Структура и свойства композитов на основе Nb3Sn с внутренними источниками олова в зависимости от дизайна, легирования и режима диффузионного отжига

Е.Н. Попова, И.Л. Дерягина, Е.Г. Валова-Захаревская

Метод внутреннего источника Sn позволяет получать самую высокую токонесущую способность в сверхпроводниках на основе Nb3Sn, что привлекает к ним особое внимание, в частности, в связи с созданием Большого Адронного Коллайдера. В работе выявлены факторы, позволяющие существенно повысить критическую плотность тока. Это оптимальное количество Nb волокон в проводниках с распределенными источниками Sn, легирование медной матрицы Mn, замена части стабилизирующей меди композитом Cu-Nb, подбор режимов отжига, обеспечивающих минимальные равномерные размеры равноосных зерен, уменьшение доли столбчатых зерен и приближение состава к стехиометрии. 

 

 

Изломы Nb волокон. Сплошными линиями обведены зоны столбчатых зерен; пунктиром - крупные равноосные зерна: а – оптимальная структура, самая высокая Jc (2280 А/мм2) в образце с легированной Mn матрицей и упрочнением оболочки Cu-Nb; б - без Mn и Cu-Nb, структура неравномерная, Jc = 2023 А/мм2; с – увеличено количество Nb волокон, введена дополнительная 4ая ступень отжига – максимум столбчатых и крупных зерен, минимальная Jc (850 А/мм2).

 

(Лаборатория прецизионных сплавов и интерметаллидов ИФМ УрО РАН; авторы: И.Л. Дерягина, к.т.н.; Е.Н. Попова, д.т.н.; Е.Г. Валова-Захаревская, асп.; Результаты опубликованы в ФММ (2016), IEEE Trans. Appl. Supercond. (2016). Работа доложена на Европейской конференции по прокладной сверхпроводимости – EUCAS2015, Франция, Лион. Работа выполнена в центре коллективного пользования электронной микроскопии ИФМ УрО РАН в рамках государственной программы по теме «Кристалл» №01201463333 при частичной поддержке УрО РАН (проект № 15-17-2-11).)

 

Полный список публикаций по представляемой работе:

  1. I. Deryagina, E. Popova, E. Patrakov, E. Valova-Zaharevskaya. Effect of diffusion annealing and design of Internal Tin wires on the structure and morphology of superconducting Nb3Sn layers // IEEE Trans. Appl. Supercond., 26, No. 2, 6000706 (2016).
  2. Е.Н. Попова, И.Л. Дерягина, Е.Г. Валова-Захаревская, Е.И. Патраков. Влияние режимов отжига на структуру сверхпроводящих слоев Nb3Sn в композитах с внутренними источниками олова // ФММ, 117, № 10, 1063–1072 (2016).