فرآیند تهیه آلیاژ نیوبیم{0}}تیتانیوم ابررسانا:
ذوب آلیاژ: نسبت بهینه حاوی 46% تا 50% Ti (بر حسب جرم) است.
مواد تثبیت کننده روکش: رشته های NbTi در اکسیژن بسیار رسانا-مس آزاد یا آلومینیوم با خلوص بالا- تعبیه شده است.
طراحی کامپوزیت چند هسته ای: بر اساس پارامترهای مورد نیاز سیم ابررسانای تمام شده طراحی شده است.
مزایا و ویژگی های آلیاژ ابررسانای نیوبیم{0}}تیتانیوم:
پلاستیسیته پردازش عالی: سیم های کامپوزیت چند هسته ای را می توان از طریق فرآیندهای ذوب سنتی تولید کرد.
استحکام مکانیکی بالا: استحکام تسلیم نزدیک به فولاد است.
هزینه کم: هزینه های مواد اولیه و ساخت بسیار کمتر از سایر مواد ابررسانا است.
عملکرد پردازش آلیاژ ابررسانای نیوبیم{0}}تیتانیوم
آلیاژهای ابررسانای نیوبیم{0}}تیتانیوم قابلیت ماشینکاری بسیار خوبی از خود نشان می دهند و مزیت اصلی آنها در انعطاف پذیری پردازشی برتر آنهاست. آنها را می توان در سیم ها و نوارهای ابررسانا با استفاده از فرآیندهای ذوب، ماشینکاری و عملیات حرارتی سنتی تولید کرد و نیازهای تولید صنعتی در مقیاس بزرگ را برآورده کرد.
ماشینکاری عالی: آلیاژهای ابررسانای نیوبیم{0}}تیتانیوم دارای انعطاف پذیری پردازشی عالی هستند، که آنها را قادر می سازد تا با استفاده از فرآیندهای ذوب، ماشینکاری و عملیات حرارتی به شکل سیم ها و نوارهای ابررسانا تولید شوند. این ماشینکاری برتر آنها را به انتخابی ایدهآل برای-تولید صنعتی در مقیاس بزرگ مواد ابررسانا تبدیل میکند.
فرآیندهای کار سرد و عملیات حرارتی: در حین پردازش، آلیاژهای ابررسانا نیوبیم{0}}تیتانیوم به چندین فرآیند سرد کاری بزرگ و عملیات حرارتی با دمای پایین- برای دستیابی به مراکز پینینگ مؤثر کافی نیاز دارند و در نتیجه عملکرد مواد ابررسانا را بهبود میبخشند. افزایش کاهش مساحت در حین کار سرد باعث کاهش عرض زیر باند و افزایش چگالی زیر باند می شود و در نتیجه چگالی جریان بحرانی را افزایش می دهد.
تهیه مواد مرکب چند هسته ای: برای اطمینان از پایداری ابررسانا، معمولاً از آلیاژهای مس خالص، آلومینیوم خالص یا مس{1} نیکل به عنوان ماده ماتریس استفاده می شود که چندین رشته از هسته های ریز Nb-Ti را برای تشکیل مواد ابررسانای چند هسته ای ترکیب می کند. این ساختار کامپوزیتی چند هسته ای به طور قابل توجهی قابلیت انتقال جریان و پایداری الکترومغناطیسی مواد ابررسانا را بهبود می بخشد.
مزایای پردازش آلیاژهای سه تایی: بر اساس آلیاژهای ابررسانای نیوبیم-تیتانیوم، آلیاژهای سه تایی که با افزودن عناصری مانند تانتالم و زیرکونیوم (مثلاً Nb-Ti-Ta) تشکیل میشوند عملکرد پردازش بهتری دارند. حتی با کاهش 99 درصدی مساحت، نیازی به بازپخت میانی نیست. این امر فناوری پردازش را ساده تر می کند و راندمان تولید را بهبود می بخشد.
تشکیل آلیاژهای ابررسانای نیوبیم{0}}تیتانیوم
پردازش آلیاژهای ابررسانای نیوبیم{0}}تیتانیوم یک فرآیند صنعتی بسیار استاندارد و چند مرحلهای است که شمشهای آلیاژ خام را به سیمهای ابررسانا با کارایی بالا-تبدیل میکند. هدف اصلی دستیابی به توزیع یکنواخت، پوشش پایدار و چگالی جریان بحرانی عالی رشته های NbTi است. مراحل مشخص به شرح زیر است:
1. ذوب آلیاژ و ریختهگری شمش: با استفاده از ذوب قوس خلاء (VAR) یا ذوب پرتو الکترونی (EBM)، فلزات نیوبیوم (Nb) با خلوص بالا (Nb) و تیتانیوم (Ti) دقیقاً با نسبت جرمی 46% تا 50% Ti در خلاء بالا ذوب میشوند. فرآیند ذوب باید 3 تا 5 بار تکرار شود تا جداسازی اجزا از بین برود و یک شمش آلیاژ NbTi همگن و متراکم به دست آید. در طول این مرحله، محتوای عناصر بینابینی مانند اکسیژن، نیتروژن و کربن به شدت کنترل می شود تا از تأثیرگذاری بر عملکرد ابررسانا جلوگیری شود.
2. کار گرم و آماده سازی شمش: شمش گرم-اکسترود شده یا داغ-در دماهای بالا (تقریباً 1200-1000 درجه) آهنگری می شود تا به صورت پلاستیکی تغییر شکل دهد، ساختار ریخته گری شده را شکسته و دانه ها را برای بدست آوردن میله ها یا شمش هایی با قطر یکنواخت تصفیه می کند. این مرحله به طور قابل توجهی انعطاف پذیری و یکنواختی مکانیکی مواد را بهبود می بخشد و پایه ای را برای کار سرد بعدی ایجاد می کند.
3. پوشش و مونتاژ لایه مانع: نوار NbTi با مس آزاد اکسیژن (OFC) یا آلومینیوم با خلوص بالا- به عنوان یک ماده روکش تثبیت کننده ترکیب می شود. به طور همزمان، یک لایه مانع نیوبیم (Nb) از قبل روی سطح بیرونی نوار NbTi قرار میگیرد. این لایه مانع از تشکیل ترکیبات بین فلزی شکننده (مانند TiCu4) بین NbTi و مس در دماهای بالا جلوگیری می کند و از شکستن هسته در طول کشیدن سیم جلوگیری می کند. پس از مونتاژ، در یک روکش فولادی مهر و موم می شود و ساختار کامپوزیت سه لایه "NbTi–Nb–Cu" را تشکیل می دهد{8}} طراحی کامپوزیت چند هسته ای و اکستروژن داغ: بر اساس قطر سیم هدف، نسبت مس (Cu/NbTi) و چیدمان میله های هسته چندگانه الزامی است. کنار هم-و دوباره در یک غلاف بیرونی برای اکستروژن داغ محصور میشود و یک ترکیب چند هستهای حاوی صدها تا هزاران رشته NbTi را تشکیل میدهد. این فرآیند به توزیع یکنواخت رشته و اتصال سطحی محکم دست می یابد.
5. کشش سرد و بازپخت میانی: از طریق چندین پاس کشش سرد (کاهش قطر از طریق قالب ها در دمای اتاق)، کامپوزیت به تدریج به سیم های ریز کشیده می شود (قطرهای کمتر از 0.1-0.5 میلی متر). کاهش سطح در هر گذر می تواند به 10٪ تا 20٪ برسد و نرخ کل تغییر شکل می تواند از 90٪ تجاوز کند. پس از ترسیم، برای رسوب دادن مراکز پینینگ در مقیاس نانو، افزایش چگالی جریان بحرانی (Jc)، و حذف سخت شدن کار، بازپخت در دمای پایین (تقریباً 600-700 درجه، چندین ساعت) مورد نیاز است.
6. عملیات حرارتی نهایی و شکل دهی پس از ترسیم، یک فرآیند بازپخت نهایی (معمولاً در 500-600 درجه) برای تثبیت ریزساختار و بهینه سازی ساختار فاز ابررسانا انجام می شود. متعاقباً می توان برای ایجاد فرم محصول نهایی مناسب برای آهن ربا یا کابل، رشته، قیطان یا شکل دادن هادی توخالی انجام داد. کل فرآیند نیازی به تکنیکهای رسوبگذاری پیچیده مورد نیاز برای ابررسانایی{5}در دمای بالا ندارد و بسیار مقیاسپذیر است.
سوالات متداول
01. آیا می توانید پارامترهای دقیقی برای پردازش آلیاژهای ابررسانای نیوبیم{1}}تیتانیوم ارائه دهید؟
روش ذوب: ذوب قوس خلاء (VAR) یا ذوب پرتو الکترونی (EBM)
ترکیب آلیاژ: محتوای تیتانیوم (Ti) 46٪ - 50٪ (کسر جرمی)، عیار معمولی NbTi47 (Ti 47٪) است.
کنترل اتمسفر: محیط خلاء بالا (<10⁻³ Pa) or high-purity argon protection, strictly controlling the content of interstitial elements such as oxygen, nitrogen, and carbon (total impurities < 50 ppm)
تعداد دفعات ذوب: 3-5 ذوب مجدد برای حذف جداسازی ترکیبی و به دست آوردن شمش متراکم و یکنواخت.
02. قیمت بازار آلیاژ ابررسانای نیوبیم-تیتانیوم چقدر است؟
03. مشخصات عملکرد سیمهای ابررسانای نیوبیم{1}}تیتانیوم که تولید میکنید چیست؟
قطر سیم: باید در محدوده 3-8 میکرومتر کنترل شود. شتاب دهنده های بزرگ (مانند LHC) از رشته های زیر 5 میکرومتر برای افزایش چگالی جریان بحرانی استفاده کرده اند.
چگالی جریان بحرانی (Jc): تحت میدان مغناطیسی 4.2 K و 8 T، Jc باید به طور پایدار به 6-8 kA/mm² برسد (مقدار نرمال شده در ناحیه غیر مسی)، با تغییرات دستهای{5} تا- کمتر از ± 5%.
نسبت مس (Cu/NbTi): محدوده معمولی 2-5 (نسبت حجمی) است که باید الزامات تعادل برای تثبیت و هدایت حرارتی در استاندارد IEC 61788-5 را برآورده کند.
تحمل قطر سیم: برای اطمینان از یکنواختی سیم پیچ آهنربا و توزیع تنش مکانیکی، تحمل قطر سیم نهایی باید در ± 1٪ کنترل شود.
04. آیا محصولات شما مطابق با استانداردهای بین المللی است؟
EC 61788-5:2013: روش اندازهگیری نسبت مس (RCu,m) سیمهای ابررسانا، آزمایش خاصیت کششی (ASTM B899) و تلورانسهای ابعادی را که با مبنای قانونی پذیرش مطابقت دارد، مشخص میکند.
ASTM B899: شرایط مکانیکی (استحکام کششی، ازدیاد طول) را برای بیلتها، میلهها و سیمهای نیوبیم{1}}آلیاژ تیتانیوم برآورده میکند.
ISO 9001: ما دارای گواهینامه ISO 9001 هستیم و مستندات کامل ردیابی دسته ای (شماره کوره ذوب، پاس کشش، رکورد بازپخت) را ارائه می دهیم.
تگ های محبوب: نیوبیم-آلیاژ ابررسانا تیتانیوم، نیوبیم چین-تولید کنندگان، تامین کنندگان، کارخانه آلیاژ ابررسانا تیتانیوم
