В. И. ПАНЦЫРНЫЙ, А. К. ШИКОВ, А. Е. ВОРОБЬЕВА,
Н. Е. ХЛЕБОВА, Н. И. КОЗЛЕНКОВА, И. И. ПОТАПЕНКО,
М. В. ПОЛИКАРПОВА
неорганических материалов им. ак. , Москва
CТАБИЛЬНОСТЬ СВОЙСТВ МИКРОКОМПОЗИЦИОННЫХ ПРОВОДОВ Сu-Nb С НАНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОЙ
СТРУКТУРОЙ
Изучено временное (вплоть до 7 лет) изменение структуры, механических и электропроводных свойств микрокомпозиционных с нанокристаллической структурой проводников Сu-Nb, обладающих после изготовления с использованием ИПД аномально высоким уровнем прочности и электропроводности. Исследовано влияние легирования цирконием микрокомпозита Cu-Nb и термообработок в интервале температур вплоть до 700°С на структуру, прочностные свойства и отношение сопротивлений при 293К и 77К.
Микрокомпозиты (МК) Cu-18%Nb относятся к новому классу композиционных материалов, обладающих уникальным сочетанием высокой механической прочности и высокой электропроводности [1]. Использование их в качестве обмоточных материалов при создании импульсных магнитов с индукцией более 70 Тл в настоящее время не имеет альтернативы [2]. Огромный запас внутренней энергии, создаваемый в процессе интенсивной пластической деформации (lnm >7) в МК материале Сu-Nb за счет формирования ультрадисперсной структуры нанокристаллического масштаба и образования большой площади границ раздела между медной и ниобиевой составляющей делает этот материал метастабильным. Определение условий стабильности этого метастабильного материала приобретает все более важное значение, поскольку от уровня стабильности зависит расширение сфер практического использования данного класса материалов. Работы по изготовлению и изучению микрокомпозитов Cu-Nb проводятся и во ВНИИНМ [3]. Они показали, что стабильность МК Cu-Nb зависит от многих факторов, в том числе, от режимов изготовления, от легирования сплава Cu-18%Nb различными элементами, а также от конструкции МК провода.
Количественный металлографический анализ поперечных сечений МК Cu-Nb показал, что на завершающей стадии деформации средние поперечные размеры Cu и Nb составляющих в МК Cu-Nb равны, соответственно, 60 нм и 6 нм. Прочность данных МК Cu-Nb в медной оболочке достигала МПа, без медной оболочки – 1800–1900 МПа. Исследование влияния низкотемпературных термообработок до 200°С в вакууме на изменение свойств данных проводников показало возможность возрастания как прочности, так и электропроводности их. Показано, что рост прочности легированных цирконием МК Cu-Nb связан с формированием более высокой степени когерентности границ раздела между текстурированными медной и ниобиевой составляющими провода.
Проведено исследование ряда МК проводов различных конструкций (одно - и многоволоконных), нелегированных и легированных цирконием при вылеживании их при комнатной температуре в течение вплоть до ~ 2500 дней (~ 7 лет), которое свидетельствует о высокой стабильности свойств МК Cu-Nb проводов при комнатной температуре, сохраняющихся вплоть до 2400 дней выдержки и о положительном влиянии циркония на стабильность прочностных свойств (рис. 1)
Список литературы
1. Pantsyrnyi V. “Status and Perspectives for Microcomposite Winding Materials for High Field Pulsed Magnets”/IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 2002. V.12. Р..
2. Miura N. and Herlach F. “Pulsed and Ultrastrong Magnetic Fields” in Strong and ultrastrong magnetic fields, et. F. Herlach, Springer Topies in Applied Phisics. V.57 (Springer Berlin Heidelberg 1985). Р.274-350.
3. Shikov A., Pantsyrnyi V., Vorobieva A., Khlebova N., Silaev A. PHYSICA C. 354(1-4). Р.410-414. MAY 2001.
