Справочник по конструкционным материалам (998983), страница 86
Текст из файла (страница 86)
Критические характеристики сплавов зависят от механической и термической обработки сплавов, а также от наличия примесей н легирующих элементов. Для систематизации сверхпроводящих соединений нх классифицируют по группам с однотипными кристаллическими структурами, поскольку этот фактор является одним нз фундаментальных. Известные сверхпроводящие соединения принадлежат более чем к пятидесяти структурным типам.
Наиболее высокими сверхпроводящими характеристиками обладают соединения со структурой типа А15, В 1, С15, С14, фазы Шеврелл. Таблица 1.9. Крнтнчеенне характеристики ненетерых еееяннепнй ее етрунтурей типе АЫ 1Щ В табл. 7.9 приведены критические характеристики некоторых сверхпроводящих интерметаллических соединений со структурой типа А15. В этом классе материалов находятся все сверхпроводники с рекордным значением г,. В соединениях со структурой типа А15 наблюдаются аномалии в температурной зависимости электропроводности н магнитной восприимчивости.
У многих соединений, например Чз31, Чзба, ХЬзБп, происходит низкотемпературный фазовый переход мартенситного типа. Соединения ХЬзба, ХЬзбе и ХЬзА! в сверхпроводящем состоянии с высокой критической температурой являются метастабильными, и именно с метастабильностью этих соединений связывается высокое значение г,. Промышленное применение нашли сплавы ХЬзЗп и Чзба. Кристаллическую структуру типа В1(ХаС1) имеют бориды, ингриды, карбиды н гидриды переходных металлов 1ЦА-Ч1А подгрупп Периодической системы элементов. В этом классе материалов находятся сверхпроводящие соединения с самой высокой температурой плавления. Наивысшие значения г, у карбидов и нитридов ЧА н Ч1А подгрупп.
Как правило, этн соединения гомогенны в широких областях концентрации, причем максимальное значение г, соответствует стехиометрнческому составу, при отклонении от которого наблюдается резкое падение г,. Из тройных соединений этого класса наибольший интерес вызывают карбонитриды ниобия ХЬХ,С~,. Максимальные значенив хаРактеРистик соответствУют составУ ХЬХе7Сез (г, -255 С; 3,2 (О)=16 Тл; 1е 2 д=В 10 А/м ). Критическая плотность тока сверхпроводящих материалов на основе карбоннтридов ннобня превосходится, остальных известных сверхпроводннков.
487 Критические характеристики некоторых соединений со структурой тица В1 приведены в табл. 7.10. Табаща 7. 1О. Критические характеристики иекетерых ееелииеинй ее етруктурей типа В1 [401 Соединения типа фаз Лавеса состава АВз с плотноупакованной кубической структурой типа С15 (МяСиз) и гексагонвльной структурой тип» С14 (М8Епз) различаются разной последовательностью чередования одинаковых слоев атомов компонентов А и В, Плотиейшая упаковка реализуется прн отношении радиусов г„/гв = Л/6. В образовании сверхпроводящих фаз Лавеса участвуют практически все переходные металлы (за исключением ниобия) и отсутствуют фазы с участием бора, углерода, азота, фосфора, что свидетельствует о металлическом характере связи в эгих фазах.
Максимальное значение г, для фаз Лавеса достигается при стехнометрическом составе. Температуры пере~ода в сверхпроводящее состояние для некоторых фаз Лавеса приведены в табл. 7.11. Таблаяа 7.П. Температура иевехеяа фаз Лавееа в еверхиреведащее ееетеяиие 1Щ Фазы Шевреля — кристаллические структуры тройных халькогенидов переходных металлов. Для этих фаз характерно существование сверхпроводимости и антнферрома.- нетизма; каждый тип упорядочения может предшествовать другому при охлаждении образца. В соединении РЬМо48а была установлена критическая температура -258 С и рекордное значение критического поля В,з 60 Тл.
Из соединения РЬМо684 можно делать как пленки, так и проволоку. Перспективными материалами являются сверхпроводящие металлические стекла, которые получают быстрой закалкой из жидкого состояния. Эти материалы обладаот высокой прочностью и определенной степенью деформируемости. Максимальная г, = -2б9 С получена для металл~~вских стекол состава (Мо„дКее з)аеРюВ,О. Крупномасштабное применение сверхпроводимости связано с уменьшением массы и размеров магнитных систем, уменьшением энергетических затрат при получении магнитных полей высокой напряженности.
Термоядерный синтез, МГД-генераторы, индуктивные накопители энергии, генераторы н двигатели переменного и постоянного тока, трансформаторы, линии электропередач постоянного и переменного тока, высокоскоростные поезда, обогащение руд — далеко не полный перечень областей возможного использования сверхпроводящих материалов. 488 Сверхпроводящие изделия (соленоиды, кабели), изготовленные из сверхпроводящих проводов, имеют более низкие критические токи, чем проволоки, использованные для их изготовления.
Это явление получило название деградации. Допустимое значение рабочего тока в сверхпроводящем изделии зависит от потерь энергии в сверхпроводящих проводах, Это гистерезнсные потери в сверхпроводящих волокнах; потери, вызванные собственным магнигным полем проволок; вихревые потери в жиле, вызванные индуцированными токами между проволоками и др. Энергетические потери приводят к тепловыделениям в сверхпроводнике, и, если температура поднимается выше критической, в сверхпроводннке возникает участок нормальной фазы, который при недостаточном теплоотводе может привести к переходу всего изделия в нормальное состояние.
Дпя предотвращения разрушения сверхпроводимости вследствие тецловыделений тонкие сверхпроводящие нити располагают в матрице из нормального металла (чаще всего меди), обладающего высокой электрической проводимосп,ю и теплопроводностью. Дпя больших систем обмотки изготовляют с охлаждающими каналами, обеспечивающими отвод теплоты от проводов через металл-проводник.
Таблица 7.!2. Сверкиреведвщий скрученный миегожильиый Провед из силявя НТ-50 1151 !с А 1е !О Коозффиои- яоямк еЯ~ Шаг скрутки, мм Тип проводя яриа=5Тл провода, мм 40-200 35; 55; 6! 30-50 60-1300 (1,1-1,5) 25 30-50 (1,1-1,5) 30-160 90-130 85-1! О 100-130 90-140 360-560 250-310 80-100 (1,1 -1,6) (1,3- 1,6) (1,3- 1,7) (1,1-1,7) (1,1-1,4) (1,2-1,4) (1,3-1,7) ЗО 25 25 10 20 10 240-250 50 40 50 40 40 40 70 10 10 10 5 !О 10 Таблица 7. 13. Миегакильиыя сверкироводящие модули и фольга ия основе силявв НТ 50 115! 2 Критическая плотность токад без внешнего магнитного поля, А/и, В табл.
7.12 и 7.13 приведены основные характеристики типовых многожильных сверхпроводящих проводов и модулей на основе ниобий-титанового сплава НТ-50, выпускаемых серийно в промышленных условиях и изготовляемых методом совместной деформации сверхпроводников с матрицей. Указанные многожильные провода и шины используют для изготовления большого числа сверхпроводящих магнитных систем. В табл. 7.14 приведены характеристики сверхпроводящих шии, полученных методом гальванического сращивания медью сверхпроводящих проводов, а в табл. 7,15 — различных многожильных проводов на основе Иьз Зп н изба, полученных по бронзовой технологии.
ПНТ-0,5-37, ПНТ-0,7-37 и т, п ПНТ-О,5-24, ПНТ-0,7-24 и т. и ПНТ-0,45-121 ПНТ«0,45-168 ПНТ-0,45-199 ПНТ-0,5-1 045 ПНТ-1,0-1 045 ПНТ-О,85-З 025 ПНТ-0,33-1 0,5; 0,7; 0,85; 1,0; 1,2; 1,5 0,5; 0,7; 0,85; 1,0; 1,2; 1,5 0,45 0,45 0,45 0,50 1,О 0,85 о,зз 24; 37;48; 55; 61 121 168 199 1045 ! 045 3 025 1 7.3. Резиетивные материалы Материалом высокого электрического сопротивления (резистивным) называют проводниковый материал с удельным электрическим сопротивлением при нормальных ус-б ловиях не менее О,З 10 Ом м. По области применения резистивные материалы разделяют на три основные группы: 1) материалы для резисторов (медные, медно-никелевые, никелевые, никель-хромовые; пленочные, проволочные, углеродистые), 2) материалы для термоэлектродов термопар и удлиняющих проводов (сплавы на основе %, Р1 систем, Си-%, Р1 — КЬ, %-Ке; неметаллические порошковые материалы) и 3) материалы для нагревателей (сплавы на основе систем % — Сг, Ре — Сг-А1, порошковые керамические материалы).
В зависимости от области применения к резистивным материалам предъявляют дополнительные требования, например, по температурному коэффициенту электрического сопротивления а, жаростойкости и др. Материалы для резисторов (резистивиые материалы общего назначения). Основные требования к материалам для резисторов: низкий температурный коэффициент электрического сопротивления, низкая термоэлектродвижущая сила в паре с медью, высокая стабильность электрического сопротивления во времени. Различают сплавы для проволочных, ленточных резисторов (технических и прецизионных) и материалы для непроволочных резисторов (пленочные, углеродистые).
Резистивные материалы общего назначения широко используют в приборостроении, электротехнике для изготовления технических резисторов (регулирующие и пусковые реостаты, нагрузочные элементы), для прецизионных резисторов (образцовые сопротивления, различные элементы электроизмерительных приборов, катушки сопротивления, шунты, обмотки потенциометров). Сплавы для проволочных резисторов. Для технических резисторов основными являются сплавы иа основе системы Си-% (сплав МН16, мельхиор МН19, нейзиль- бер МНЦ 15-20); для прецизионных резисторов — сплавы на медной основе (манганин МНМц 3-12, МНМцАЖ 3-12-0,3-0,3, константан МНМц 40-1,5) и сплавы на никелевой основе (Х20Н80-ВИ, 80ХЮД-ВИ, Х15Н60, ЭП277-ВИ).
Для изготовления высокоточных прецизионных сопротивлений используют резистивные сплавы на основе благородных металлов (Аи, Ая, Р1, Рд), составы и свойства которых приведены в 1131. Промышленность изготовляет резистивную стандартную проволоку: холоднодеформированную из сплава нейзильбер МНЦ 15-20 диаметром 0,10-5,0 мм в мягком, полутвердом и твердом состоянии; из сплава манганин МНМц 3-12 в твердом состоянии диаметром 0,020-6,0 мм и из сплавов Мнмц 3-12 и МнмцАЖ 3-12-0,3-0,3 в мягком состоянии диаметром 0,05-6,0 мм (ГОСТ 10155 — 75); холоднотянутую константановую неизолированную проволоку нз сплава МНМц 40-1,5 диаметром 0,020 — 0,09 мм в твердом состоянии и диаметром 0,09-5,00 в мягком состоянии о для работы при температуре не выше 500 С.
Свойства резистивной проволоки из медно-никелевых сплавов приведены в табл. 7.16, а сплавов на никелевой основе— в табл. 7.17. Таблица 7.16. Свойства нревелекн нз медке-никелевых сялавев о„МПв, не менее Состояние мате- риале Днвметр про- волоки, мм р 10,0м м Марка сплава Нейзильбер МНЦ 15-20 0,6-1,0 1,1 -5,0 Полутаердое 441 441 686-1О78 686-1078 686-1078 539 450-650 450-650 Коистантан МНМц 40-1,5 0,465 0,465 0,1-0,45 0,5-5,0 15 20 0,02-5,0 Твердое 0,490 650 0,480 Манганин МНМц 3-12 0,05-0,09 Мягкое Твердое 110 0,480 0,480 0,02-0,04 0,05-6,0 0,470 МНМцАЖ 3-12-0,3-0,3 0,1-6,0 Таблица 7.17. Свойства салаева на никелевой есневе для резисторов н тензерезнстерев (ГОСТ $$03-$9)!311 Интервал рабочих температур, С а 10В вС ' р 10,Ом м -60...
150 -60... 150 И 14 15 14 1 100-1 300 1,30-1,40 1,50-1,60 850-950 ) 1200 10-18 >18 -70...300 -196...430 Х2ОН75Ю-ВИ НМ23ХЮ-ИЛ 14 12 Для малогабаритных резистнвных элементов в приборах используют промышленную стандартную проволоку (наитончайшую диаметром 0,009 — 0,09 мм и тончайшую диаметром 0,09-0,4 мм) из прецизионных никельхромовых сплавов Х20НЗО-ВИ, НЗОХЮД-ВИ, Х20НЗО, ЭН277-ВИ. Проволоку поставляют в отожженном состоянии. ЭП277-ВИ НЗОХЮД-ВИ Х15Н60 Х20НЗО, Х20НЗО-ВИ Н63ГХ+ Оа НМ10ХС НМ2ОЮФ + Ое Х2ОН73ЮМ-ВИ НМ10ХЮ + Ое НМ23ЮФ-ВИ Х21Ю5ФМ-ВИ 1,29-1,40 1,28-1,35 1,09-1,12 0,98-1,10 1,70-1,80 1,50-1,60 1,70-1,80 1,40-1,50 1,60-1,65 1,50-1,60 1,40-1,50 И 14 12,5 12 14 0,1-0,2 0,25-0,5 0,6-1,0 1,1 -5,0 0,1-0,5 0,6-1,0 1,1 -2,0 2,2-5,0 > 1300 900-! 000 1100-1250 > 1300 >ЗОО 15 20 25 30 12-20 8-18 12-20 12-20 10-12 8-15 10-18 >18 8-15 8-12 343 343 343 343 -269...430 -196...430 — 196...400 -196...430 -196...480 Непроволочные резистиеные материалы подразделяют на пленочные металлические и пленочные на основе оксидов, силнцидов, карбидов, а также неметаллические— углеродистые.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
