Изучение зависимости скорости роста и морфологии зерен сверхпроводящего слоя Nb3Sn от режимов диффузионного отжига композиционных проводников для ИТЭР с целью повышения их токонесущей способности

Объектом исследования являются сверхпроводящие композиты типа ИТЭР на основе интерметаллида Nb3Sn, изготовленные по «бронзовой» технологии. Цель работы — установление закономерностей кинетики формирования фазы Nb3Sn, изменения ее структуры и состава в процессе диффузионных отжигов промышленных сверхпроводящих проводов для повышения их токонесущей способности. На образцах промышленного типа для ИТЭР (одного дизайна) с разными режимами диффузионного отжига методами сканирующей и просвечивающей электронной микроскопии комплексно исследована структура сверхпроводящих слоев. В ходе реализации Проекта разработан метод расчета толщины сверхпроводящих слоев Nb3Sn в композитах со спаренными ниобиевыми волокнами. Рост зерна при более высоких температурах замедляет образование диффузионного слоя, и наряду с истощением бронзовой матрицы это может быть причиной отклонения роста слоя от параболического закона. По данным фрактографического исследования произведен расчет доли зерен различной морфологии в образовавшемся диффузионном слое Nb3Sn. Доля в слое столбчатых зерен остается постоянной и составляет чуть более трети всего объема слоя. По данным СЭМ рассчитан средний размер равноосных зерен Nb3Sn и по известным экспериментальным зависимостям определена максимальная сила пиннинга для каждого образца. Из полученных в ходе исследования данных произведена оценка относительной критической плотности тока для полей 16 Тл и показано, что наилучшие критические характеристики будет иметь образец, имеющий длительный отжиг при средней температуре (100 ч при температуре 650 °C).