[发明专利]用于制造含Nb3

说明书

本发明涉及一种用于制造含Nb₃Sn的超导体线材的单芯线，所述单芯线包括：粉末芯，其包含含Sn的粉末；由Nb合金制成的反应管，其包含Nb和至少一个另外的合金组分X，粉末芯设置在反应管的内部；此外，在单芯线中还包含至少一个用于至少一个配合组分Pk的源，各源在单芯线中在统一的径向位置处包括一个或多个源结构；这样来选择合金组分X和配合组分Pk，即，在单芯线的反应性退火时，合金组分X和配合组分Pk能够形成析出物XPk，而来自粉末芯的Sn和来自反应管的Nb反应生成Nb₃Sn，其特征在于，粉末芯(1)设置在缓释管中，并且缓释管设置在反应管的内部。本发明提供了一种单芯线，用于基于粉末套管的含Nb₃Sn的超导体线材，通过单芯线可以进一步提高载流能力。

技术领域

本发明涉及一种用于制造含Nb₃Sn的超导体线材的单芯线。

背景技术

这种单芯线是由WO 2015/175064 A2已知的。

超导材料可以无损耗地承载电流，在不同的技术应用中可以对此加以利用，例如用于利用超导体线材圈产生强磁场。在技术应用中常用的超导材料是Nb₃Sn。为了制造含Nb₃Sn的超导体线材，通常制造成半成品线材，所述半导体线材含有Nb和Sn并且使其具有用于技术应用希望的形状，然后对其进行反应退火。此时形成超导Nb₃Sn相。对于半成品线材材，区分为不同的类型，尤其是所谓的管型半成品线材、粉末套管半成品线材，或者还有棒重组工艺(Rod-Restack-Process) 半成品线材，对于棒重组工艺例如参见US 7,585,377B2。这些制造方法和工艺的进程在反应性退火时对于不同类型的半成品线材有时是非常不同的。

含Nb₃Sn的线材的超导载流能力尤其是取决于Nb₃Sn相的组织结构。较小的平均粒度、即较精细的组织结构改善超导载流能力。为了实现较精细的组织结构，已知各种不同的措施，例如，在反应退火时较低的温度，这通过添加确定的元素例如铜来来提供辅助，由此可以降低形成Nb₃Sn相的温度。

另一种获得较精细的Nb₃Sn相组织结构的措施是所谓的内部氧化 (internaloxidation)。在内部氧化时，在热处理过程中会产生氧化析出物。所述氧化析出物在Nb₃Sn的相形成中用作成核晶种，这使得得到较精细的Nb₃Sn组织结构。此外，析出物可能在热处理过程中抑制Nb₃Sn相的晶粒成长。通过所得到的较小粒度，可以获得相应超导体线材的改善的载流能力，参见例如A.Godeke,博士论文“Performance Boundaries in Nb₃Sn”，University of Twente，恩斯赫德，荷兰(2005)， chapter 2.7。

析出物也可以用作人工钉扎中心(APC)，所述人工钉扎中心同样可以提高载流能力，参见L.R.Motowidloet et al.，Supercond.Sci. Technol.31,014002。

内部氧化例如也记载在WO 2015/175064 A2中，或记载在X.Xu et al.,Adv.Mater.2015,27,1346-1350页中，或记载在X.Xu et al., Appl.Phys.Lett.104,082602(2014)中，或记载在X.Xu,论文“Prospects for Improving the Critical CurrentDensity of Superconducting Nb3Sn Strands via Optimization of Nb3Sn Fraction,Stochiometry,and Grain Size”，The Ohio State University，chapter 5，或记载着X.XUet al.FERMILAB-CONF-16-342-TD(2016)中。