Способ получения медной трубы с резистивными барьерами для изготовления сверхпроводников и токонесущих элементов на их основе

 

Изобретение относится к сверхпроводникам, в частности к способу производства сверхпроводящих токонесущих элементов (СТЭ) канального типа, а также может использоваться для создания контактных соединений обмоточных проводов в крупных сверхпроводящих магнитных системах. Техническим результатом является исключение полностью энергопотерь в результате подавления "вихревых" токов в канальных элементах СТЭ. Это достигается за счет наличия в медных канальных элементах резистивных барьеров, размер которых в радиальном направлении равен толщине стенки, для чего в медной трубной заготовке протачивают пазы на глубину, равную толщине стенки, размещают в пазах пластины из разистивного сплава и высокотемпературного припоя, производят пайку заготовки в вакууме и выдавливание трубы при повышенной температуре с последующей холодной прокаткой. 1 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к области получения сверхпроводников, в частности к способу производства сверхпроводящих токонесущих элементов (СТЭ) канального типа, контактных соединений обмоточных проводов крупных сверхпроводящих магнитных систем, а также чехлов, используемых при изготовлении многожильных стабилизированных сверхпроводящих проводов.

Известен способ изготовления медных труб по технологической схеме, предусматривающей горячее выдавливание медной трубной заготовки на гидравлическом прессе, прокатку выдавленной трубы на стане ХПТ или волочение на цепном стане, свертку в бухту, бухтовое волочение на оправке, безоправочное волочение до конечного размера (Л. С. Ватрушин, В.Г.Осинцев, А.С.Козырев "Бескислородная медь", стр. 128 - 133 и 138, Москва, "Металлургия", 1982 г. ). По приведенному способу были изготовлены трубы диаметром 4 мм с толщиной стенки 0,5 мм, которые использовали в производстве СТЭ для магнитной системы "Токамак-15" (ГНЦ РФ ВНИИНМ им. академика А.А. Бочвара. Научно-технический сборник "Вопросы атомной науки и техники". Серия: Материаловедение и новые материалы, выпуск 1 (52), Москва, 1995 г., стр. 31 - 36). Изложенный способ по своему техническому решению наиболее близок к предполагаемому изобретению и может быть использован в качестве прототипа. Однако использование медных труб, получаемых по описанной выше схеме, в производстве СТЭ приводит к значительным энергетическим потерям в магнитной системе из-за возникновения "вихревых" токов, протекающих по контуру канального элемента (трубы). "Вихревые" токи возникают при работе магнитной системы в слабо или быстро меняющихся магнитных полях, а также при работе системы на постоянном токе в период ввода тока в систему и его вывода.

Целью предлагаемого способа является устранение энергетических потерь, возникающих от действия "вихревых" токов. Поставленная цель достигается тем, что в способе изготовления медной трубы, включающем выдавливание медной трубной заготовки при повышенной температуре и дальнейшую холодную деформацию до требуемого размера, в медной трубной заготовке протачивают пазы на глубину, равную толщине стенки, размещают в пазах пластины из сплава с высоким электросопротивлением, а между контактными поверхностями медной трубной заготовки и пластиной помещают элемент высокотемпературного припоя, после чего производят пайку медной трубной заготовки в вакууме, а затем ее выдавливают при температуре, которая на 100 - 150^oC ниже температуры плавления припоя. При этом температуру пайки медной трубной заготовки выбирают на 50 - 70^oC выше температуры плавления припоя, а в качестве припоя используют сплав меди с марганцем.

Сопоставительный анализ заявляемого решения с прототипом показывает, что в предлагаемом способе имеется материал резистивного барьера, который распространяется на всю толщину стенки трубной заготовки, а контактные поверхности меди и резистивного сплава разделены элементом высокотемпературного припоя.

Пример конкретного выполнения.

Предлагаемый способ изготовления медной трубы с резистивными барьерами реализован следующим образом.

В цилиндрической заготовке диаметром 100 мм и длиной 250 мм из меди марки МВЭ с низким электросопротивлением сверлили сквозное осевое отверстие диаметром 20 мм. Затем ее обтачивали по наружной поверхности до диаметра 98 мм и разрезали вдоль осевой плоскости дисковой фрезой на две половины. Каждую из двух половин фрезеровали торцевой фрезой в плоскости разъема на толщину 2 мм.

Из полосы резистивного сплава марки МН-19 толщиной 4,2 мм вырезали два прямоугольника размером 40 x 250 мм. Аналогичного размера вырезали 4 элемента высокотемпературного припоя толщиной 0,3 мм, являющегося сплавом медь-марганец с температурой плавления 870^oC. Медные полуцилиндры, полосы резистивного сплава и припоя после обезжиривания и осветления в водном растворе азотной кислоты собирали таким образом, чтобы между медью и резистивным сплавом находился высокотемпературный припой.

Собранную трубную заготовку закрепляли струбциной, а затем нагревали в вакууме по следующему режиму: - остаточное давление в печи - 10^-4 мм рт.ст.

- температура пайки - 920^oC - выдержка при данной температуре - 3 мин.

Паяную трубную заготовку нагревали до температуры 700 + 20^oC, выдерживали при этой температуре 1,0 ч и выдавливали на гидравлическом прессе трубу размером ⊘ 32 x 6 мм, а затем прокатывали на стане ХПТР до размера ⊘ 30 x 5,5 мм.

Технический результат.

Использование предлагаемого способа получения медной трубы с резистивными барьерами для изготовления сверхпроводников и токонесущих элементов на их основе по сравнению с существующим позволяет исключить энергетические потери, вызываемые прохождением "вихревых" токов.

Формула изобретения

1. Способ получения медной трубы с резистивными барьерами для изготовления сверхпроводников и токонесущих элементов на их основе, включающий выдавливание медной трубной заготовки при повышенной температуре и дальнейшую холодную деформацию до требуемого размера, отличающийся тем, что в медной трубной заготовке протачивают пазы на глубину, равную толщине стенки, размещают в пазах пластины из сплава с высоким электросопротивлением, а между контактными поверхностями медной трубной заготовки и пластиной помещают элемент высокотемпературного припоя, после чего производят пайку медной трубной заготовки в вакууме, а затем ее выдавливают при температуре, которая на 100 - 150^oC ниже температуры плавления припоя.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что температуру пайки выбирают на 50 - 70^oC выше температуры плавления припоя, а в качестве припоя используют сплав меди с марганцем.