izmantojot parasto četru zondes tehniku3. Tie spēja sasniegt savienojuma pretestību 1 1011 1 T pie 4,2 K. Cheng et al. ziņoja arī par daudziem Nb-Ti savienojumiem 400 MHz kodolmagnētiskās rezonanses magnētam. Slēgtā cikla eksperimentā viens no to savienojumiem sasniedza kritisko strāvu (Ic) 89,5 A un savienojuma pretestību 1.8 1013 in 1 T pie 4,2 K. Attiecībā uz 7 T dzīvnieku magnētiskās rezonanses attēlveidošanas (MRI) magnētu Liu et al. izveidoti un pārbaudīti arī Nb-Ti savienojumi5. Tā savienojumiem, kas tika izgatavoti no 1.5 1 mm2 Nb-Ti/Cu stieples, Ic bija 1160 A un 1.{58}} 0,6 T pie 4,2 K. Pavisam nesen, 2015. gadā, Motomune et al.6 pētīja strāvas ceļus Nb-Ti savienojumos, kas izveidoti, nomainot lodēšanas matricu. Neskatoties uz to, ka Nb-Ti supravadošie savienojumi bieži tiek izgatavoti MRI sektorā un ir būtiska MRI magnētu sastāvdaļa, nav bijis daudz pētījumu par supravadītāju savienošanas metodēm daudzpavedienu Nb-Ti vadītājiem.

Atbildot uz to, šajā darbā tika novērtētas divas Pb-Bi lodmetāla šķirnes, ņemot vērā to Jc un Tc kā dzīvotspējīgas iespējas Nb-Ti supravadošajiem savienojumiem. Pēc tam SEM tika izmantots, lai noteiktu ideālo kodināšanas laiku Cu matricai ar alvu (Sn) un Sn ar Pb-Bi (SEM). Šie rezultāti noveda pie supravadošu savienojumu izgatavošanas lielā mērā inertā atmosfērā, lai novērstu oksidāciju un to raksturojumu 4, 2 K temperatūrā dažādos magnētiskajos laukos. Lai precīzi noteiktu savienojuma pretestību, tika izgatavota un pārbaudīta viena apgrieziena Nb-Ti slēgtā cikla spole, izmantojot lauka samazinājuma mērīšanas metodi. Parādot pastāvīgā režīma darbību Nb-Ti magnēta prototipā, tika apstiprināta noturīgā režīma darbība jaunizveidotajos niobija-titāna supravadošajos savienojumos pastāvīgā režīma magnētam.

Secinājumi
Mēs esam aprakstījuši lodēšanas matricas nomaiņas metodi daudzpavedienu Nb-Ti vadītāja supravadīšanai kopā ar supravadošo savienojumu testa rezultātiem. Pirmais solis bija apstiprināt divu Pb-Bi lodmetālu, Pb44.5Bi55.5 un Pb42Bi58, sastāvu, kas var ietekmēt to supravadīšanas spējas. Abiem lodmetāliem Pb deficīts bija līdz 1,6 procentiem. Tika konstatēts, ka Pb44.5Bi55.5 un Pb42Bi58 magnētiskais Jc ir 2.9 103 Acm2 un 1.19 103 Acm2 attiecīgi 1 T pie 4,2 K, bet Tc (sākums) ir 8,5 K tika mērīts abiem lodmetāliem. Vislabākā veiktspēja, par kādu jebkad ziņots, bija Pb44.5Bi55.5 Jc. Vienam no labākajiem savienojumiem, kas izgatavoti ar Pb44.5Bi55.5, Ic bija 136 A 1,65 T pie 4,2 K. Magnētiskā mērījuma rezultāti atbilda ar Pb42Bi58 izveidoto savienojumu atšķirīgo veiktspēju salīdzinājumā ar Pb44.5Bi55. 5. Mēs arī atzīmējām, ka savienojuma augstas veiktspējas sasniegšanai neveicināja vaļīgā Cu stieples iesiešana savienojumā. Savienojums tika konstruēts ar viena pagrieziena Nb-Ti slēgta cikla spoli, lai lauka samazinājuma mērījumu varētu izmantot, lai precīzi aprēķinātu savienojuma pretestību. Izmērītā kopējā ķēdes pretestība, kas atbilst pastāvīgā režīma darbības tehniskajām specifikācijām, pašlaukā pie 4,2 K bija 3.{52}}. Visbeidzot tika izmantota Nb-Ti solenoīda spole ar diviem savienojumiem un PCS. lai parādītu pastāvīgā režīma darbību. Augstas veiktspējas Nb-Ti supravadošu savienojumu izstrāde būs iespējama, izmantojot metodisko izmeklēšanu un atklājumus par niobija-titāna supravadošo savienojumu procedūru, kas aprakstīta šajā rakstā.

 

 

 

 

Populāri tagi: Niobija-titāna supravadītās šuves, piegādātāji, ražotāji, rūpnīca, pielāgoti, pirkt, cena, piedāvājums, kvalitāte, pārdošana, noliktavā