Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя

Союз Советски иСоциалистмческикРеспублик ОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИяК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ц 883981(23) Приоритет по делам изооретеиий и открытий", 2 УЯ -т", .Государственный научно-исследовательский институтим, Г.М.Кржижановского, Институт металлофиЗикиАН Украинской СССР и Институт электросварки,.им, Е.О,Патона АН Украинской ССР(54) СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЕКЦИОННОЙСВЕРХПРОВОДЯЩЕЙ ЖИЛЫ НА ОСНОВЕ ИНТЕРМЕТАЛЛИЧЕСКОГОСОЕДИНЕНИЯ С ВНУТРЕННИМ РАСПОЛОЖЕНИЕМСВЕРХПРОВОДЯЩЕГО СЛОЯ Изобретение относится к электротехнике, в частности кабельной технике, и может быть использовано, например, при создании токонесущей системы жесткого сверхпроводящего кабеля с коаксиальной конструкцией фазных проводников.Коаксиальная конструкция фаз, а также необходимость магнитной экранировки кабеля предопределяют изготов 1 О ление сверхпроводящей жилы с внутренним расположением сверхпроводящего слоя.Соединение отдельных секций такой жилы особенно осложняется при исполь 15 зовании интерметаллических сверхпроводников.Очевидно, что указанное соединение должно обладать сверхпроводящими свойствами и токонесущей способностью не ниже аналогичных характеристик самих секций жилы.Известен способ соединения интерметаллических сверхпроводников, заключающийся в том, что концы соединяемых сверхпроводников помещают в переходной элемент, содержащий порошкообразную смесь компонентов этого же проводника, сдавливают соединение и подвергают его термообработке 1 1,Однако такой способ невозможно осуществить практически при соединении трубчатых секций сверхпроводящей жилы в полевых условиях.Известен также способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя, заключающийся в том, что слой барьерного материала наносят на концевые участки каждой заготовки, содержащей слой тугоплавкого компонента соединения и слой стабилизирующего ма" териала, на остальной части:загото- вок формируют сверхпроводящий слой с помощью термообработки в присутствии легкоплавкого компонента сое 883981динения, удаляют с полученных секцийслой барьерного материала, располагают концы секций с зазором, в котором сверхпроводящие слои обращеныдруг к другу, размещают в нем легкоплавкий компонент герметизированныйоболочкой, сваривают секции по периметру в многосекционную жилу и спомощью последующей термообработкив месте сварки и прилегающих очищенных концевых участках секций формируют сверхпроводящий слоя, аналогичный вышеупомянутому 2.Однако указанный способ, значительно облегчая монтаж сверхпроводящейжилы трубчатой формы в полевых условиях, не гарантирурует качества получаемого в месте стыка сверхпроводящего слоя.Это связано, с одной стороны,с возможностью растрескивания илидаже прорыва тонкой стенки герметизирующей оболочки в процессе металлургического соединения со слоем туголавкого компонента секций.С другой стороны, утолщение стенкигерметизирующей оболочки приводитне только к значительному увеличениювремени диффузионного процесса образования сверхпроводника в месте соединения сверхпроводящего моста исверхпроводящего слоя секций, нои к неполному соединению сверхпроводящего моста, образующегося внутригерметизирующей оболочки со сверхпроводящим слоем секций ( т.е. сверхпроводящие свойства стыка не обеспечены по всему периметру жилы)Недостаток способа заключаетсятакже в том, что герметиэирующая оболочка не только образует камеру, вкоторой Формируется сверхпроводящий слой стыка, но и непосредственно используется как последовательноезвено сверхпроводящего слоя, соединяющее сверхпроводящий мост внутри герметиэирующего элемента со сверхпроводящим слоем секций вне указанногоэлемента.Цель изобретения - повышение эксплуатационной надежности жилы,Поставленная цель достигаетсятем, что в известном способе в зазоре между секциями в области расположения сверхпроводящих слоев размещают вставку, герметично соединяют еес последними, сваривают секции по периметру плавлением, после чего полученную в зазоре герметичную камеру15 вакуумируют и заполняют легкоплавким компонентом соединения.Целесообразно также легкоплавкий компонент вводить в камеру в виде расплава.Использование вставки для образования камеры, в которой впоследствии будет сформирован сверхпроводящий слой стыка, размещение ее в контакте со сверхпроводящими слоями, а также использование в качестве стенок указанной камеры непосредственно концов соединяемых секций жилы позволяет полностью устранить ухудшение сверхпроводящих свойств стыка.На Фиг. 1 изображено торцовое соединение секций жилы, Фиг.2 - соединение секции жилы через вспомогательную муфту,20Способ из отселения многосекционной сверхпроводящей жилы на основеинтерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя заключается в том, что в шлюзовой напылительной камере наносятслой барьерного материала на концевые участки каждой заготовки, содержащей слой тугоплавкого компонентасоединения и лой стабилизирующегоматериала, на о,л альной части заготовок формиру;,. с.рхпроводящий слойс помощью термообработки в диффузионной камере в при утствии легкоплавкого компонента соединения, удаляютс полученных секций слой барьерногоматериала, располагают концы секций 1(фиг.1 и. 2 ) с зазором 2, в которомсверхпроводящие слои 3 обращеныдруг к другу размещают в нем встав 4 оку ч в области расположения сверхпроводящих слоев 3 и приводят еев контакт с укаэанными слоями 3, например с помощью контактной точечной сварки с ограниченным подводомтепла (конденсаторная точечная свар"ка), Количество тоцек сварки и ихрасстановка должны обеспечиватьгерметичность соединения. Затем секции 1 соединяют по периметру дуговой сваркой, образуя сварной шов 5.Благодаря отверстию 6, выполненномулибо непосредственно в секции 1(фиг.1),либо в переходной муфте 7 (фиг.2),полученную в зазоре 2 кольцевую каме ру вакуумируют и заполняют легкоплавким компонентом соединения.Лег коплавкий компонент соединенияможет быть введен в камеру в порошко"образном виде, а при необходимости в виде расплава.После чего осуществляют термообработку места соединения секций, образуя сверхпроводник в слое 8 тугоплавкого компонента соединения как в очищенных концевых участках секций 1, а также муфты 7 фиг.2), так и в сварном шве 5.Затем соединяют слои 9 стабилизирующего материала секций 1(фиг.2) через слой 10 стабилизирующего материала муфты 7.Контакт вставки 14 со сверхпроводящими слоями 3 может быть достигнут и за счет механического сдавливания, При этом целесообразно после еакуумирования камеры в зазоре 2 продувать ее инертным газом во время всего процесса термообработки. П р и м е р. На концевые участки каждой заготовки, содержащей слой 8 тугоплавкого компонента соединения из ниобия и слой 9 стабилизирующего материала из меди наносят слой барьерного материала из тантала с помощью элек-ронного луча в шлюзовой напылительной камере.На остальной части заготовок формируют сверхпроводящий слой 3 из ниобия олова с помощью термообработки в диффузионной камере в присутствии легкоплавкого компонента соединения в виде расплава словянистой бронзы. Процесс ведется в вакууме 10 " 10мм рт.ст. при 650-800 С в течение 20-50 ч.Полученные секции 1 освобождают от слоя тантала и располагают их концы с зазором 2 фиг.2 в котором сверхпроводящие слои 3 обращены друг к другуДля удобства монтажа коаксиальной фазы сверхпроводящего кабеля, его внешняя жила содержит вспомогательные муфты 7, выполненные по той же технологии, что и секции 1. Таким образом, зазор 2 образуется между концом секции 1 и соответствующим концом каждой муфты 7 (слой 10 стабилизирующего материала муфты 7 также выполнен из меди). В зазоре 2 размещают вставку 4 в форме кольфа, выполненного иэ облужеиного ниобия.8 ставку приваривают к сверхпроводящему слою 3 как секции 1, так и муфты 7 с помощью точечной конденсаторной сварки в два ряда в шахматномФ25 5 10 15 20 Зо Э 5 40 45 50 55 порядке с подводом в каждую точкусварки не более 2 Дж.Затем секцию 1 соединяют по периметру с муфтой 7 импульсов дуговойсваркой в защитной среде гелия, образуя сварной шов 5 по ниобию. Через отверстие 6 в муфте 7, полученную в зазоре 2 кольцевую камеру,откачивают до 10 -10мм рт.ст.и заполняют расплавом оловянистойбронзы, После чего производяттермическую выдержку в течение 20-50 чпри 650-800 С,На заключительной стадии, поверхсварного шва 5 наплавляют слой меди,соединяя слои 9 и 10, стабилизирую-,щего материала секции 1 и муфты 7.Предлагаемый способ позволяетполучить сверхпроводящие свойствамногосекционной жилы в местах соединения (стыка) отдельных секций не хужеаналогичных характеристик самих секций, что значительно повышает эксплуатационную надежность изделий. формула изобретения 1. Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения с внутренним расположением сверхпроводящего слоя, заключающийся в нанесении слоя барьерного материала на концевые участки каждой заготовки, содержащей слой тугоплавкого компонента соединения и слой стабилизирующего материала, формировании на остальной части заготовок сверхпроводящего слоя с помощью термообработки в присутствии легкоплавкого компонента соединения, удалении с полученных секций слоя барьерного материала, установке концов секций с зазором, в котором сверхпроводящие слои обращены друг к другу, размещении в нем легкоплавкого компонента, сварке секций по периметру в много- секционную жилу и формировании сверхпроводящего слоя, аналогичного вышеупомянутому в месте сварки и прилегающих очищенных концевых участках секций, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения эксплуатационной надежности жилы, в зазоре между секциями в области расположения сверхпроводящих слоев размещают вставку, герметично соединяют ее с последними сваривают секции по периметру883981 Источники информации принятые во внимание при экспертизе 1, Патент США 11 3523361,кл. 29-599, 1968. 5плавлением, после чего вакуумируют полученную в зазоре герметичную камеру и заполняют ее легкоплавким компонентом соединения,2. Способ по п.1, о т л и ч а юц 1 и й с я тем, что, легкоплавкий компонент вводят в камеру в виде расплава. Составитель Н.борисоваТехред Е.Гаврилешко Коррек/77 ВНИИПИ Гос по дела 113035, М2. Авторское свидетельство СССРпо заявке Н 2491719, кл. Н О 1 В 12/00,1977.