Исследование механических свойств сверхпроводников разных конструкций

А. С. БАСКОВ, Л. В. ПОТАНИНА, И. Б. ТИМОШЕНКО

неорганических материалов им. ак. , Москва

ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЧЕСКИХ СВОЙСТВ СВЕРХПРОВОДНИКОВ РАЗНЫХ КОНСТРУКЦИЙ

Исследованы механические характеристики сверхпроводников различных конструкций на основе NbTi сплава. Выявлены закономерности изменения механческих характеристик сверхпроводников в холоднодеформированном и термообработанном состоянии.

Постоянное усложнение конструкций NbTi сверхпроводников и повышение требований к ним ставит задачу оценки их механических характеристик. В данной работе были использованы следующие методы механических испытаний: испытания на растяжение и определение угла обратного пружинения (УОП). При этом информация, полученная с использованием этих методов, дает представление о поведении материала в процессе его изготовления, а также в процессе изготовления из него токонесущего элемента (ТНЭ).

Рис. 1. Зависимость предела прочности от коэффициента заполнения по сверхпроводнику в холоднодеформированном и термообработанном состоянии

В качестве объекта исследования были выбраны сверхпроводники на основе NbTi сплава диаметром 0,8 мм в холоднодеформированном и термообработанном состоянии (заключительная термообработка по режиму 250°С), содержащие от 1 до 11988 сверхпроводящих волокон диаметром от 4,3 до 674 мкм, с коэффициентом заполнения по сверхповоднику от 19 до 71 %.

В результате работы получена база данных по механическим свойствам сверхпроводников на основе NbTi сплава разных конструкций на диаметре, близком к конечному диаметру проводов. Показано, что прочность NbTi композитов с диаметром волокна менее 50 мкм на 20–40 % выше, чем предсказывается по правилу смеси для нагартованных меди и NbTi. После термообработки при температуре 250°С прочность композитов снижается пропорционально объемной доле меди (рисунок 1).

Зависимость предела текучести проводов в холоднодеформированном состоянии от коэффициента заполнения соответствует правилу смеси с отклонением данных не более 7%. После термообработки при температуре 250°С предел текучести композитов с большим количеством волокон и, соответственно, медных прослоек между волокнами не подчиняется правилу смеси для отожженных материалов. Это подтверждает вывод работы [1] о том, что медь в межволоконных прослойках реагирует на отжиг слабее, чем массивная медь в композите (в центре и на периферии).

Угол обратного пружинения тем выше, чем больше число волокон в композите и выше его КЗ. После отжига для восстановления относительного остаточного сопротивления меди угол обратного пружинения для всех материалов за исключением меди, повышается.

Список литературы

1. Warnes W. H., Faase K. J. and Norris J. A. «Advances in Cryogenic Engineering»-Mater. –50 (1996).