Tehnološki napredak i primjena na tržištu supravodljive legure niobij-titan

Amerikanci su 1950-ih počeli proučavati supravodljive legure niobij-titan, a u početku nisu bile brzo razvijene i proizvedene zbog velikih gustoća struje pri visokim poljima koja nisu dobivena. Do 1961. godine Amerikanci Ham (JK Halm) i drugi u državnoj publikaciji "Physical Review" po prvi su put izvijestili o supravodljivim legurama niobij-titan Tc. 1962. Amerikanci Berlincounrt (TG Berlincounrt) i drugi prvi su objavili supravodljive legure niobij-titan Hc2 s visokim Jc, iste godine Amerikanci Mathias (BT Mathias) u američkom patentu prijavili su prvi niobij- titanium superconducting material magnet. Od tada, materijali supravodljivih legura niobij-titan u međunarodnoj primjeni u fazi razvoja.

Niobij-titanijeve supravodljive legure jedan su od najčešće korištenih supravodljivih materijala u postojećoj supravodljivoj tehnologiji. Maseni omjer od gotovo 1:1 legura Nb-Ti ima dobru supravodljivost, kritičnu temperaturu prijelaza u supravodljivost Tc=9.5K, može raditi na temperaturi tekućeg helija, ona je u 5T (50,{{8 }} Gs) magnetsko polje, gustoća struje prijenosa Jc Veća ili jednaka 105A/cm2 (4,2K); najveća primjena polja do 10T (100,000 Gs) (4.2K). Legura također ima izvrsne performanse obrade, može se dobiti tradicionalnim postupkom taljenja, obrade i toplinske obrade supravodljivih proizvoda od žice i trake. Stoga, od 60-ih godina nakon početka istraživanja, ubrzo je ušla u industrijaliziranu proizvodnju. Sjedinjene Države u kasnim 70-ima godišnja proizvodnja dosegla je stotinu tona; Kina je 80-ih otprilike u isto vrijeme također izgradila pilot proizvodnu liniju. Većina praktičnih Nb-Ti supravodljivih materijala su jednostavne binarne legure koje sadrže 35% do 55% Nb; može se dodati nešto tantala i cirkonija za poboljšanje supravodljivih svojstava. Zbog stabilnosti supravodljivosti, Nb-Ti supravodljivi materijali obično koriste čisti bakar, čisti aluminij ili leguru bakra i nikla kao matrični materijal, ugrađen u višestruke niti kombinacije fine jezgre Nb-Ti u kompozitne višejezgrene supravodljive materijale. Supravodljiva žica može sadržavati desetke do desetke niti Nb-Ti jezgre, promjer najmanje jezgre do 1 μm. Osim toga, prema korištenju različitih prilika, ali također često moraju uvijati višežilnu žicu i transpoziciju, kako bi se postigao učinak smanjenja gubitaka i povećanja stabilnosti elektromagnetskih Nb-Ti supravodljivih materijala osnovnog procesa obrade je : elektrolučna peć za vlastitu potrošnju ili plazma peć će biti topljenje čistog titana i niobija u ingot legure, a zatim vruća ekstruzija gredice, toplo valjane i hladno vučene u šipke, toplo valjane i hladno vučene u šipke. Kroz vruće valjanje i hladno izvlačenje u šipke; zatim šipke od legure Nb-Ti umetnute u bakrenu cijev bez kisika kao osnovni materijal, složene u šipku s jednom jezgrom; i nakon nekoliko kompozitnih sklopova, prerada u višejezgrenu Nb-Ti supravodljivu žicu i traku. Materijal treba podvrgnuti višestrukoj velikoj hladnoj obradi (stopa obrade više od 90%) i niskotemperaturnoj (ispod 400 stupnjeva) toplinskoj obradi starenja, tako da supravodič dobije dovoljno učinkovito središte pričvršćivanja, kako bi se poboljšala supravodljiva svojstva supravodljivosti materijala. Zbog učinka nultog otpora supravodiča nema gubitka džula topline, a supravodiči Nb-Ti u jakom magnetskom polju mogu nositi vrlo visoku sposobnost transportne struje, tako da su supravodljivi materijali Nb-Ti posebno prikladni za primjenu u polju jake struje, jako magnetsko polje elektrotehnike. Primjeri uključuju magnete visokog polja, generatore, električne motore, proizvodnju energije magnetske tekućine, kontrolirane termonuklearne reakcije, uređaje za pohranu energije, brze magnetske levitacijske vlakove, elektromagnetski pogon za brodove i kabele za prijenos energije. Do danas, najuspješnije primjene supravodljivih materijala od legura Nb-Ti su: velike ciklotronske visokoenergetske plinske pedale s promjerom većim od 1 km i dijagnostički instrumenti za magnetsku rezonanciju koji se široko koriste u medicinskom sektoru. Iako su znanstvenici sredinom -80-ih otkrili visokotemperaturni supravodič spoja bakra i kisika koji može raditi na temperaturama tekućeg dušika (77K); međutim, supravodljivi materijali od legura Nb-Ti sa svojim jedinstvenim izvrsnim performansama obrade, dobrim niskotemperaturnim supravodljivim svojstvima, relativno niskom cijenom i desetljećima istraživanja, proizvodnje i iskustva u razvoju aplikacija, legure niobij-titan još uvijek su najvažniji praktični supravodljivi materijali na svijetu .