русский     український   english

 
НДРМ

 Відомо, що функціональні властивості надпровідників на основі сплаву NbTi визначаються в основному його структурно-фазовим станом: характером структури і розміром зерен (субзерен), об'ємним змістом, розміром і морфологією вторинних фазових виділень [1]. Підвищення токонесучої здатності надпровідника може бути досягнуте застосуванням на стадіях його переділу від злитка до дроту різних методів дії: легування, холодної деформації, термообробки, опромінювання і інших процесів, а також шляхом оптимізації їх режимів. Традиційний спосіб обробки надпровідного сплаву NbTi заснований на створенні у ньому дрібнодисперстних структурних неоднорідностей і на тому факті, що виділення α-Ti є найбільш ефективними центрами пінінга[2-4]. Тому всі стадії обробки повинні служити меті формування однорідної субмікрокристалічної або наноструктури на кінцевому діаметрі дроту.

Холодна деформація вважається основним інструментом при отриманні такої структури. Проте її традиційні методи, такі як екструзія, плющення і волочіння, через свої технологічні особливості не завжди дозволяють накопичувати необхідний ступінь деформації для досягнення бажаного результату. В той же час є процеси обробки металів тиском, які дають можливість реалізувати цю умову без зміни первинних форми і розмірів заготівки [5]. Одним з них є рівноканальне кутове пресування (РККП) [6]. Вказаний спосіб інтенсивної пластичної деформації заснований на продавлюванні заготівки через два рівних по перетину, однакових з перетином заготівки і пересічних між собою під кутом 2θ = 90˚ що деформують каналу. Йому властиві високі ступені деформації (е >1 ), рівень силового режиму і тепловий ефект саморозігрівання заготівки. Ефективним відносно перетворення структури сплаву є розроблений в ДОНФТІ НАН України новий метод рівноканального багатокутового пресування (РКБКП), такий, що володіє рядом технологічних переваг в порівнянні з РККП [7]. Суть РКБКП полягає в реалізації дробового режиму деформації в декількох послідовних зонах зрушення при кутах перетину деформуючих каналів θ від 60˚ і більш.

У данній роботі викладені результати застосування методу РКБКП у поєднанні з традиційними методами пластичної деформації і термообробки з метою підвищення токонесучої здатності отримуваних при цьому надпровідних виробів.

Експеримент

Як початкові заготівки використовували біметалічні прутки сплаву Nb + 60 ат. % Ti (60Т)  в мідній матриці, виготовлені гарячим пресуванням при 750 ˚С. Сплав мав двофазний склад, β- твердий розчин, з ОЦК гратами при малій об'ємній частці (~ 1 %) гексогональної α-фази.

Прутки зі сплаву 60Т діаметром 15 мм і завдовжки 80 мм піддавали рівноканальному багатокутовому пресуванню без зміни перетину заготівки на лабораторній установці, змонтованій на базі гідравлічного преса зусиллям 2,5МН. Деформуючий блок установки для РКБКП (рис. 1) був контейнером з набором товстостінних робочих і калібруючих втулок, розміщених і зафіксованих в корпусній обоймі, підібганих і таких, що скріпляють один з одним за допомогою шпильок. Контейнер і втулки утворювали чотири робочих пересічних канали однакового за розміром перетину з половинними кутами перетину  θ₁ = θ₃ = 80˚и θ₂ = 70˚. 

             Рис.1  Канал деформуючого блоку установки для РКБКП.

         РКБКП здійснювали при кімнатній температурі по схемі «заготівка за заготівкою» або «фальш-заготівка за заготівкою» із ступенем деформації за прохід е1 = 0,82. Величину деформації за цикл визначали по формулі:

,

де θ - половинний кут перетину каналів, а накопичену деформацію як  е= N·е₁,  де N - число циклів. Калібруюча втулка створювала можливість реалізації багатоциклової обробки по вищезгаданій схемі і забезпечувала  протитиск, сприяюче підвищенню рівномірності деформації і опрацьовування структури. Тиск пресування складав 600...800 Мпа.

Включення РКБКП в схему обробки надпровідного сплаву 60Т приводить до формування достатньо однорідної нанокристалічної структури, забезпечуючи високу дисперсність і рівномірність розподілу виділень α-фази. Внаслідок чого поліпшуються механічні властивості і значно підвищується щільність критичного струму надпровідного дроту, виготовленого з даного сплаву.