DE4006094A1 - Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten metallrohr - Google Patents
Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten metallrohrInfo
- Publication number
- DE4006094A1 DE4006094A1 DE4006094A DE4006094A DE4006094A1 DE 4006094 A1 DE4006094 A1 DE 4006094A1 DE 4006094 A DE4006094 A DE 4006094A DE 4006094 A DE4006094 A DE 4006094A DE 4006094 A1 DE4006094 A1 DE 4006094A1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- profile body
- tube
- silver
- ceramic
- corrugated
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
- 239000002184 metal Substances 0.000 title claims description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 title claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 26
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 23
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 22
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 claims description 21
- 239000004332 silver Substances 0.000 claims description 21
- 239000002887 superconductor Substances 0.000 claims description 21
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 17
- 239000010949 copper Substances 0.000 claims description 17
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 14
- 229910052574 oxide ceramic Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 10
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 6
- 239000011224 oxide ceramic Substances 0.000 claims description 6
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 238000005266 casting Methods 0.000 claims description 4
- 239000008188 pellet Substances 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 13
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000012876 carrier material Substances 0.000 description 4
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 4
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 3
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 3
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 3
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000004880 explosion Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 2
- 229910001316 Ag alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052788 barium Inorganic materials 0.000 description 1
- DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N barium atom Chemical compound [Ba] DSAJWYNOEDNPEQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 239000002826 coolant Substances 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000000280 densification Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005476 soldering Methods 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
- H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/01—Manufacture or treatment
- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0801—Manufacture or treatment of filaments or composite wires
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
- Y10T29/00—Metal working
- Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
- Y10T29/49002—Electrical device making
- Y10T29/49014—Superconductor
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
Description
Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit einem
Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten Metallrohr
als Träger für die supraleitfähige Schicht aus keramischen
Werkstoffen.
Hochtemperatursupraleiter der gattungsgemäßen Art sind
seit einigen Jahren bekannt, hierunter sind solche
Materialien zu verstehen, deren Sprungtemperatur bei
100°K und darüber liegt. Obwohl bereits vorgeschlagen
wurde ("Der Elektriker" 11/87, S. 342), die z. B. aus den
Mischoxiden Yttrium, Barium, Kupfer und Sauerstoff
bestehende Keramik in extrem dünner Schicht auf die
Oberfläche von Drähten aufzubringen, besteht das Problem
nach wie vor darin, daß Gefahr für diese Schicht dann
besteht, wenn die Drähte weiter verarbeitet werden und
dabei Wickelvorgänge durchlaufen müssen. Abgesehen von
weiteren mechanischen Beanspruchungen, wenn diese Drähte
etwa für Kabel oder Leitungen verwendet werden sollen und
eine erhöhte Flexibilität des Endproduktes gefordert wird.
Abhilfe schafft hier ein Vorschlag, der darin besteht, daß
der metallische Träger ein gewelltes Metallrohr ist. Die
verwendeten Mischoxide, die auf das Metallrohr aufgetragen
sind, führen zu Supraleitern praktisch unbegrenzter Länge
und hoher Biegefähigkeit. Das Metallrohr selbst,
beispielsweise aus Kupferwerkstoffen hergestellt, dient
als mechanische Stütze auch an Verbindungs- oder
Anschlußstellen, es kann aber auch als Normalleiter für
den Fall verwendet werden, daß z. B. in der
Kühlmittelversorgung Schäden auftreten und diese nicht
mehr ausreicht, den supraleitenden Zustand aufrecht zu
erhalten.
Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung
die Aufgabe zugrunde, eine Möglichkeit zu finden, die
Schicht aus den oxidkeramischen Werkstoffen vor jeder
mechanischen Beschädigung zu schützen, den ständigen
Kontakt mit der umgebenden Metallmatrix sicherzustellen
und darüberhinaus eine hohe Flexibilität des Supraleiters
zu gewährleisten.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch, daß
die keramischen Mischoxide als längsverlaufendes Laminat
in der Rohrwandung des gewellten Metallrohres
eingeschlossen sind. Ein solcher Supraleiter ist
hochflexibel, er kann in praktisch beliebigen Längen
hergestellt werden. Darüberhinaus ist die supraleitfähige
Schicht sicher vor mechanischen Beschädigungen im Innern
der Rohrwandung eingebettet, eine Zerstörung der
durchlaufenden Oxidkeramikschicht auch bei
Biegebeanspruchungen ist nicht zu befürchten.
Die supraleitfähige Schicht, die sich als Laminat in der
Rohrwandung in Längsrichtung erstreckt, kann eine über den
Umfang des Rohres sich erstreckende einheitliche Schicht
sein. Als vorteilhaft hat es sich jedoch erwiesen, die
supraleitfähige Schicht in einzelne Laminatstränge
aufzuteilen, die am Rohrumfang verteilt in Längsrichtung
angeordnet sind. Abgesehen davon, daß hierdurch die
Störanfälligkeit der übertragenden Schicht weiter
reduziert wird, führt die Aufteilung zu Einzellaminaten zu
einer Stromentlastung und damit zur Reduzierung der
Stromdichte im Betriebszustand.
Eine andere erfindungsgemäße Variante ist in diesem
Zusammenhang die, daß die Einzellaminat-Stränge, bezogen
auf die innere bzw. äußere Rohroberfläche gegeneinander
versetzt angeordnet sind. Auch diese Maßnahme führt zur
Entlastung der Einzelstränge während des Betriebes. Die
erfindungsgemäße Maßnahme führt aber auch zu einer
erhöhten mechanischen Stabilität des Supraleiters
überhaupt, da die Bereiche zwischen den Laminatsträngen
mit dem Trägermaterial ausgefüllt Festpunkte für den
mehrlagigen Aufbau des Supraleiters bilden.
Die Herstellung des erfindungsgemäßen Supraleiters kann
auf beliebige Art erfolgen, wenn nur sichergestellt ist,
daß die keramischen Mischoxide in der Rohrwandung eines
gewellten Metallrohres als durchlaufende Schicht sicher
verankert sind. Eine besonders vorteilhafte
Ausführungsform für die Herstellung des erfindungsgemäßen
Supraleiters ergibt sich jedoch dann, wenn in Bohrungen
dickwandiger metallischer Profilkörper kurzer Länge die
keramischen Mischoxide in Pulver- oder Granulatform
eingefüllt und ein solcher gefüllter Profilkörper zu einem
Band ausgewalzt wird. Dieses Band wird dann als
längseinlaufende Materialbahn in bekannter Weise zum Rohr
geformt, an seinen Kanten längsnahtverschweißt und
anschließend wird dieses Rohr gewellt und zum Zwecke der
Supraleitfähigkeit einer Temperaturbehandlung unterworfen.
Der hierfür als Ausgangsmaterial verwendete metallische
Profilkörper, beispielsweise aus Kupfer, aber auch aus
Silber, kann z. B. ein dickwandiges Metallrohr mit
zentrischer Bohrung sein. In diese Bohrung wird dann das
Mischoxidpulver oder -granulat eingefüllt. Eine andere
Möglichkeit ist die, einen dickwandigen Metallblock mit in
Achsrichtung verlaufenden Einzelbohrungen zu verwenden,
die dann jeweils mit den keramischen Mischoxiden gefüllt
werden. Werden die Einzelbohrungen im Metallblock parallel
zueinander, jedoch in unterschiedlichen Ebenen zueinander
angeordnet, dann entstehen mit dem Auswalzen dieses
Blockes supraleitfähige Laminate, die in der umgebenden
Metallmatrix versetzt zueinander angeordnet sind. Je nach
den äußeren Abmessungen des als Ausgangsmaterial dienenden
Metallblockes lassen sich beliebige Bandlängen herstellen.
Wie bereits erläutert, werden die aus solchen
Metallblöcken ausgewalzten Bänder über bekannte
Formungseinrichtungen zum Rohr geformt und die Bandkanten
stumpf gegeneinander stoßend mittels Lichtbogen oder Laser
miteinander verschweißt. Um zu gewährleisten, daß eine
einwandfreie Schweißnaht nicht im Bereich der
supraleitfähigen Schichten, sondern im Trägermaterial
erreicht wird, die eine anschließende problemlose Wellung
des Rohres gewährleistet, ist der Abstand zwischen der
zentrischen Bohrung bzw. den äußeren Bohrungen und den
Außenflächen der Profilkörper so bemessen, daß diese
Strecke im ausgewalzten Zustand die für die
Kantenverschweißung des Bandes notwendige Materialmenge
liefert. Dieser Abstand sollte daher mindestens 4 mm
betragen, wenn man berücksichtigt daß vor dem Formen des
Bandes zum Rohr die zur Verschweißung vorgesehenen
Bandkanten im kontinuierlichen Durchlauf auf ein
einheitliches Maß zugeschnitten werden.
Die Profilkörper selbst können aus einem
sauerstoffdurchlässigen Metall etwa Silber oder einer
Silberlegierung bestehen, oft reicht es jedoch aus, den
Profilkörper, der zum Band ausgewalzt wird, aus Kupfer
herzustellen. Um auf die Sauerstoffdurchlässigkeit des
Silbers nicht verzichten zu müssen, hat es sich in diesem
Fall als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn die
Bohrungen, Ausnehmungen oder Nuten der aus Kupfer
bestehenden Profilkörper eine Auskleidung aus Silber
aufweisen.
Die Aufnahmen für die keramischen Mischoxide in den
Profilkörpern können durch mechanisches Bohren von im
Querschnitt kreisförmigen oder quadratischen
Ausgangsprofilen hergestellt sein. Eine andere Möglichkeit
ist die, diese Profilkörper in einem Gießprozeß
herzustellen, wobei an die Stelle der Bohrung oder der
Bohrungen Kerne im gegossenem Profil vorhanden sind, die
anschließend entfernt werden und damit die Aufnahmen für
die Mischoxide freigeben.
Eine vorteilhafte Bandherstellung ist in Weiterführung der
Erfindung auch die, daß in Ausnehmungen oder Nuten
dickwandiger metallischer Profilkörper kurzer Länge die
keramischen Mischoxide in Pulver- oder Granulatform
eingefüllt, die Ausnehmungen oder Nuten anschließend durch
ein zweites metallisches Profil, etwa ein Deckblech,
abgedeckt und dieses Zwei- oder Mehrschichtprofil zu einem
Band ausgewalzt wird. Wie im vorhergehenden Fall auch,
wird dann dieses Band zum Rohr geformt, an den Kanten
längsnahtverschweißt und das so hergestellte Rohr wird
dann gewellt und abschließend einer Temperaturbehandlung
zum Zwecke der Supraleitfähigkeit unterworfen. Diese
Variante der Erfindung ermöglicht wegen der nach oben
offenen Nuten oder Ausnehmungen eine ständige Kontrolle
beim Einführen der keramischen Mischoxide, sie bietet aber
auch die Möglichkeit, gezielt und in Längsrichtung des
Profiles ausgerichtet zusätzlich Fäden, Stränge oder
Drähte als Bindemittel für die Mischoxide miteinzubringen.
Die Abdeckung der Nuten oder Ausnehmungen erfolgt
zweckmäßig durch ein Profil, etwa durch eine Platte oder
ein Blech aus dem gleichen Werkstoff, aus dem der
Profilkörper mit den Nuten oder Ausnehmungen besteht.
Wegen der Sauerstoffdurchlässigkeit des Metalls Silber
kann man aber auch so vorgehen, daß die Abdeckung der
Nuten durch eine Silberplatte erfolgt. Wesentlich ist
jedoch auch hier, daß zur Verdichtung der keramischen
Mischoxide zum Zwecke der Bildung einer supraleitfähigen
Schicht ein Walzvorgang sich anschließen muß, der zu dem
Band führt, das dann zum Rohr geformt und an den Kanten
verschweißt bzw. gewellt wird.
Eine weitere vorteilhafte Möglichkeit zur Herstellung
eines Hochtemperatursupraleiters nach der Erfindung
besteht darin, daß auf der Oberfläche eines dickwandigen
metallischen Profilkörpers kurzer Länge in Abständen
metallische Drähte, vorzugsweise aus Silber, in
Achsrichtung nebeneinander befestigt werden, und daß die
hierdurch gebildeten Zwischenräume zwischen den Drähten
mit den Mischoxiden ausgefüllt werden. Wie bei der
vorhergehenden erfindungsgemäßen Lösung auch, müssen hier
ebenfalls die pulver- oder granulathaltigen Zwischenräume
abgedeckt werden, so daß anschließend der für die
Verdichtung der keramischen Mischoxide und zur Einbettung
dieser Werkstoffe in eine Metallmatrix erforderliche
Walzprozeß durchgeführt werden kann. Wie bei den
vorhergehenden Ausführungsformen auch, wird dann das so
hergestellte Band wieder längsnahtverschweißt, zum Rohr
geformt und gewellt.
Mitunter kann es vorteilhaft sein, auf die Vorbereitung
eines metallischen Profilkörpers als Träger für die
keramischen Mischoxide zu verzichten und einen anderen Weg
zu beschreiten, der darin besteht, daß aus einer
Silberhülle und einem oxidkeramischen Kern bestehende
Drähte zunächst nebeneinander angeordnet und in dieser
Zuordnung zueinander in eine metallische Hülle
eingeschlossen werden. Die Herstellung der Umhüllung kann
auf elektrolythischem Wege erfolgen oder auch dadurch, daß
diese Drähte in einem Gießvorgang mit dem Trägermaterial
umgossen werden. Vorteilhaft ist hierbei vor allem, daß
die keramischen Mischoxide bereits in einer Vorform aus
einem sauerstoffdurchlässigen Material festgelegt sind,
bevor die Einbettung, z. B. in eine Kupfermatrix, erfolgt.
Unabhängig von den verschiedenen Herstellungsverfahren,
die letztlich alle die Herstellung eines Metallrohres aus
einem längsnahtgeschweißten Band bewirken, hat es sich oft
als vorteilhaft erwiesen, wenn die oxidkeramischen
Werkstoffe metallische Bindemittel enthalten. Dies kann
z. B. Silber sein, das als Pulver, in Granulatform, als
Flocken oder auch als Drahtstücke oder -abschnitte in der
Oxidmischung enthalten ist.
Die Erfindung sei anhand der in den Fig. 1 bis 5
dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Wie aus der Fig. 1a ersichtlich, ist in einem
zylinderförmigen Profilkörper 1 aus Kupfer eine zentrische
Bohrung 2 vorgesehen, die mit dem supraleitfähigen
Material 3 auf Basis keramischer Mischoxide gefüllt ist.
Dieser Profilkörper 1 verhältnismäßig kurzer Länge wird
anschließend zum Band 4 ausgewalzt (Fig. 1b), wobei das
oxidkeramische Pulver 3 verdichtet und für die spätere
Supraleitfähigkeit vorbereitet wird. Die Länge des so
hergestellten Kupferbandes mit eingelagertem Laminat aus
supraleitfähigem Material hängt im wesentlichen von der
Materialmenge ab, die mit den Abmessungen des
Profilkörpers 1 zur Verfügung gestellt wird und davon,
welche Abmessungen das Endprodukt aufweisen soll. Wie
bereits seit langem für die Herstellung von Kabelmänteln,
aber auch für die Herstellung von Rohren oder elektrischen
Hohlleitern bekannt, wird das Band 4 wie aus der Fig. 1c
ersichtlich, über geeignete Formwerkzeuge zum Rohr 5
geformt, wobei die stumpf gegeneinander stoßenden
Bandkanten 6 und 7 durch die Schweißnaht 8 verbunden
werden. Das so gebildete Rohr wird anschließend mit einer
Wellung versehen, wobei diese Wellung, wie ebenfalls
bekannt, wendelförmig angeordnet sein kann, aber auch aus
einer sogenannten Ringwellung bestehen kann, bei der die
Wellung parallel zueinander verlaufende Wellenberge und
Wellentäler aufweist. Unabhängig von der Art der
gewünschten Wellung ergibt sich hierdurch ein flexibler
Hochtemperatursupraleiter, dessen supraleitfähige Schicht
nach einer entsprechenden Temperaturbehandlung im Anschluß
an die Wellung sicher,
d. h. geschützt vor äußeren mechanischen Beanspruchungen,
in der Kupfermatrix eingebettet ist.
Abweichend hiervon zeigt die Fig. 2 eine Ausführungsform
der Erfindung, bei der als Ausgangsform bzw.
Ausgangsprofil für die Bandherstellung ein Kupferblock 9
(Fig. 2a) dient, der Bohrungen 10 aufweist, die in
Achsrichtung versetzt angeordnet und mit dem
oxidkeramischen Material 11 gefüllt sind. Zur Verdichtung
dieses Werkstoffes zur Vorbereitung auf die
Supraleitfähigkeit erfolgt auch hier ein Walzvorgang, der,
wie aus der Fig. 2b ersichtlich, zu einem Band 12 führt,
in dem in Achsrichtung verlaufende Laminate 13 aus den
supraleitfähigen keramischen Mischoxiden angeordnet sind.
Das weitere Verfahren läuft wie oben beschrieben ab,
dieses Band wird, nachdem gegebenenfalls die Kanten durch
einen Schneidvorgang für das spätere Verschweißen
zugeschnitten werden, in eine Formeinrichtung eingebracht,
wird dort zum Rohr geformt und schließlich werden mit
bekannten Mitteln, d. h. mittels einer
Lichtbogenschweißung oder durch eine Laserschweißung die
Bandkanten gasdicht miteinander verbunden.
Die Fig. 3 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung, bei
der als Ausgangsmaterial für die Bandherstellung ein
Kupferprofil 14 verwendet wird, das längsverlaufende Nuten
15 aufweist. Diese Nuten 15 werden mit den keramischen
Mischoxiden 16 gefüllt und anschließend werden die Nuten
15 durch eine zweckmäßig den ganzen Profilkörper 14
gleichzeitig abdeckende Platte 17 verschlossen. Diese
Platte 17 wird durch Schweißen, Löten oder dergleichen mit
dem Profilkörper 14 verbunden, sie kann auch aus dem
gleichen Werkstoff wie dieser hergestellt sein, also
beispielsweise aus Kupfer bestehen. Um die gute
Sauerstoffdurchlässigkeit des Silbers auch hier
vorteilhaft zur Anwendung bringen zu können, kann die
Abdeckung 17 selbstverständlich auch aus diesem Material
hergestellt sein. Man kann aber auch so vorgehen, daß die
Nuten 15, wie ebenfalls angedeutet, mit einer
Silberbeschichtung 18 versehen sind. Auch diese
Mehrschichtausführung wird dann zur Verdichtung der
Mischoxide 16 und zur Herstellung eines leicht
handhabbaren Metallbandes entsprechend ausgewalzt und auf
den benötigten Querschnitt gebracht. Nach Begradigung der
Bandkanten wird dann aus diesem Bandmaterial ein Rohr
hergestellt, das gewellt wird und bei dem die
supraleitfähige Schicht aufgrund der Vorgaben im
Profilkörper 14 als längsverlaufende supraleitfähige
Laminate in der Wandung des Metallrohres eingebettet ist.
Ein solches Rohr kann gebogen und mit den üblichen
Kabelbe- oder Verarbeitungsmaschinen behandelt sowie
letztlich aufgetrommelt und wie bekannte Kabel auch
verlegt werden, ohne daß es zu einer Unterbrechung der
supraleitfähigen Oxidkeramikschicht kommt. Erfolgt die
metallurgische Verbindung zwischen dem Profilkörper 14 und
der Abdeckplatte oder dem Abdeckprofil 17 durch Schweißen,
dann sind für die Zwecke der Erfindung geeignet das
sogenannte Rollenschweißverfahren, aber auch ein
Explosionsschweißverfahren, das eine zonenweise
Verbindung der beiden Metallteile garantiert. Unabhängig
von dem gewählten Schweißverfahren muß sich aber auf jeden
Fall ein Walzvorgang anschließen, der die für die
Supraleitfähigkeit der keramischen Mischoxide notwendige
Verdichtung bewirkt.
Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt die
Fig. 4. Hier sind auf einem plattenförmigen Profilkörper
19 in Achsrichtung verlaufende Metalldrähte 20,
vorzugsweise aus Silber vorgesehen, wobei diese Drähte
zwischen sich Zwischenräume 21 bilden, die nach einem
weiteren Erfindungsgedanken mit den keramischen
Mischoxiden 22 ausgefüllt werden. Eine anschließende
Platte 23 sorgt für den äußeren Abschluß, so daß die
supraleitfähigen Werkstoffe 22 in ihrer Lage festgehalten
werden. Zusätzliche Seitenprofile 24 und 25 sorgen für
einen seitlichen dichten Abschluß dieses
Mehrschichtenprofils. Durch Preßschweißen,
Explosionsschweißen oder Rollenschweißung werden auch hier
die Profile 19, 23 und 24 bzw. 25 sicher metallurgisch
miteinander verbunden. Der anschließende Walzvorgang in
Richtung der längsverlaufenden Metalldrähte 20 führt zur
Verdichtung des oxidkeramischen Materials sowie zur
Herstellung eines metallischen Bandes mit eingeschlossenen
Supraleitern, das als Ausgangsmaterial für ein flexibles
Wellrohr verwendet werden kann.
Die bisherigen Ausführungsbeispiele zeigen Verfahren, die
von für das Einbringen von supraleitfähigen Mischoxiden
vorbereiteten Profilen ausgehen, die den Ausgangswerkstoff
für das spätere Metallband darstellen. Abweichend hiervon
ist in der Fig. 5 eine weitere Möglichkeit zur Herstellung
eines erfindungsgemäßen gewellten Metallrohres
beschrieben, bei dem das supraleitfähige Material in Form
von selbsttragenden Strängen zur Anwendung gelangt. Zu
diesem Zweck wird, wie aus der Fig. 5a ersichtlich, ein
Silberrohr 26 mit einer Füllung 27 aus den keramischen
Mischoxiden so weit im Querschnit reduziert, bis sich der
Formstrang 28 ergibt. Diese Stränge 28 werden dann in
Achsrichtung nebeneinander ausgerichtet und anschließend
mit einer metallischen Hülle 29 aus Kupferwerkstoffen
umschlossen, wie aus der Fig. 5b hervorgeht. Hierzu sind
Verfahren auf Elektrolyse-Basis geeignet, aber auch
solche, bei denen mittels eines Gießprozesses die Hülle 29
aufgebracht wird. Die von der Silberhülle 26
umschlossenen supraleitfähigen Stränge sind in der
umgebenden Metallhülle 29 sicher gehalten, das gilt auch
für den nunmehr anschließenden Walzprozeß, der zu einer
Verdichtung der Mischoxidteilchen führt und gleichzeitig
eine Reduzierung des gesamten Profils 30 im Querschnitt
bis auf den endgültigen Bandquerschnitt bewirkt.
Entsprechend der Fig. 5c kann man auch so vorgehen, daß
die Stränge 28 zwar wiederum in einer Ebene
nebeneinanderliegend angeordnet werden, die Endstränge 31
aber aus rein metallischen Werkstoffen, Kupfer oder Silber
bestehen, um einen von Oxidteilchen freien Kantenbereich
für den späteren Schweißvorgang zu gewährleisten. Als
Trägermaterial dient die Kupfermatrix 32, aufgebracht
z. B. auf elektrolytischem Wege.
Entscheidend für die Erfindung ist weniger die
Zusammensetzung der als supraleitfähige Materialien
bekannten Mischoxide, es geht also auch weniger darum,
welche der bekannten Materialien, die eine
Supraleitfähigkeit bei hohen Temperaturen zulassen
ausgewählt oder in welchen Mengen sie verwendet werden;
entscheidend für die Erfindung ist vielmehr der praktische
Einsatz dieser Mischoxide hoher Sprungtemperatur als
Supraleiter sowie die Angabe von Verfahren, mit deren
Hilfe solche Supraleiter betriebsmäßig hergestellt werden
können. Die Erfindung ermöglicht die Herstellung solcher
Leiter in praktisch beliebigen Längen, sie sichert die
Trommelbarkeit dieser Leiter bei hoher Betriebssicherheit
im Einsatz.
Ähnliches gilt für die in der Erfindung angesprochene
Temperaturbehandlung der supraleitfähigen Schicht durch
eine Wärmebehandlung des gewellten Metallrohres. Hierfür
können bekannte Temperaturbereiche gewählt werden, etwa
zwischen 850°C und 1650°C, vorzugsweise zwischen 900°C
und 1400°C.
Claims (20)
1. Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten
Metallrohr als Träger für die supraleitfähige Schicht
aus keramischen Mischoxiden, dadurch gekennzeichnet,
daß die keramischen Mischoxide als längsverlaufendes
Laminat in der Rohrwandung eingeschlossen sind.
2. Supraleiter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß das Laminat aus am Rohrumfang verteilten
Einzellaminat-Strängen besteht.
3. Supraleiter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzellaminat-Stränge, bezogen auf die innere
bzw. äußere Rohroberfläche, gegeneinander versetzt
angeordnet sind.
4. Verfahren zur Herstellung eines
Hochtemperatursupraleiters nach Anspruch 1 oder einem
der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in
Bohrungen dickwandiger metallischer Profilkörper
kurzer Länge die keramischen Mischoxide in Pulver
oder Granulatform eingefüllt und ein solcher
gefüllter Profilkörper zu einem Band ausgewalzt wird,
daß dieses Band als längseinlaufende Materialbahn zum
Rohr geformt und seine Kanten längsnahtverschweißt
werden, und daß dieses Rohr anschließend gewellt und
dann einer Temperaturbehandlung zum Zweck der
Supraleitfähigkeit unterworfen wird.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Profilkörper ein dickwandiges Metallrohr mit
zentrischer Bohrung ist.
6. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet,
daß der Profilkörper ein dickwandiger Metallblock mit
in Achsrichtung verlaufenden Einzelbohrungen ist, die
jeweils mit den keramischen Mischoxiden gefüllt
werden.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einzelbohrungen im Block parallel zueinander,
jedoch in unterschiedlichen Ebenen zueinander
verlaufen.
8. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen
zentrischer Bohrung bzw. äußeren Bohrungen und
Außenfläche der Profilkörper so bemessen ist, daß
diese Strecke im ausgewalzten Zustand die für die
Kantenverschweißung des Bandes notwendige
Materialmenge liefert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Abstand mindestens 4 mm beträgt.
10. Verfahren zur Herstellung eines
Hochtemperatursupraleiters nach Anspruch 1 oder einem
der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß in
Ausnehmungen oder Nuten dickwandiger metallischer
Profilkörper kurzer Länge die keramischen Mischoxide
in Pulver- oder Granulatform eingefüllt, die
Ausnehmungen oder Nuten durch ein zweites
metallisches Profil abgedeckt werden und dieses Zwei
oder Mehrschichtprofil zu einem Band ausgewalzt, zum
Rohr geformt, an den Kanten längsnahtverschweißt
sowie das so hergestellte Rohr gewellt und dann einer
Temperaturbehandlung zum Zwecke der
Supraleitfähigkeit unterworfen wird.
11. Verfahren zur Herstellung eines
Hochtemperatursupraleiters nach Anspruch 1 oder einem
der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß auf der
Oberfläche eines dickwandigen metallischen
Profilkörpers kurzer Länge in Abständen metallische
Drähte, vorzugsweise aus Silber, in Achsrichtung
nebeneinander befestigt und die Zwischenräume
zwischen den Drähten mit den Mischoxiden ausgefüllt
werden, daß mindestens die pulver- oder
granulathaltigen Zwischenräume abgedeckt werden sowie
diese Mehrschichtanordnung zu einem Band ausgewalzt,
zum Rohr geformt, an den Kanten längsnahtverschweißt
und das so hergestellte Rohr gewellt und einer
Temperaturbehandlung zum Zwecke der
Supraleitfähigkeit unterworfen wird.
12. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkörper aus
Kupfer bestehen.
13. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß die Profilkörper aus
Silber bestehen.
14. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß die Bohrungen, Ausnehmungen oder Nuten der aus
Kupfer bestehenden Profilkörper eine Auskleidung aus
Silber aufweisen.
15. Verfahren zur Herstellung eines
Hochtemperatursupraleiters nach Anspruch 1 oder einem
der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß aus einer
Silberhülle mit einem oxidkeramischen Kern bestehende
Drähte nebeneinander angeordnet und in dieser
Zuordnung zueinander in eine metallische Hülle
eingeschlossen werden, und daß der so hergestellte
Profilkörper zu einem Band ausgewalzt, dieses Band
zum Rohr geformt, an den Kanten längsnahtverschweißt
und gewellt wird, wobei das gewellte Rohr einer
Temperaturbehandlung zum Zwecke der
Supraleitfähigkeit unterworfen wird.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Umhüllung der nebeneinander liegenden Drähte
auf elektrolytischem Wege oder durch ein Umgießen
erfolgt.
17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet,
daß die Silberdrähte aus einem Bohrungen für die
oxidkeramischen Werkstoffe aufweisenden und im
Querschnitt reduzierten Profilkörper hergestellt
sind.
18. Verfahren nach Anspruch 4 oder einem der folgenden,
dadurch gekennzeichnet, daß in die Füllung aus
oxidkeramischen supraleitfähigen Werkstoffen
metallische Bindemittel eingelagert werden.
19. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß als Bindemittel ein Silbergranulat oder -pulver
verwendet wird.
20. Verfahren nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß als Bindemittel Silberlaminate oder Drähte kurzer
Länge verwendet werden.
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4006094A DE4006094A1 (de) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten metallrohr |
SU904831917A RU2080673C1 (ru) | 1990-02-27 | 1990-12-24 | Высокотемпературный сверхпроводник и способы его изготовления (варианты) |
US07/653,894 US5143897A (en) | 1990-02-27 | 1991-02-12 | Flexible, high temperature superconductive cables |
JP3031113A JPH0773751A (ja) | 1990-02-27 | 1991-02-26 | 波付け金属管からなる高温超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4006094A DE4006094A1 (de) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten metallrohr |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4006094A1 true DE4006094A1 (de) | 1991-08-29 |
Family
ID=6401029
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4006094A Withdrawn DE4006094A1 (de) | 1990-02-27 | 1990-02-27 | Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten metallrohr |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5143897A (de) |
JP (1) | JPH0773751A (de) |
DE (1) | DE4006094A1 (de) |
RU (1) | RU2080673C1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111540534A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-14 | 中国科学院电工研究所 | 一种超导线材及其制备方法 |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5434128A (en) * | 1992-03-23 | 1995-07-18 | The United States Department Of Energy | Superconductive wire |
US5518972A (en) * | 1993-12-21 | 1996-05-21 | Finch International Limited | Ceramic materials and methods of making the same comprising yttrium, barium, silver, and either selenium or sulfur |
US6465739B1 (en) | 1993-12-21 | 2002-10-15 | Finch International Limited | Very high temperature and atmospheric pressure superconducting compositions and methods of making and using same |
US20040254729A1 (en) | 2003-01-31 | 2004-12-16 | Browne Alan L. | Pre-collision assessment of potential collision severity for road vehicles |
JP2005056754A (ja) * | 2003-08-06 | 2005-03-03 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 超電導線材およびその製造方法 |
CN100416713C (zh) * | 2003-08-28 | 2008-09-03 | 住友电气工业株式会社 | 制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材 |
JP5119582B2 (ja) | 2005-09-16 | 2013-01-16 | 住友電気工業株式会社 | 超電導線材の製造方法および超電導機器 |
US10096403B2 (en) | 2013-03-15 | 2018-10-09 | Furukawa Electric Co., Ltd. | Method for producing superconductive conductor and superconductive conductor |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3873799A (en) * | 1973-10-19 | 1975-03-25 | Kabel Metallwerke Ghh | Method of making a composite superconducting tube |
EP0292126A2 (de) * | 1987-05-05 | 1988-11-23 | AT&T Corp. | Supraleitender Körper mit verbesserten Eigenschaften |
DE3817693A1 (de) * | 1987-05-25 | 1988-12-08 | Hitachi Ltd | Oxidischer supraleiter in drahtform und verfahren zu seiner herstellung |
DE3829227A1 (de) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Kabelmetal Electro Gmbh | Supraleitendes langgestrecktes gut aus einem beschichteten gewellten metallrohr |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3077661A (en) * | 1958-03-28 | 1963-02-19 | Howard A Fromson | Method of making composite seamless tubing |
DE2154452C3 (de) * | 1971-11-02 | 1975-10-23 | Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen | Verfahren zum Herstellen von rohrförmigen Leitern für supraleitende Kabel |
US4447946A (en) * | 1979-09-10 | 1984-05-15 | Airco, Inc. | Method of fabricating multifilament intermetallic superconductor |
DE3016179A1 (de) * | 1980-04-26 | 1981-10-29 | Kabel- und Metallwerke Gutehoffnungshütte AG, 3000 Hannover | Verfahren zur herstellung eines gewelleten, kupferstabilisierten nb (pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts) sn-supraleiters |
-
1990
- 1990-02-27 DE DE4006094A patent/DE4006094A1/de not_active Withdrawn
- 1990-12-24 RU SU904831917A patent/RU2080673C1/ru active
-
1991
- 1991-02-12 US US07/653,894 patent/US5143897A/en not_active Expired - Fee Related
- 1991-02-26 JP JP3031113A patent/JPH0773751A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US3873799A (en) * | 1973-10-19 | 1975-03-25 | Kabel Metallwerke Ghh | Method of making a composite superconducting tube |
EP0292126A2 (de) * | 1987-05-05 | 1988-11-23 | AT&T Corp. | Supraleitender Körper mit verbesserten Eigenschaften |
DE3817693A1 (de) * | 1987-05-25 | 1988-12-08 | Hitachi Ltd | Oxidischer supraleiter in drahtform und verfahren zu seiner herstellung |
DE3829227A1 (de) * | 1988-08-29 | 1990-03-01 | Kabelmetal Electro Gmbh | Supraleitendes langgestrecktes gut aus einem beschichteten gewellten metallrohr |
Non-Patent Citations (3)
Title |
---|
Patent Abstracts of Japan E-801, 1989, Vol. 13, No. 352, JP 1-112609 A * |
Patent Abstracts of Japan E-824, 1989, Vol. 13, No. 433, JP 1-161612 A * |
Patent Abstracts of Japan, E-908, 1990, Vol.14/No. 156, JP 2-15514 A * |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN111540534A (zh) * | 2020-05-11 | 2020-08-14 | 中国科学院电工研究所 | 一种超导线材及其制备方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0773751A (ja) | 1995-03-17 |
RU2080673C1 (ru) | 1997-05-27 |
US5143897A (en) | 1992-09-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE68905980T2 (de) | Hochfeste supraleitfähige drähte und kabel mit hoher stromdichte sowie verfahren zur herstellung. | |
DE1640527B1 (de) | Supraleiterzusammenbau | |
EP0503525B1 (de) | Verfahren zur Herstellung von supraleitenden Drähten | |
DE2312448A1 (de) | Elektrisches kabel, verfahren zu seiner herstellung und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens | |
DE2749052A1 (de) | Supraleitendes hohlkabel und verfahren zur herstellung supraleitender hohlkabel | |
DE4006094A1 (de) | Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten metallrohr | |
DE1400942B2 (de) | Verfahren zum herstellen einer zugkabelhuelle | |
DE2059179B2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines faserverstärkten Formkörpers sowie Anwendung des Verfahrens zur Herstellung spezieller Formkörper | |
DE69001142T2 (de) | Verfahren zur herstellung eines mineralisolierten kabels. | |
EP2442376A1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines supraleitfähigen elektrischen Leiters und supraleitfähiger Leiter | |
DE8032997U1 (de) | Flexibles rohr | |
DE2939971A1 (de) | Elektrisches netzkabel | |
DE1239380B (de) | Verfahren zum Herstellen eines Hochfrequenz-Seekabels | |
DE3716815C2 (de) | Verfahren zur kontinuierlichen Herstellung eines Supraleiters | |
DE19724618A1 (de) | Supraleiter aus einem längsnahtgeschweißten, gewellten Metallrohr mit einer supraleitfähigen Schicht auf der Basis keramischer Werkstoffe | |
EP0357910B1 (de) | Verfahren zur Herstellung eines supraleitenden langgestreckten Gutes aus einem beschichteten gewellten Metallrohr | |
DE2357094A1 (de) | Lagerwerkstoff | |
DE2241370B2 (de) | Supraleitendes Kabel | |
DE3426240C2 (de) | ||
DE69200319T2 (de) | Zylindrischer Mantel mit grossem Durchmesser zur Kühlung von Teilen. | |
EP0715772B2 (de) | Verfahren zum ziehen von drahtförmigen supraleitern | |
DE9321083U1 (de) | Energieübertragungskabel mit Lichtwellenleiterelement | |
DE2163954A1 (de) | Flexible röhrenförmige Körper und Verfahren zu deren Herstellung | |
EP2717275B1 (de) | Verfahren zur Fertigung eines Supraleiterdrahts, insbesondere unter Verwendung bleifreier Lote | |
DE2205199A1 (de) | Verfahren und Vorrichtung zum elek frischen Lichtbogenspruhen |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8110 | Request for examination paragraph 44 | ||
8139 | Disposal/non-payment of the annual fee |