Тысячежильный сверхпроводящий

Сверхпроводимость уже не экзотика, но для высоких технологий требуются не просто сверхпроводники, а многожильные обмоточные провода длиной не менее километра и без потери сверхпроводимости на всей длине. Московские изобретатели усовершенствовали технологию серийного изготовления таких проводов. Серийный сверхпроводящий провод —это стержень из сплава ниобия с оловом, помещенный в чехол из матричного материала —обычно сплава меди путем волочения или иной пластической деформации доводят до заданного поперечного сечения. Тут —многократные промежуточные термообработки и, наконец, окончательная термообработка всего провода, при которой сверхпроводящий стержень должен прочно «привариться» к бронзовой оболочке по всей длине и бездефектно. Высокое качество далеко не всегда достигается. Во многих местах получаются непровары. Приходится вырезать дефектные участки и стыковать, например, диффузионной сваркой качественные участки.

Как видите, технология весьма сложная. Что же говорить о серийном изготовлении многометрового многожильного провода? Поскольку поверхность пучка сверхпроводящих проводников не гладкая, а вроде как с продольной накаткой, часто случается отслоение чехла от стержня, состоящего из множества проводов. Для современных магнитных систем требуются обмоточные провода длиной не менее 1000 м, каждый стык после вырезки дефектного участка отрицательно сказывается на сверхпроводимости. А.Д.Никулин с коллегами из Государственного научного центра «Всероссийский НИИ неорганических материалов им. академика А.А.Бочвара» в соединении многожильного стержня с чехлом использовали один из прием овдиффузи онной сварки. Сварщики для нежелающих свариваться разнородных металлов и сплавов применяют промежуточную прокладку из сплава, близкого и по физико-механическим свойствам, и по химическому составу к тому и другому. В качестве такого промежуточного материала взяли медь, в которую охотно дифундирует олово из стержня, состоящего из ниобийоловянных сверхпроводников, а сама медь —в наружный чехол из бронзы. Такой взаимообмен атомами и обеспечивает прочное и бездефектное соединение всех составляющих многожильный сверхпроводящий кабель. С учетом толщины сверхпроводящего жгута и толщин наружного и промежуточного чехлов, а также коэффициентов диффузии участников процесса изобретатели составили интегральное уравнение, позволяющее рассчитать технологические режимы.

Для проверки изобретенного способа изготовили отрезок 120 - жильного сверхпроводящего кабеля, каждая жила которого пронизывала бронзовую матрицу и в свою очередь состояла из 120 сверхпроводящих ниобийоловянных проводников. Матрица же через промежуточный слой из медной фольги была заключена в наружную бронзовую оболочку. При изготовлении образца все это превратилось в монолитный цилиндрик диаметром 22 мм и длиной 40 мм. На образце отфрезеровали разные уступы. Ухватившись за них с противоположных сторон, испытали изделие на срез в разных плоскостях усилием до 10 тонн. Для контроля по той же технологии изготовили образец без промежуточного медного слоя. Первый образец оказался на 20% прочнее.

Б.Александров