Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 80710390 А 3(50 Н 01 В 12/00 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬТИЙ(71) Институт металлофизики АН УССР,Государственный научно-исследовательский энергетический институтим. Г.М. Кржижановского и Институтэлектросварки им. Е.О; Патона(56) 1. Патент ВеликобританииМ 1322799, кл. В 3 Н, 1973.2. Авторское свидетельство СССРпо заявке М 2436394, кл. Н 01 В 12/00,1977.(54)57) 1. СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МНОГОСЕКЦИОННОЙ СВЕРХПРОВОДЯЦЕЯ ЖИЛЫ наоснове интерметаллического соединения,заключающийся в нанесении слоя барьерного металла на концевые участки трубчатых заготовок, содержащих тугоплавкий компонент соединения, образовании сверхпроводящего покрытия на внутренней поверхности, например, жидкофазным диффузионным методом, последующем удалении слоя барьерного металла, сварке секций по периметру и образовании на месте стыка и прилегающих к нему участках сверхпроводящего покрытия, аналогичного упомянутому, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения технологии при одновременном повышении эксплуатационной надежности, слой барьерного металла наносят на концевые участки секций с внешней стороны, перфорируют эти участки и после образования сверхпроводящего покрытия наносят на негона концевых участках секций герметизирующий слой.2, Способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы по п.1, С о т л и ч а ю щ и й с я тем, что герметизирующий слой наносят путем плазменного напыления тугоплавкого компонента интерметаллического соединения.Изобретение относится к электро-,технике и может быть использованопри изготовлении жилы сверхпроводящего кабеляИзвестен способ изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы 11,включающий изготовление отдельныхсекций, сверхпровоцящий слой которыхполучают с помощью термообработки,а их соединение путем сварки с последующим воздействием на стык последовательно давлением и термообработкой.Известен также способ изготовлеия многосекционной сверхпроводяей жилы на основе интерметаллическо го соединения типа А23 заключающийся в нанесении слоя барьерногометалла на концевые участки трубчатых заготовок, содержащих тугоплавкий компонент соединения, образовании 2 Осверхпроводящего покрытия, например,жидкофазным диффузионным методом,последующем удалении слоя барьерногометалла, сварке секций по периметруи образовании на месте стыка и прилегающих к нему участках сверхпроводящего покрытия, аналогичного упомянутому.Применение способа для изготовления многосекционной жилы с внутреннимрасположением сверхпроводящего слоя всекциях сопровождается либо уменьшением токонесущей способности мест соединения секций за счет образования техтехнологических окон в жиле, напримердля монтажа диффузионных камер, либо 5значительным, увеличением диаметра жилы, хотя бы в области стыка, что зна-чительно усложняет конструкцию кабеляКроме того, усложняется конструкцияоборудования,.применяемого для осуществления этого способа,Целью изобретения является упрощениетехнологии.Цель достигается тем, что в известном способе изготовления многосекционной сверхпроводящей жилы на основеинтерметаллического соединения, заключающемся в нанесении слоя барьерногометалла на концевые участки трубчатыхзаготовок, содержащих тугоплавкийкомпонент соединения, образованиисверхпроводящего покрытия на внутренней поверхности, например, жидкофазным диффузионным методом, последующем удалении слоя барьерного металла,сварке секций по перименту и образовании на месте стыка и прилегающих кнему участках сверхпроводящего покрытия, аналогичного упомянутому, слойбарьерного металла наносят на концевые участки секций с внешней стороны, перфорируют эти участки и послеобразования сверхпроводящего покры,"ия наносят на нег на концевых участках секций герметизирующий слой,Приэтом герметизйрующий слой в предпоч тительном варианте наносят путем плазменного напыления тугоплавкого компонента интерметаллического соединения, что позволит повысить,эксплуатационную надежность жилы, благодаря возможности образования дополнительно сверхпроводящего слоя в области стыка секций и увеличения сечения по сверхпроводнику в области перехода с внутренней поверхности жилы на внешнюю.На фиг. 1 изображена секция до проведения операции перфорирования, частичный продольный разрез; на фиг.2 секция в процессе перфорирования и внешний вид перфорации, частичный продольный разрез; на фиг, 3 - диффузионная камера с размещенной в ,ней секцией жилы со сверхпроводящим покрытием, продольный разрез; на фиг. 4 - процесс образования сверхпроводящего слоя в месте сварки секций и прилегающих участках частичный продольный разрез; на фиг.б процесс образования сверхпроводящего покрытия в месте сварки секций и переходной втулки, на поверхности втулки и прилегающих уЧастках секций.Способ заключается в том, что концевые участки каждой секции 1.(см, фиг, 1), содержащей слой 2 тугоплавкого компонента соединения очищают от слоя 3 стабилизирующего материала в шлюзовой напылительной камере, наносят слой 4 барьерного материала на концевые участки секции 1 со стороны очищенных поверхностей, т.е. на внешнюю поверхность слоя 2 тугоплавкого компонента соединения, перфорируют концевые участки секции 1, например, электро-эррозионным способом с помощью устройства 5 (см, фиг, 2), что обеспечивает получение сквозных окон б в слое 2 тугоплавкого компонента соединения. Желательно осуще- ствлять перфорацию таким образом, чтобы стенки 7 окон б были наклонны . к поверхности слоя 2 тугоплавкого компонента, причем стенки 7 окон б, выполненных на разных концах секции 1, сходятся в направлении внутренней поверхности слоя 2 тугоплавкого компонента. Геометрическая форма и размеры окон б должны обеспечивать капиллярность слоя 2 тугоплавкого компонента.Может оказаться целесообразным прО изводить процесс перфорирования на отдельных втулках, выполненных из тугоплавкого компонента соединения, которые затем приваривают к концевым очищенным участкам каждой секции 1, т,е. к слою 2 тугоплавкого компонента соединения. (В этом случае секциявключает в себя приваренные перфорированные втулки). Затем секцию 1 помещают в диффузионную камеру О (см. фиг. 3),где образуют на нейсверхпроводящее покрытие 8, как на внутренней поверхности слоя 2 тугоплавкого компонента, так и на стенках 7 окон б. Перед размещением секции 1 в камере 8, слой 3 стабилизирующего материала защищают диафраг-. мами 10 от расплавленного металлического сплава 11, содержащего легкоплавкий компонент интерметаллического соединения. (Указанная выше капиллярность слоя 2 тугоплавкого 10компонента обеспечивается в отношении расплавленного металлическогосплава 11). Извлекают секцию из диффузионной камеры 8 и на концевыеучастки секции со стороны сверхпроводящего слоя наносят слой 12 (см.фиг. 4) герметизирующего материала.Целесообразно в качестве герметизирующего слоя 12 нанести с помощью плазменного напыления тугоплавкийкомпонент интерметаллического соединения. Удаляют слой 4 барьерного материала и производят соединениесекций сваркой плавлением по периметру, например, с помощью электродуговой овалики.В зоне сварного шва и прилегающих очищенных участках с помощью, например, диффузионной камеры 13 образуют сверхпроводящее покрытие 14.Процесс получения сверхпроводящего покрытия 9 может быть осуществлен и с помощью метода газотранспортных реакций. Может оказаться целесообразным при монтаже коаксиальной токонесущей системы сверхпроводящего 35 кабеля осуществить соединение секций наружной жилы с внутренним расположением сверхпроводящего покрытия с помощью переходной втулки 15 (см. фиг. 5), выполненной из тугоплавкого 40 компонента интерметаллического соединения, которую устанавливают перед сваркой секций в многосекционнуюсверхпроводящую жилу.Желательно до процесса сварки секций на наружные поверхности очищенных концевых участков слоя .2 тугоплавкого компонента соединения секций, а при наличии втулки 15 также и на наружную поверхность переходной втулки 15 нанести слой защитного материала, предотвращающего окисление указанных поверхностей в процессе сварки секций. Лучше всего защитный материал выбирать иэ ряда материалов, улучшающих впоследствии процесс образования сверхпроводящего покрытия 14. Переходная втулка 15 на своей наружной поверхности, за исключением кон. цевых участков, может иметь сверх- проводящее покрытие, аналогичное 60 сверхпроводящему покрытию секций, и в этом случае наружная поверхность переходной втулки 15 до сварки должна быть покрыта слоем защитного мате, риала.У 65 Заключительной операцией является шунтирование мест соединения секций стабилизирующим материалом, что может быть осуществлено, например, электролитическим осаждением стабилизирующего материала, Ниже проводится пример конкретных условий проведения предлагаемого способа и конкретных компонентов интерметаллического соединения.П р ы м е р. На секции 1, содержащей слой 2 ниобия (ИЬ), являющегося тугоплавким компонентом интерметаллического соединения ниобий-олово (МЬЯп), и стабилизирующий слой 3 меди (Си), после удаления слоя 2 меди с концевых участков и нанесения на очищенную внешнюю поверхность слоя 2 ниобия барьерного слоя 4 из тантала, с помощью процесса электроэррозии образуют сквозные окна б круглойформы диаметром 0,08-1,2 мм под углом45 к поверхности слоя .2. Затем секцию 1 помещают в диффузионную камеру 8, в которой образуют сверхпроводящее покрытие 9 ниобий-олова (БЬЗЯп) навнутренней поверхности слоя 2 ниобияи на стенках 7 окон б этого же слоя Ьиобия путем термообработки в присутствии расплавленного металлического сплава 11 оловянистой бронзы. Термообработку ведут при вакууме 10"4- 10 мм рт.ст, при температуре б 50-800 С в течение 20-50 ч.Извлекают секцию из диффузионной камеры 8 и при ее температуре (температуре секции) порядка 100-150 Со, с помощью установки плазменного напыления наносят на сверхпроводящее покрытие 9 ниобий-олова (ЫЬ Яп) кон 3 цевых участков секции герметизирующислой кз ниобия (ИЬ) толщиной 30- 50 мкм. Может оказаться технологически проще осуществить напыление цирконием (2 г), что также улучшит свойства сверхпроводника в зоне перехода на внешнюю поверхность. Удаляют барьерный слой 4 тантала, наносят на внешнюю очищенную поверхность слоя 2 ниобия секции слой меди толшиной 10-15 мкм, например, электролитическим способом, сваривают электродуговой сваркой секции между собой по периметру и в зоне сварного шва и внешней поверхности чистого ниобия слоя 2 устанавливают диффузионную камеру 13, в которой с помощью.аналогичного по режиму и компонентам диффузионного процесса образуют сверхпроводящее покрытие 14 ниобий- олова (ИЬЯп). При использовании переходной втулки 15 из ниобия (которая может иметь сверхпроводящее покрытие МЬ Яп) на ее внешнюю поверх-. ность наносят аналогичный слой меди и сваривают секции по периметру с втулкой 15, после чего так же, как72,0390 описано выше, образуют сверхпроводя- щее покрытие 14 иэ Кьвп.ПрЕддагаемый способ изготовления миогосекционной сверхпроводящей жилы на основе интерметаллического соединения типа Апозволяет унифицировать технологическое оборудование при изготовлении сверхпроводящей жилы б для кабеля с коаксиальными проводниками, сверхпроводящие покрытия которых образуют поверхность межтрубного зазора. Кроме того, предотвращается необходимость вакуумированиякабеля при монтаже и повышаетсяэксплуатационная надежность жилы исоответственно кабеля.7103901 иг 4редактор О. щркова Техред М,Кузьма Корректор А, Дзятко Заказ 10617/1Тираж 703 Подписное ВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная,