[发明专利]用于Nb3Sn超导线材的成品导体装置和用于制造用于Nb3Sn超导线材的子元件的方法

说明书

总之，本发明建议，在根据RRP原理制造Nb3Sn超导线材(33)时使用这样的成品导体装置(20；50)，在其中六边形RRP子元件(1a；60a)被组合成横截面近似为圆形的束并且与填充元件(18a‑18c)一起设置在内外均为圆形的外管(19；52)中。填充元件(18a‑18c)向内部形成用于贴靠在六边形子元件(1a；60a)上的锯齿轮廓(25)并且向外部形成用于直接或间接贴靠在外管上的圆形轮廓(24)。由此，在成品导体装置(20、50)的横截面减小的成型过程中，子元件(1a、60a)的不均匀变形、尤其是压扁被最小化。在制造RRP子元件(1；60)时本发明建议，在横截面减小的成型之前，为其制造外部为六边形并且内部为圆形的护套结构(9)，将子元件(1；60)的其余部件插入该护套结构中，尤其是六边形含Nb棒元件(4)的环形布置结构，其在外部被外部基质(7、61)包围并且在内部被内部基质(3)包围。在随后的子元件(1；60)的横截面减小的成型过程中，再次最小化不均匀变形、尤其是方位角材料重新分布。总体而言，可实现具有高超导载流能力的Nb3Sn超导线材(33)，其在常导区域中的Sn污染风险被最小化，从而在失超情况下具有良好的保护功能。

技术领域

本发明涉及一种用于Nb3Sn超导线材的成品导体装置(Fertigleiter-Anordnung)，包括：

-多个相互贴靠的子元件，它们分别包含Nb和Sn并且分别在外横截面中构造为六边形，和

-包含Cu并且包围相互贴靠的子元件的外部结构，该外部结构在外横截面中构造为圆形，

所述子元件分别构造有

-含Sn芯，

-包含Cu并且包围含Sn芯的内部基质，

-相互贴靠的含Nb棒元件区域，所述含Nb棒元件分别在外横截面中构造为六边形，尤其是含Nb棒元件分别构造有含Nb芯丝和含Cu丝套，

-包含Cu并且包围含Nb棒元件区域的外部基质。

背景技术

这种成品导体装置例如从US 7,585,377 B2中已知。

超导材料在实践中可在几乎没有欧姆损耗的情况下传输电流并且例如用于建造可产生特别大的磁场强度的磁线圈。

Nb3Sn是一种重要的超导材料，尤其是用于建造磁线圈的材料。由于Nb3Sn不能塑性变形，因此为了制造Nb3Sn超导线材，通常首先制造预导体(Vorleiter)，其包含Nb和Sn，通常以Cu作为基质材料。前导体通过横截面变细成型和捆扎被加工成成品导体。这种成品导体通常会再次经受横截面变细成型，然后被制成希望的几何形状，例如通过绕制线圈。然后在反应热处理中产生超导Nb3Sn相，由此由成品导体生产出成品Nb3Sn超导线材。因此，Nb3Sn超导线材的制造是多阶段且总体很困难的过程。在此已开发出多种路线，它们在操作过程和与成品Nb3Sn超导线材质量相关的反应方面具有相当大的差异。

在所谓的青铜路线(Bronze-Route)中，通过青铜基质在前导体中提供Sn，其应与前导体的Nb反应。青铜路线相对容易实施，但青铜基质的Sn含量限制了Nb3Sn相的形成。

在“内部锡”(Internes Zinn)路线中，锡源通常设置在前导体的中央，在反应热处理中，来自芯的Sn穿过铜基质与前导体的Nb发生反应。在根据“管中粉末”(Powder inTube，简称PIT)的操作过程中，含Sn粉末设置在由Nb或Nb合金制成的管内。将填充的Nb管置于含Cu的护套中，该护套可制成六边形外横截面，由此获得PIT元件。外横截面为六边形的PIT元件被拉伸和捆扎并且可被填充元件包围，这些填充元件在外部呈圆弧形并且在内部具有与六边形PIT元件相对应的轮廓并且设置在Cu-稳定包管中。在反应热处理中，PIT芯中的Sn直接与包覆的Nb管发生反应。例如EP 3062359 B1描述了一种典型的PIT过程。EP2779258 B1描述了一种类似的操作过程。