Металлические многослойные композиционные наноструктурные материалы - разработка технологии, исследование структуры и свойств

Объектом исследований являлись
Цель работы – Создание научных основ для разработки новых конструкций и новых технологий производства слоистых наноструктурных композиционных сверхпроводников на основе сплавов ниобия с улучшенными токонесущими способностями
Основные результаты работ
1.1. Проведен анализ научно-технической литературы, нормативно-технической документации и других материалов, относящихся к разрабатываемой теме.
1.2. Проведены патентные исследования по ГОСТ 15.011-96.
1.3. Сформулированы возможные направления решения задач, поставленных в ТЗ НИР, и проведена их сравнительная оценка.
1.4. Выбраны и обоснованы принятое направление исследования и способы решения поставленных задач.
1.5. Проведено сопоставление ожидаемых показателей новой продукции после внедрения результатов НИР с существующими показателями изделий-аналогов или с действующей нормативно-технической документацией.
1.6. Разработана общая методика проведения исследований

Объектом исследований являлись
1. Цели и задачи этапа работы:
- разработка конструкции композитного сверхпроводника на основе сплава ниобий-титан и проведение исследования влияния толщины слоя сверхпроводника на критическую плотность тока композита;
- изготовление модельных образцов и проведение исследований диффузионных процессов на модельных образцах композитов, содержащих слои меди, титана и сплавов ниобия с титаном.
2. Работы, выполненные на отчетном этапе
2.1. Разработана конструкция наноструктурного сверхпроводника, выбраны материалы для сверхпроводящего, промежуточного и барьерного слоев, определено количество слоев.
2.2. Подготовлены исходные материалы для изготовления образцов.
2.3. Изготовлены модельные образцы для диффузионных исследований и эксперименьальные образцы наноструктурных сверхпроводников.
2.4. Разработаны программы, методики испытаний и проведены исследования структуры, механических и сверхпроводящих свойств
2.5. Проведены диффузионные эксперименты на модельных образцах композитов.
3. Результаты
3.1. По разделам 2.1 - 2.3
Изготовлены модельные образцы в виде ленты шириной 35мм и толщиной 0,3 мм, композитов: Cu – Ti, состоящие из 6 слоев титана и 7 слоев меди и Cu – (Nb50%Ti), состоящие из 16 слоев сплава (Nb50%Ti) и 17 слоев меди.
Изготовлена экспериментальная серия из пяти вариантов образцов наноструктурных композитов Cu – Nb -(Nb50%Ti) в виде ленты шириной 35 мм и толщиной 0,3 мм с толщиной сверхпроводящих слоев 10, 27, 57, 80 и 119 нм.
3.2 По разделу 4. Из данных исследования сверхпроводящих свойств следует, что максимальное значение критической плотности тока и максимальный эффект от пиннинга на межслойных границах наблюдается в интервале толщин сверхпроводящих слоев 57-80 нм. Из данных исследования структуры и механических свойств следует, что соотношение толщин слоев в композите должно быть изменено за счет уменьшения толщин слоев меди.
3.3 По разделу 2 – 5. В исходных модельных образцах Cu – Ti (состояние после прокатки в первом технологическом цикле) на межслойных границах обнаружены следы интерметаллида СuTi2, являющиеся результатом диффузионного взаимодействия меди и титана в процессе горячей вакуумной прокатки. В исходных модельных образцах Cu – (Nb50%Ti), следов такого взаимодействия не обнаружено. Интенсивное диффузионное взаимодействие с образованием интерметаллидов в этом композите обнаруживается после одночасовых отжигов при температурах 450 С и выше.

Разработана программа изготовления экспериментальных наноструктурных сверхпроводников 2-ой серии, подготовлены исходные материалы и осуществлено изготовление их изготовление.

  Проведено исследование структуры и диффузионных процессов в экспериментальных наноструктурных слоистых ленточных сверхпроводниках в деформированном и отожженном состояниях.

Разработана лабораторная технология производства нанострук-турного многослойного композиционного сверхпроводника в виде пло-ской ленты, содержащего слои сверхпроводящего сплава ниобия с ти-таном.
  Технология защищена поданной заявкой на Патент Российской Федерации.