Оглавление
Введение ......................................................................................................................................... 4
1 Структура и свойства сверхпроводящих композитов на основе Nb3Sn (обзор литературных источников) .................................................................................................. 10
1.1 Общие сведения о сверхпроводимости и открытие соединения Nb3Sn ....................... 10
1.2 Методы изготовления и конструкция проводников на основе Nb3Sn .......................... 13
1.3 Микроструктура и кинетика формирования сверхпроводящих слоёв Nb3Sn .............. 18
1.4 Влияние температуры и длительности диффузионного отжига и легирования на структуру и свойства композитов на основе Nb3Sn ....................................................... 26
1.5 Постановка задач исследования ....................................................................................... 30
2 Материалы и методика эксперимента ................................................................................ 31
2.1 Описание образцов............................................................................................................. 31
2.2 Электронно-микроскопические исследования ................................................................ 34
2.3 Определение параметров структуры сверхпроводящих слоёв ...................................... 36
3 Структура сверхпроводящей фазы Nb3Sn в композитах разной конструкции в зависимости от легирования и режима отжига ................................................................. 37
3.1 Влияние температуры и длительности диффузионного отжига на структуру слоёв Nb3Sn и критический ток в композитах с кольцевыми Nb волокнами ......................... 37
3.1.1 Морфология ниобиевых волокон и слоёв Nb3Sn .......................................................... 37
3.1.2 Структура слоёв Nb3Sn в стрендах с кольцевыми волокнами в зависимости от температуры и длительности диффузионного отжига ................................................. 42
3.2 Структура слоёв Nb3Sn и плотность критического тока в композитах с распределёнными источниками олова в зависимости от температуры и длительности диффузионного отжига, легирования матрицы Mn и дизайна ...................................... 46
3.2.1 Морфология ниобиевых волокон и слоёв Nb3Sn .......................................................... 46
3.2.2 Структура сверхпроводящих слоёв Nb3Sn .................................................................... 50
3.3 Влияние условий двухступенчатого отжига на формирование сверхпроводящих слоев в композитах, изготовленных по бронзовой технологии ............................................... 53
3.3.1 Морфология Nb волокон и слоя Nb3Sn после первой ступени диффузионного отжига, 575 °С/100 ч ...................................................................................................................... 53
3.3.2 Морфология Nb волокон и слоя Nb3Sn после укороченного двухступенчатого отжига 575 °С/100 ч+650 °С/100 ч .............................................................................................. 57
3.3.3 Морфология Nb волокон и слоя Nb3Sn после стандартного диффузионного отжига, 575 °С/150 ч + 650 °С/200 ч ............................................................................................ 60
3.3.4 Зарождение слоев Nb3Sn на первой ступени диффузионного отжига ....................... 62
3
3.3.5 Влияние продолжительности двухступенчатого отжига на структуру сверхпроводящих слоёв .................................................................................................. 68
3.4 Сравнение композитов разного дизайна .......................................................................... 73
4 Кинетика формирования сверхпроводящих слоёв Nb3Sn и токонесущая способность композитов ............................................................................................................................ 78
4.1 Морфология «бронзовых» стрендов со спаренными Nb волокнами ............................ 78
4.2 Структура слоёв Nb3Sn, формирующихся при разных температурах .......................... 86
4.3 Толщина слоя Nb3Sn в зависимости от температуры и времени отжига ..................... 96
4.4 Расход олова из бронзовой матрицы ................................................................................ 97
4.5 Зависимость силы пиннинга от среднего размера зёрен Nb3Sn в сверхпроводящих композитах, изготовленных по разным технологиям .................................................... 98
4.5.1 Функции для описания экспериментальных данных Fp,max (d) .................................... 98
4.5.2 Интерпретация параметров |Fp,max(0)| и δ .................................................................... 104
4.6 Модель, связывающая объёмную долю, размер зёрен и их статистическое распределение с силой пиннинга в Nb3Sn в «бронзовых» композитах со спаренными Nb волокнами ................................................................................................................... 106
4.7 Пример применения количественной модели ............................................................... 116
4.8 Коэффициент эффективности стрендов, изготовленных по бронзовой технологии со спаренными Nb волокнами при различных режимах диффузионного отжига .......... 120
Заключение ................................................................................................................................. 123
Благодарности ............................................................................................................................ 124
Список работ автора .................................................................................................................. 125
Список сокращений и условных обозначений ....................................................................... 127
