具有用于減輕重量的沿周向分布的鋁塊的NbTi超導(dǎo)體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)線材(1；31)，包括NbTi超導(dǎo)材料和Cu，所述超導(dǎo)線材具有：一個(gè)密閉管道(2)，尤其是Cu密閉管道；至少三個(gè)Al塊(3a-3c)，其在密閉管道(2)中沿周向分布設(shè)置；以及具有至少三個(gè)包含NbTi的部分（4a-4c)，它們同樣在密閉管道(2)中沿周向分布設(shè)置，并且它們沿周向方向?qū)l塊(3a-3c)相互隔離開，其中每個(gè)Al塊(3a-3c)與它們相鄰的包含NbTi的部分(4a-4c)形成大面積接觸。本發(fā)明的目的是提出一種穩(wěn)定的NbTi超導(dǎo)線材，它具有低重量，其可以以低成本制造，以及其中該超導(dǎo)線材具有降低的形成裂縫的風(fēng)險(xiǎn)(特別是在線材拉絲中)。
【專利說明】具有用于減輕重量的沿周向分布的鋁塊的NbTi超導(dǎo)體
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種超導(dǎo)線材,包含NbTi超導(dǎo)材料和Cu。
【背景技術(shù)】
[0002]鈮-鈦(NbTi)由于其優(yōu)異的塑性變形性(對于最終材料及其前體都是)是一種重要的超導(dǎo)材料，其可以以多種方式配置，例如，以超導(dǎo)磁線圈(superconducting magnetcoils)或超導(dǎo)電纜的方式。典型地，NbTi超導(dǎo)材料集成于超導(dǎo)線材中，其中多個(gè)NbTi細(xì)絲常常沿著超導(dǎo)線材的縱向方向延伸。
[0003]作為拉絲工藝的一部分，線材制造程序通常包括在六角形外部截面中的塑性變形以使得單個(gè)NbTi細(xì)絲的打捆工藝簡單化(或同樣其他結(jié)構(gòu)或中間結(jié)構(gòu))。因此，和US5088183A在介紹中提及的相比較，六邊形元件可被很緊密的排布在例如銅密閉管道中。
[0004]NbTi的超導(dǎo)特性只有在特別低的溫度下低于大約9K能獲得，因此必須例如采用液氦對超導(dǎo)體降溫。而且，如果磁場強(qiáng)度或電流密度太高，將不能維持超導(dǎo)狀態(tài)。
[0005]NbTi超導(dǎo)線材典型的使用銅(Cu)通常是高純度的銅來固定。在超導(dǎo)線材中銅與超導(dǎo)細(xì)絲平行延伸；例如銅可以組成用于超導(dǎo)NbTi細(xì)絲的矩陣。銅是良好的熱導(dǎo)體，通過其可以獲得對超導(dǎo)NbTi細(xì)絲的有效冷卻。此外，銅還表現(xiàn)出高的導(dǎo)電性。如果超導(dǎo)線材的超導(dǎo)性局部地喪失，銅提供并行的電流路徑，限制電阻的上升以及相關(guān)熱產(chǎn)生。通過有效冷卻，超導(dǎo)性可以局部恢復(fù)，通常地在超導(dǎo)體(穩(wěn)定功能)的導(dǎo)電區(qū)域。即使超導(dǎo)體不能恢復(fù)，銅通過限制電阻的增加以及同樣限制熱產(chǎn)生而保護(hù)超導(dǎo)體不被損壞(“熔化的”)，同時(shí)也有效移除產(chǎn)生的熱(淬火保護(hù))。此外，銅改善了超導(dǎo)線的機(jī)械強(qiáng)度。
[0006]銅不僅是一種昂貴的材料，也相對較重，具有大約8.9g / cm3的密度，這在很多應(yīng)用中是不期望的。因此為了穩(wěn)定NbTi超導(dǎo)體，需要尋找至少可以部分替代銅的替代材料。純鋁(Al)將是合適的材料，由于其熱傳導(dǎo)性和電阻，并且其比銅便宜，具有2.7g / cm3的密度，是相當(dāng)輕的。
[0007]W02008 / 121764A1提出一種具有銅套管、Al芯以及位于它們之間的環(huán)中的多細(xì)絲NbTi桿的NbTi超導(dǎo)結(jié)構(gòu)。
[0008]但是Cu和NbTi者相對較硬并且在塑性形變時(shí)性質(zhì)相似，Al比Cu和NbTi軟很多。當(dāng)包含Al結(jié)構(gòu)特別是Al芯的線材被拉絲時(shí)，在NbTi超導(dǎo)線材中觀察到橫向于線材的縱向方向延伸的裂紋。對于超導(dǎo)應(yīng)用來說，包含裂縫的導(dǎo)線是無用的。
[0009]US5, 189，386公開了一種超導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中Al芯通過多個(gè)Cu-Ni合金層被分隔為六部分。該結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。
[0010]US4, 652，697，其作為最接近的現(xiàn)有技術(shù)，公開了一種超導(dǎo)結(jié)構(gòu)，其中三個(gè)Al線材和四個(gè)多細(xì)絲線材捆扎在一起，例如，具有NbTi細(xì)絲和Cu矩陣。一個(gè)多細(xì)絲線材設(shè)置在超導(dǎo)結(jié)構(gòu)的中心。該結(jié)構(gòu)由PbSn焊料固定在一起。在線材制作中施加焊料是困難的，并且作為一種附加材料，其會進(jìn)一步加重裂縫變形的問題。
[0011]JP09282953A公開了一種Nb3Al超導(dǎo)線材，其中Nb3Al細(xì)絲嵌入于Cu矩陣中。由Nb或Ta形成的嵌入的附加結(jié)構(gòu)可以用于加固。在一個(gè)實(shí)施例中，提出了一種在Cu管中具有Al棒的附加結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明的目的是提出一種穩(wěn)定的NbTi超導(dǎo)線材，其具有低重量，可以以低成本制造，其中超導(dǎo)線材具有降低的裂縫變形(特別是在線材拉絲中)的風(fēng)險(xiǎn)。
[0013]本目的采用一種包含NbTi超導(dǎo)材料和Cu的超導(dǎo)線材來實(shí)現(xiàn)，具有，
[0014]-一個(gè)密閉管道，尤其是Cu密閉管道，
[0015]-在密閉管道中沿周向分布設(shè)置的至少三個(gè)Al塊，
[0016]-以及同樣在密閉管道中沿周向分布設(shè)置的至少三個(gè)包含NbTi的部分，并且包含NbTi的部分在周向方向上將Al塊相互隔離開，其中每個(gè)Al塊與它們相鄰的包含NbTi的部分形成大面積接觸。
[0017]根據(jù)本發(fā)明，在超導(dǎo)線材中使用鋁來部分替代銅以達(dá)到穩(wěn)定性的目的，其中通常提供三個(gè)Al塊。在線材橫截面中(垂直于線材的縱向)，該鋁塊沿周向分布設(shè)置并且被包含NbTi的部分相互間隔開，即Al塊和包含NbTi的部分在周向方向上交替。Al塊遠(yuǎn)輕于同樣體積的Cu材料，并且也比較便宜。特別是，每米的重量(也就是，超導(dǎo)線材在縱向上每個(gè)長度的重量)與為了超導(dǎo)材料的穩(wěn)定性而僅使用銅的情況相比可有極大的減少。
[0018]通過本發(fā)明的在包含NbTi的部分和Al塊之間的大面積接觸，保證了良好的直接的熱和電流的傳導(dǎo)；典型地，在橫截面上的大面積接觸，形成為在大致半徑方向上、沿著包含NbTi的部分和Al塊的邊界表面，超過線材直徑的至少20%。這獲得了一個(gè)非常良好的穩(wěn)定功能，并且同樣保證了超導(dǎo)線材的整體結(jié)構(gòu)保持簡單。
[0019]密閉管道也可以提高穩(wěn)定性，特別是，如果其是由Cu組成的密閉管道。而且，所述密閉管道同時(shí)適當(dāng)?shù)貙l塊和包含NbTi的部分保持在一起。
[0020]本發(fā)明的超導(dǎo)線材可以在沒有焊料(特別是，沒有PbSn焊料的)的情況下容易地構(gòu)成。特別地，不需要焊料來實(shí)現(xiàn)Al塊和包含NbTi的部分中的NbTi超導(dǎo)材料之間的充分的熱傳導(dǎo)或電流傳導(dǎo)接觸；同樣的，不需要焊料來將超導(dǎo)線材的整體結(jié)構(gòu)保持在一起。在本發(fā)明的范圍內(nèi)，由外來物體帶來的超導(dǎo)線材的污染物可以保持為很低。
[0021]Al塊由固體鋁材料構(gòu)成，典型的具有99原子％純度或更高純度。本發(fā)明的超導(dǎo)線材的橫截面表面典型的具有至少10%比例的鋁，優(yōu)選至少20%的鋁。包含NbTi的部分優(yōu)選只由Nb、Ti和Cu (除小于I原子％的摻雜或雜質(zhì)以外)形成。每個(gè)包含NbTi的部分包含至少一個(gè)細(xì)絲，然而典型地包括多個(gè)NbTi細(xì)絲，其在超導(dǎo)線材的縱向方向延伸。超導(dǎo)線材中的銅(Cu)結(jié)構(gòu)典型的也具有高純度(優(yōu)選>99原子％ Cu);然而，它們也可以由包含銅的合金(銅合金中優(yōu)選> 80原子％ Cu，更優(yōu)選> 90原子％ Cu)構(gòu)成；典型的，這些可應(yīng)用于Cu密閉管道、Cu成型管道、Cu填充盤以及Cu塊(參見下文)的情況。
[0022]具有不同變形性質(zhì)的材料之間的接觸表面(一面為鋁并且另一面為銅和鈮-鈦)在按方位角分配(在周向方向)的至少3個(gè)Al塊之間被創(chuàng)造性也分隔開。結(jié)果，由預(yù)制工藝(例如，在線材拉絲中)在整個(gè)超導(dǎo)線材的周向方向上產(chǎn)生的內(nèi)建機(jī)械應(yīng)力相應(yīng)地被減少了很多倍，其阻止了裂縫的形成。另一方面，來自固體材料的Al塊的構(gòu)造減少了對鋁的接觸表面；A1塊內(nèi)的材料幾乎不涉及內(nèi)建應(yīng)力。實(shí)踐中證明本發(fā)明的結(jié)構(gòu)能夠阻止裂縫的形成。特別是，通過較少數(shù)量的方向角分布的Al塊(不超過6塊，優(yōu)選3個(gè)或者4個(gè)Al塊)、不多于一個(gè)附加中心Al塊(直徑小于或等于超導(dǎo)導(dǎo)線的直徑的30%，優(yōu)選小于或等于超導(dǎo)導(dǎo)線的直徑的25%)以及典型的在超導(dǎo)線材中無附加Al結(jié)構(gòu)，達(dá)到了非常好的效
果O
[0023]總之，本發(fā)明的超導(dǎo)線材典型的具有近乎圓形的橫截面，但是選擇性地其可以具有例如六角形輪廓的(外部)輪廓。
[0024]總之，本發(fā)明可以提供具有低制造成本、重量減小的NbTi基超導(dǎo)線材，其僅在一面為鋁并且另一面為銅和鈮-鈦之間形成小邊界表面，因此保持了低裂縫風(fēng)險(xiǎn)的良好預(yù)制性能(尤其是在通過擠壓和拉絲進(jìn)行預(yù)制的過程中)。在制造工藝中，包含外來顆粒的風(fēng)險(xiǎn)也低，一方面降低淬火風(fēng)險(xiǎn)，并且另一方面允許由Al和Cu形成的保護(hù)結(jié)構(gòu)的高熱量和電流傳導(dǎo)性。
[0025]在本發(fā)明超導(dǎo)線材的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，包含NbTi的部分由一個(gè)或更多個(gè)鉆有深孔的Cu塊構(gòu)成，其中NbTi結(jié)構(gòu)被插入一個(gè)或多個(gè)Cu塊的孔中，每個(gè)NbTi結(jié)構(gòu)均包含一個(gè)或更多個(gè)NbTi細(xì)絲。這樣，包含NbTi的部分可以以非常簡單和低成本的方式形成；一個(gè)/多個(gè)Cu塊易于在制造工藝中處理?？缀拖鄳?yīng)的NbTi結(jié)構(gòu)典型的具有圓形橫截面。一個(gè)/多個(gè)Cu塊也對穩(wěn)定NbTi細(xì)絲有貢獻(xiàn)(冷卻/或替代的電流路徑)。
[0026]優(yōu)選該實(shí)施例的變形中，所述包含NbTi的部分僅具有一個(gè)鉆有深孔的Cu塊，其中該Cu塊具有至少3個(gè)向內(nèi)徑向延伸的溝槽，典每個(gè)包含一個(gè)Al塊。特別地，該實(shí)施例更易于在制造工藝中處理;A1塊僅被擺放進(jìn)或者推入Cu塊的溝槽內(nèi)。之后Al塊由Cu塊和密閉管道牢固地保持就位。
[0027]在上述實(shí)施例的替換變形例中，每一個(gè)包含NbTi的部分均由一個(gè)鉆占有深孔的Cu塊構(gòu)造，并且提供有一個(gè)中央Cu成型管，其與Al塊以及Cu塊相鄰接，其中該成型管具有一個(gè)附加Al塊。依靠該Cu成型管和附加Al塊，橫截面中Al的比例可以被進(jìn)一步增大，并且從而超導(dǎo)線材的重量被進(jìn)一步降低。
[0028]一個(gè)實(shí)施例還優(yōu)選每一個(gè)包含NbTi的部分構(gòu)造為具有相互鄰接的NbTi六角形元件的簇，其每一個(gè)都具有一個(gè)或多個(gè)NbTi細(xì)絲。這樣，大量的NbTi細(xì)絲可以用在有限的空間；包含NbTi的部分的制造(采用計(jì)數(shù)并排列捆扎的NbTi六角形元件的方式)可以簡單地適用于不同的線材幾何形狀。
[0029]一個(gè)這樣的實(shí)施例是有利的，其包含中央成型銅管，通過該銅管使得Al塊和簇相鄰接，其中成型管包含附加Al塊，且其中該成型銅管具有適合于放置NbTi六角形元件的外形，特別地，其中該成型銅管圍繞其整個(gè)外周成型。通過該成型管和附加Al塊，在橫截面中鋁的比例可進(jìn)一步增加，因此進(jìn)一步減小了超導(dǎo)線材的重量。該成型使得超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)密集封裝(具有低間隙或者甚至沒有間隙)，特別是在其中心區(qū)域。
[0030]一個(gè)這樣的實(shí)施例也是優(yōu)選的，其中密閉管道包含多個(gè)銅填充盤，其中Cu填充盤以適于放置所述簇的NbTi六角形元件的方式成型。所述填充盤也允許超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)的密集封裝(具有低間隙或者甚至沒有間隙)，特別是在密閉管道內(nèi)部輪廓(典型的為圓形)區(qū)域。
[0031]一個(gè)實(shí)施例也優(yōu)選為其中Al塊具有適于設(shè)置NbTi六角形元件簇的形狀，特別是，其中Al塊圍繞其全部外周成型。所述形狀同樣允許Al塊和簇之間位置表面的結(jié)構(gòu)的密集封裝(具有低間隙或者甚至沒有間隙)。
[0032]在本發(fā)明超導(dǎo)線材的特別優(yōu)選實(shí)施例中，精確的提供N個(gè)Al塊，它們在密閉管道中沿周向分布設(shè)置，并且精確的提供N個(gè)包含NbTi的部分，它們同樣在密閉管道中沿周向分布設(shè)置，并且它們沿周向?qū)l塊相互間隔開，其中N=3、4、5或6。這個(gè)數(shù)量范圍在實(shí)踐中提供顯著的效果；一面上的Al與另一面上的Cu和NbTi之間的整個(gè)邊界表面被保持在界限以內(nèi)，因?yàn)锳l分布在幾個(gè)相接近的Al塊之間。
[0033]最后，在優(yōu)選實(shí)施例中，超導(dǎo)線材具有圓形橫截面。這樣，超導(dǎo)線材的能量峰值(不管在操作中還是在拉絲工藝)可以最小化?？墒牵瑧?yīng)當(dāng)認(rèn)識到可替代的橫截面，特別是，六角形線材橫截面，在本發(fā)明的精神范圍內(nèi)也是可行的，在這種情況下，超導(dǎo)線材最初可能被制造為具有圓橫截面，其在后續(xù)拉絲工藝中被轉(zhuǎn)換成其他線材橫截面。
[0034]從所述描述和附圖中得到進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)。此外，上述以及下述進(jìn)一步的特性可以單獨(dú)使用或任意結(jié)合使用。說明以及描述的實(shí)施例并不意圖窮舉，而是用于解釋本發(fā)明的例子。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0035]本發(fā)明通過【專利附圖】

【附圖說明】并且采用具體實(shí)施例方式進(jìn)行更細(xì)節(jié)的說明。這些圖示出:
[0036]圖1是本發(fā)明超導(dǎo)線材第一實(shí)施例的截面示意圖，具有三個(gè)Al塊以及三個(gè)包含NbTi的部分，包含NbTi的部分由鉆有深孔的Cu塊構(gòu)成；
[0037]圖2是本發(fā)明超導(dǎo)線材第二實(shí)施例的截面示意圖，具有三個(gè)Al塊以及三個(gè)包含NbTi的部分，包含NbTi的部分由三個(gè)鉆有深孔的Cu塊構(gòu)成并且具有附加中心Al塊；
[0038]圖3是本發(fā)明超導(dǎo)線材第三實(shí)施例的截面示意圖，具有三個(gè)Al塊以及三個(gè)包含NbTi的部分，包含NbTi的部分中的每一個(gè)由NbTi六角形元件簇構(gòu)成并且具有一個(gè)附加中心Al塊。
【具體實(shí)施方式】
[0039]圖1示出本發(fā)明第一實(shí)施方式的超導(dǎo)線材I沿垂直超導(dǎo)線材I縱向方向的截面圖。這里超導(dǎo)線材I具有圓形橫截面。
[0040]在密閉管道2中，此處為Cu密閉管道(具有至少80原子％比例的銅，優(yōu)選具有至少99原子％比例的銅)，多個(gè)(此處為三個(gè))高純度鋁(具有至少99原子％比例的鋁)的Al塊3a-3c被設(shè)置為在方位角(沿周向)上平均分布，其中Al塊3a_3c與密閉管道2直接鄰接。Al塊3a-3c在方位角上被包含NbTi的部分4a_4c (此處同樣為三個(gè))彼此分隔開，它們同樣也被設(shè)置在密閉管道2中，并且在此處同樣與密閉管道2鄰接。
[0041]包含NbTi的部分4a_4c與Al塊3a_3c形成鄰接的大面積接觸例如邊界表面5。具體的，不需要焊料提供在Al塊3a-3c和包含NbTi的部分4a_4c之間的接觸。在Al塊3a_3c和包含NbTi的部分4a_4c之間的相鄰的大面積接觸保證了良好的熱傳導(dǎo)以及低電阻，使得Al塊3a-3c可以非常有效的提供在包含NbTi的部分4a_4c中的超導(dǎo)材料的穩(wěn)定性。
[0042]在這種情況下，包含NbTi的部分4a_4c由單個(gè)Cu塊6 (具有至少80原子％比例的銅，優(yōu)選具有至少99原子％比例的銅)構(gòu)成，其中構(gòu)造有多個(gè)順序鉆孔7 (在Cu塊中鉆的深孔)。鉆孔7每個(gè)都由NbTi結(jié)構(gòu)8填充。每個(gè)NbTi結(jié)構(gòu)8都包含一個(gè)或多個(gè)NbTi細(xì)絲(后者未示出)，其在超導(dǎo)線材I的縱向方向上延伸(即，垂直于圖1的繪圖平面)。鉆孔7在包含NbTi的部分4a-4c中沿方位角均勻分布，此處為在三個(gè)半徑Rl、R2、R3上(其每個(gè)都參考鉆孔中心點(diǎn))。
[0043]大致在Al塊3a_3c和包含NbTi的部分4a_4c之間沿徑向方向延伸的邊界表面5沿著超導(dǎo)線材I的半徑Rges的大概55%例如部分Aai延伸。密閉管道2的壁厚大約占半徑Rges的15%，并且Cu塊6的中心區(qū)域大約占半徑R㈣的30%。通常，優(yōu)選的是如果邊界表面5在半徑方向上延伸不超過半徑R㈣的至少40%時(shí)(注意到邊界表面5并不需要嚴(yán)格的平行于半徑方向延伸；如必要，邊界表面可以投影到半徑方向上)。
[0044]在圖1所示的實(shí)施例中，超導(dǎo)線材I的中心基本上被Cu塊6的Cu材料占據(jù)；對著該中心，Al塊3a-3c構(gòu)造另一個(gè)邊界表面9，其在大致垂直于半徑矢量的方向延伸。
[0045]每一個(gè)邊界表面5和另一邊界表面9限定出三個(gè)在Cu塊6內(nèi)沿徑向向內(nèi)銑出的溝槽10，在溝槽中插入Al塊3a-3c。
[0046]圖2以垂直于超導(dǎo)線材I的縱向方向的截面示出本發(fā)明超導(dǎo)線材I的第二實(shí)施例。與圖1實(shí)施例的主要區(qū)別在下文呈現(xiàn)。
[0047]在此實(shí)施例中包含NbTi的部分4a、4b、4c每個(gè)由鉆有專用深孔的Cu塊6a、6b、6c來構(gòu)成，即，此處為三個(gè)Cu塊6a-6c，與包含NbTi的部分4a_4c的數(shù)量對應(yīng)。一個(gè)NbTi結(jié)構(gòu)8被包含在Cu塊6a-6c的每個(gè)鉆孔7中。鉆孔7在此處被設(shè)置為在方位角上均勻分布在兩個(gè)半徑R2和R3上。包含NbTi的部分4a-4c和/或Cu塊6a_6c將Al塊3a_3c在方位角方向上分隔開，其中包含NbTi的部分4a-4c以及Al塊3a-3c同樣與邊界表面5直接大面積接觸。這保證了 Al塊3a-3c的良好穩(wěn)定性。
[0048]一個(gè)Cu成型管11設(shè)置在超導(dǎo)線材I的中心。此外，在此情形中，Al塊12插入于Cu成型管11中；此處，附加Al塊12的半徑Rai大致為超導(dǎo)線材I的半徑R㈣的25%。Cu成型管11在其外部處例如邊界表面13和9處與Cu塊6a-6c以及Al塊3a_3c形成大面積接觸。Cu成型管11的內(nèi)外輪廓與Al塊3a-3c、與Cu塊6a_6c、以及附加Al塊12相適應(yīng)，因此超導(dǎo)線材I的所述結(jié)構(gòu)之間不會存留有空隙。在示例性實(shí)施例中，Cu成型管11展示出六角型外形輪廓。Al塊3a-3c與Cu塊6a_6c通過它們的圓形外圍輪廓與密閉管道2保持緊密接觸，所以在此處也不會有空隙。
[0049]圖3再次以垂直于超導(dǎo)線材31的縱向延伸的截面示出本發(fā)明超導(dǎo)線材31的第三實(shí)施例。
[0050]超導(dǎo)線材31在密閉管道2即Cu密閉管道中具有三個(gè)Al塊3a_3c (類似于圖2中實(shí)施例)，這三個(gè)Al塊在周向上與包含NbTi的三個(gè)部分4a-4c交替布置。每個(gè)包含NbTi的部分4a-4c由具有相鄰接的NbTi六角形元件35的簇34a_34c構(gòu)成(在橫截面中)。每個(gè)NbTi六角形元件35具有六角形橫截面并且包含一個(gè)或多個(gè)NbTi細(xì)絲(后者未被示出)，其在超導(dǎo)線材31的縱向上延伸(垂直于繪圖平面)；在此情形中每個(gè)簇34a-34c包含三十六個(gè)NbTi六角形元件35。
[0051]Cu成型管32設(shè)置在超導(dǎo)線材31的中心，其外部為與六角形圖案相對應(yīng)的鋸齒狀，例如沿周向的外形32a。附加Al塊33設(shè)置在Cu成型管32中。
[0052]Cu填充盤36圍繞著密閉管道2的內(nèi)部邊緣設(shè)置，該填充盤的外表面是彎曲的并且內(nèi)表面是與六角圖形相應(yīng)的鋸齒形。此外，Al塊3a-3c (在橫截面上)在其整個(gè)外周上為與六角形圖案相應(yīng)的鋸齒形。Cu填充盤36、中央Cu成型管32、以及Al塊3a_3c的形狀允許其與簇34a-34c—起是整體緊密的(特別是無空隙)并且使得超導(dǎo)線材I的整體結(jié)構(gòu)機(jī)械穩(wěn)定成為可能。
[0053]在鋸齒形邊界表面5的區(qū)域中，Al塊3a_3c與包含NbTi的部分4a_4c以及簇34a-34c形成大面積接觸，其再次保證了良好的熱和電流傳導(dǎo)；以這種方式也保證了 Al塊3a-3c對穩(wěn)定性做出良好貢獻(xiàn)，其中Al塊3a-3c相比于同樣體積的對比Cu結(jié)構(gòu)為超導(dǎo)線材I帶來了更輕的重量。此處邊界表面5在半徑方向上沿著超導(dǎo)線材I的半徑R㈣的大約40%例如部分Aai延伸(其在此以在半徑矢量上的投影來確定)。中間的、附加Al塊33同樣在減輕重量和提供穩(wěn)定功能方面做出貢獻(xiàn)。
[0054]注意到通常在組裝完根據(jù)本發(fā)明的具有Al塊和包含NbTi的部分的超導(dǎo)線材結(jié)構(gòu)后，優(yōu)選地，不進(jìn)行超過200°C的熱處理，以避免改變Cu和Al的脆弱的金屬間相的形成。典型的僅進(jìn)行冷處理(如果需要的話)。在超導(dǎo)線材中的NbTi超導(dǎo)材料優(yōu)選為“人工釘扎”型。
【權(quán)利要求】
1.一種超導(dǎo)線材(I ;31)，包括NbTi超導(dǎo)材料和Cu，所述超導(dǎo)線材具有: 一個(gè)密閉管道(2)，尤其是Cu密閉管道， 在密閉管道(2)內(nèi)沿周向分布設(shè)置的至少三個(gè)Al塊(3a-3c)， 以及同樣在密閉管道(2)內(nèi)沿周向分布設(shè)置的至少三個(gè)包含NbTi的部分(4a-4c)，所述包含NbTi的部分在周向方向上將所述Al塊(3a-3c)相互隔離開， 其中每個(gè)Al塊(3a-3c)與其相鄰的包含NbTi的部分形成大面積接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述包含NbTi的部分(4a-4c)由一個(gè)或更多個(gè)鉆有深孔的Cu塊(6 ;6a-6c)構(gòu)成,其中在每種情況下均包含一個(gè)或更多個(gè)NbTi細(xì)絲的NbTi結(jié)構(gòu)(8)被插入在一個(gè)或更多個(gè)Cu塊(6 ；6a-6c)的孔(7)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述包含NbTi的部分(4a-4c)僅由一個(gè)鉆有深孔的Cu塊(6)構(gòu)成，其中該Cu塊(6)具有至少三個(gè)沿徑向向內(nèi)延伸的溝槽(10),每個(gè)溝槽包含一個(gè)Al塊(3a_3c)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，每一個(gè)包含NbTi的部分(4a-4c)均由一個(gè)鉆有深孔的Cu塊(6a-6c)構(gòu)成，并且設(shè)置有一個(gè)中央Cu成型管(11)，所述Al塊(3a-3c)以及所述Cu塊(6a_6c)與所述Cu成型管相鄰接，其中所述Cu成型管(11)包括附加Al塊(12)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超導(dǎo)線材(I；31)，其特征在于，每一個(gè)包含NbTi的部分(4a-4c)構(gòu)造為具有相鄰接的NbTi六角形元件(35)的簇(34a_34c)，每一個(gè)NbTi六角形元件中都包含一個(gè)或更多個(gè)NbTi細(xì)絲。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，設(shè)有一個(gè)中央Cu成型管(32)，所述Al塊(3a-3c)和所述簇(34a_34c)與所述中央Cu成型管相鄰接，其中該Cu成型管(32)包含附加Al塊(33)，并且其中所述Cu成型管(32)具有適于設(shè)置NbTi六角形元件(35)的外部形狀(32a)， 尤其是其中所述Cu成型管(32)圍繞其全部外周(32a)成型。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述密閉管道(2)包含多個(gè)Cu填充盤(36)，其中所述Cu填充盤(36)以適于設(shè)置所述簇(34a-34c)的NbTi六角形元件(35)的方式成型。
8.根據(jù)權(quán)利要求5-7中任一項(xiàng)所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述Al塊(3a-3c)以適于設(shè)置所述簇(34a-34c)的NbTi六角形元件(35)的方式成型，尤其是其中所述Al塊(3a-3c)圍繞其全部外周成型。
9.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，在密閉管道(2)中精確地設(shè)有沿周向分布設(shè)置的N個(gè)Al塊(3a-3c)，并且同樣在密閉管道(2)中精確地設(shè)有沿周向分布設(shè)置的N個(gè)包含NbTi的部分，并且所述N個(gè)包含NbTi的部分沿周向?qū)⑺鯪個(gè)Al塊(3a-3c)相互間隔開，其中N=3、4、5或6。
10.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述超導(dǎo)線材(I ；31)具有圓形橫截面。
11.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述超導(dǎo)線材(I ；31)不包含焊料。
12.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述超導(dǎo)線材(I ；31)具有無空隙的橫截面。
13.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述Al塊(3a-3c)直接鄰接所述密閉管道(2)。
14.根據(jù)前述任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的超導(dǎo)線材(I;31)，其特征在于，所述包含NbTi的部分(4a-4c)和所述Al塊(3a-3c)之間的平面接觸位于所述包含NbTi的部分(4a_4c)和所述Al塊(3s-3c)之間的邊界表面處，在橫截面上貫穿線材直徑的至少20%，其中所述邊界表面大致沿半徑方向延伸 。
【文檔編號】H01B12/00GK103515022SQ201310420979
【公開日】2014年1月15日 申請日期:2013年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2012年6月25日
【發(fā)明者】A·蘇爾齊克 申請人:布魯克Eas有限公司