Supraleitende Niob-Titan-Legierung
Die von China Super Tech Co., Ltd. bereitgestellte supraleitende Niob-Titan-Legierung wird durch eine Kombination aus echtem Vakuum-Lichtbogenofenschmelzen und -gießen sowie 90 % oder mehr Kaltverformung und Wärmebehandlung bei Temperaturen unter 400 Grad hergestellt. Dieser Prozess führt zu einer gleichmäßigen Verteilung der -Ti-ausgeschiedenen Phasen (4–6 nm) innerhalb der Legierung. Bei einer Stromdichte von über 10⁵ A/cm² und in einem 4,2K, 5T Magnetfeld ist die Leistung hervorragend. Das Produkt ist in Formen wie Draht, Blech, Stab und Rohr erhältlich und wird in High-End-Bereichen wie MRT, Teilchenbeschleunigern und Kernfusion eingesetzt.
- Produkteinführung
Merkmale
1.Hohe Duktilität, die die ähnlicher supraleitender Materialien bei weitem übertrifft
Eine Nickel-Titanlegierung ist einer der wenigen Supraleiter, die zu feinen Drähten gezogen werden können. Dies liegt daran, dass Niob und Titan im festen Zustand unendlich mischbar sind und keine spröden intermetallischen Verbindungen, sondern eine kontinuierliche feste Lösung bilden. Durch die Steuerung des Kaltverarbeitungspfads können wir den Draht mit einem Durchmesser von bis zu 1,4 mm und einer Dicke von 0,15 mm herstellen, ohne zu brechen -, was Materialien wie Nb₃Sn nicht erreichen können.
2. Das kritische Magnetfeld erreicht bis zu 15 T und deckt die meisten Anwendungsszenarien ab.
Unser Alterungsprozess bei niedriger-Temperatur steuert die -Ti-Ausscheidungsphase präzise im Bereich von 4–6 nm. Diese Größe ist das optimale Intervall zur Erzeugung der stärksten Verankerungskraft und bestimmt direkt, dass die Legierung den supraleitenden Zustand unter starken Magnetfeldern noch aufrechterhalten kann.. 4.2K ist das maximale Anwendungsfeld, das bis zu 10 T erreichen kann und damit die Anforderungen der MRT (1,5–3 T) und der meisten Beschleuniger übertrifft.
3. Streckgrenze: 400–500 MPa, nahe der von Stahl
Die supraleitenden Magnete sind im Betrieb enormen elektromagnetischen Kräften ausgesetzt und gewöhnliche supraleitende Materialien neigen zu Verformungen und Ausfällen. Unsere Legierung erreicht eine Versetzungsdichte von 5×10¹⁴–2×10¹⁵ m⁻² durch Kaltbearbeitung und Alterungsbehandlung mit großer Verformung, mit einer Festigkeit, die der von Baustahl nahe kommt, was den langfristig stabilen Betrieb der Magnete gewährleistet.
4. Die Kosten betragen nur etwa die Hälfte von Nb₃Sn.
Der Rohstoff Niob-Titan ist reichlich vorhanden und der Prozess ist ausgereift. Es ist keine Hochtemperatur-Reaktionswärmebehandlung wie bei Nb₃Sn (650–700 Grad über mehrere Wochen) erforderlich, was die Herstellungskosten und den Herstellungszyklus erheblich reduziert.
Anwendungen
1.Medizinisches MRT-Magnetresonanztomographiesystem
Das MRT-System muss ein stabiles Magnetfeld von 1,5–3 T unter 4,2 K flüssigem Helium erzeugen. Die Curie-Temperatur von Niob-Titan (Tc=9.5K) entspricht genau dem Temperaturbereich von flüssigem Helium und weist eine gute Duktilität auf, sodass es zu komplexen Spulen gewickelt werden kann. Auch die Kosten sind kontrollierbar. Bisher verwendet die überwiegende Mehrheit der supraleitenden MRT-Magnete weltweit immer noch Niob--Titan-Draht.
2. Große Teilchenbeschleuniger
Der Beschleuniger muss extrem hohe Ströme unter extrem starken Magnetfeldern übertragen. Unsere Legierung hat eine Stromdichte von mindestens 10⁵ A/cm² bei 5T und 4,2K und kann dazu beitragen, dass die supraleitenden Magnete von Beschleunigern im Kilometermaßstab mehrere Jahre lang ohne Leistungseinbußen kontinuierlich funktionieren.
3. Experimentelles Gerät zur Kernfusion (z. B. das Zentralsolenoid von ITER)
Die Poloidfeldspulen von ITER arbeiten in einer 4K-3T-Umgebung. Nitinol behält unter diesen Bedingungen auch nach Zehntausenden thermischen Zyklen eine stabile Leistung und seine Strahlungsbeständigkeit ist der der meisten alternativen Materialien überlegen. Dies ist der Hauptgrund, warum sich ITER für Nitinol entschieden hat.
4. Supraleitende Übertragungskabel und Magnetschwebebahn
Die Null-Widerstandseigenschaft bedeutet keinen Jouleschen Wärmeverlust. Nachdem die Niob-{2}}Titan-Beschichtung auf die Kupfermatrix aufgetragen wurde, kann das Kupfer den Strom umleiten, um ihn zu schützen, selbst wenn die Supraleitung teilweise ausfällt. Dadurch eignet es sich für die Übertragung hoher Ströme über große Entfernungen und die Hochgeschwindigkeits-Magnetschwebebahn mit starken Magnetfeldanforderungen.
Spezifikationen
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Parameter |
Wert |
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Material |
Niob-Titan-Legierung (NbTi) |
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Nb Inhalt |
45–55 Gew.-% |
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Ti-Inhalt |
Gleichgewicht |
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Reinheitsgrad |
Bis zu 99,9 % |
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Dichte |
Ungefähr. 6.0–6,5 g/cm³ |
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Kritische Temperatur (Tc) |
Ca. . 9.2 K |
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Betriebstemperatur |
Typischerweise 4,2 K |
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Produktformen |
Stange, Stange, Knüppel, Draht, Blech, Rohr |
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Durchmesserbereich |
Maßgeschneidert |
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Dickenbereich |
Maßgeschneidert |
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Oberflächenzustand |
Bearbeitet, geschliffen, poliert |
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Herstellungsmethode |
Vakuumschmelzen + thermomechanische Verarbeitung |
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Standard |
ASTM / Kundenspezifikation |
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Anpassungsservice |
Verfügbar |
FAQ
Was sind die Unterschiede zwischen den supraleitenden Legierungen NbTi und Nb₃Sn (Niobzinn)? Welches soll ich wählen?
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Für die Auswahl von NbTi: Arbeitsmagnetfeld kleiner oder gleich 10T, gute Verarbeitungsplastizität erforderlich und Kosteneffizienz angestrebt. NbTi kann durch herkömmliches Ziehverfahren zu mehradrigem Draht verarbeitet werden, und seine Kosten betragen nur etwa 1/3 von Nb₃Sn. 80 % der weltweiten supraleitenden Magnete (hauptsächlich MRT), die NbTi verwenden.
Für die Auswahl von Nb₃Sn: Das Arbeitsmagnetfeld muss 12 T überschreiten (z. B. Hochfeldphysikexperimente). Allerdings ist Nb₃Sn ein sprödes Material und muss nach der Fertigstellung einer Hochtemperatur-Reaktionswärmebehandlung unterzogen werden. Die Prozessschwierigkeiten und -kosten sind viel höher als bei NbTi.
Vereinfacht ausgedrückt: Für Magnetfelder unter 10 T ist die Wahl von NbTi die wirtschaftlichste und zuverlässigste Lösung.
Warum muss NbTi bei der Temperatur von flüssigem Helium verwendet werden? Kann stattdessen flüssiger Stickstoff verwendet werden?
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Die kritische Temperatur Tc von NbTi beträgt ungefähr 9,5 K (-263,65 Grad), während die Temperatur von flüssigem Stickstoff 77 K (-196 Grad) beträgt, was viel höher als Tc ist. Das Material befindet sich bei der Temperatur von flüssigem Stickstoff in einem normalen Zustand und weist keine supraleitenden Eigenschaften auf. Erst durch die Verwendung von flüssigem Helium (4,2 K) kann es in den supraleitenden Zustand gelangen. Aus diesem Grund wird NbTi als „Niedertemperatur-Supraleitermaterial“ eingestuft. Wenn ein Betrieb im Temperaturbereich von flüssigem Stickstoff erforderlich ist, müssen Hochtemperatur-Supraleitermaterialien (wie YBCO) in Betracht gezogen werden, deren Verarbeitungsschwierigkeiten und -kosten jedoch derzeit viel höher sind als die von NbTi.
Was sind die Unterschiede zwischen Ihrer NbTi-Legierung und den Produkten von Western Supraconductor?
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Unsere Differenzierung liegt in der Flexibilität der Anpassung und den allgemeinen Servicemöglichkeiten. Western Superconductor produziert hauptsächlich standardisierte Batch-Produkte, während China Super Tech Co., Ltd. sich auf die umgekehrte Anpassung von Komponenten und Wärmebehandlungsprozessen basierend auf dem Magnetdesign des Kunden spezialisiert hat - und beispielsweise den Titangehalt auf 47,3 % anstelle der standardmäßigen 46,5 % oder 50 % für spezifische Feldstärkeanforderungen anpasst. Durch die gleichachsige Kristall-Schmelztechnologie mit hoher Gleichmäßigkeit wird die Komponentenschwankung auf ±0,3 % reduziert. Gleichzeitig bieten wir eine Komplettlieferung vom Barren bis zum fertigen Draht und reduzieren so die Lieferantenverwaltungskosten für Kunden.
Wie lang ist der Lieferzyklus? Was ist die Mindestbestellmenge?
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Für Stangen der Standardgüte (Nb-46,5Ti / Nb-50Ti) kann der reguläre Lagerbestand innerhalb von 7 bis 15 Werktagen geliefert werden. Für kundenspezifische Zusammensetzungen sind zusätzliche 15 bis 20 Arbeitstage erforderlich (einschließlich Überprüfung durch sekundäres Schmelzen). Mindestbestellmenge: Stangen ab 50 kg, Walzdraht ab 10 km. Großvolumige Bestellungen (Stangen größer oder gleich 500 kg) können für eine vorrangige Produktion ausgehandelt werden.
Wie stellen Sie eine gleichbleibende Leistung jeder Produktcharge sicher?
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Wir folgen dem Chargenverwaltungsprinzip „gleicher Barren → gleicher Reduktionsprozess → gleiche Wärmebehandlungsparameter“ (im Einklang mit der ASTM B884-Chargendefinition). Jeder Produktcharge liegt ein vollständiger Testbericht bei, einschließlich Tc, Jc, Zusammensetzungsanalyse und zerstörungsfreien Testergebnissen. Hat der Kunde besondere Anforderungen an einen bestimmten Indikator, können die Abnahmekriterien im Vertrag vereinbart werden. Für nicht-konforme Produkte wird eine doppelte Stichprobenprüfung-unterstützt.
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