Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti

Исследованы структура и критическая плотность тока многослойных ленточных композитов, в которых сверхпроводящие слои из деформируемых сплавов Nb–Ti наноразмерной толщины чередовались с такими же слоями из ниобия. Композиты получены 3-этапной прокаткой многослойных пакетов вначале на вакуумном прокат...

Повний опис

Збережено в:

Бібліографічні деталі
Опубліковано в: :	Физика и техника высоких давлений
Дата:	2008
Автори:	Карпов, М.И., Коржов, В.П., Зверев, В.Н., Внуков, В.И., Желтякова, И.С.
Формат:	Стаття
Мова:	Russian
Опубліковано:	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України 2008
Онлайн доступ:	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70458
Теги:	Додати тег Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
Назва журналу:	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Цитувати:	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti / М.И. Карпов, В.П. Коржов, В.Н. Зверев, В.И. Внуков, И.С. Желтякова // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 70-76. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.

Репозитарії

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine

id	nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-70458
record_format	dspace
spelling	Карпов, М.И. Коржов, В.П. Зверев, В.Н. Внуков, В.И. Желтякова, И.С. 2014-11-06T17:58:44Z 2014-11-06T17:58:44Z 2008 Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti / М.И. Карпов, В.П. Коржов, В.Н. Зверев, В.И. Внуков, И.С. Желтякова // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 70-76. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0868-5924 PACS: 81.40.Rs https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70458 Исследованы структура и критическая плотность тока многослойных ленточных композитов, в которых сверхпроводящие слои из деформируемых сплавов Nb–Ti наноразмерной толщины чередовались с такими же слоями из ниобия. Композиты получены 3-этапной прокаткой многослойных пакетов вначале на вакуумном прокатном стане с нагревом до 950°C, а затем прокаткой при комнатной температуре. Микроструктура поперечных сечений изучена методом растровой электронной микроскопии. Измерениями критического тока показано, что Nb-слои вызывали очень сильный пиннинг сверхпроводящих вихрей на границе сверхпроводник–нормальный металл. Об этом свидетельствовали большие значения анизотропии критической плотности тока при толщине слоев 10 nm и меньше. The microstructure and the critical current density of the tape multilayer composites with superconducting layers of the nanosize thickness out of the deformable alloys Nb–Ti interchanged with Nb-layers of the same thickness were investigated. The composites were obtained by means of the 3-stage rolling of the multilayer packets, at first at a vacuum mill with the heating to 950°C and then by rolling at the room temperature. The microstructure of the cross-sections was investigated by the scanning/transmission electron microscopy. Measurements of the critical current have shown that the Nb-layers caused a very strong pinning of the superconducting vortices at the superconductor–normal metal boundary. This is evidenced by high values of the critical-current density anisotropy for 10 nm-thick and less layers. ru Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України Физика и техника высоких давлений Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti Мікроструктура й критична щільність струму стрічкових композитів з нанорозмірними шарами з надпровідних сплавів Nb–Ti Microstructure and critical current density of tape composites with nanosize layers out of superconducting alloys Nb–Ti Article published earlier
institution	Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection	DSpace DC
title	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti
spellingShingle	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti Карпов, М.И. Коржов, В.П. Зверев, В.Н. Внуков, В.И. Желтякова, И.С.
title_short	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti
title_full	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti
title_fullStr	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti
title_full_unstemmed	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti
title_sort	микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов nb–ti
author	Карпов, М.И. Коржов, В.П. Зверев, В.Н. Внуков, В.И. Желтякова, И.С.
author_facet	Карпов, М.И. Коржов, В.П. Зверев, В.Н. Внуков, В.И. Желтякова, И.С.
publishDate	2008
language	Russian
container_title	Физика и техника высоких давлений
publisher	Донецький фізико-технічний інститут ім. О.О. Галкіна НАН України
format	Article
title_alt	Мікроструктура й критична щільність струму стрічкових композитів з нанорозмірними шарами з надпровідних сплавів Nb–Ti Microstructure and critical current density of tape composites with nanosize layers out of superconducting alloys Nb–Ti
description	Исследованы структура и критическая плотность тока многослойных ленточных композитов, в которых сверхпроводящие слои из деформируемых сплавов Nb–Ti наноразмерной толщины чередовались с такими же слоями из ниобия. Композиты получены 3-этапной прокаткой многослойных пакетов вначале на вакуумном прокатном стане с нагревом до 950°C, а затем прокаткой при комнатной температуре. Микроструктура поперечных сечений изучена методом растровой электронной микроскопии. Измерениями критического тока показано, что Nb-слои вызывали очень сильный пиннинг сверхпроводящих вихрей на границе сверхпроводник–нормальный металл. Об этом свидетельствовали большие значения анизотропии критической плотности тока при толщине слоев 10 nm и меньше. The microstructure and the critical current density of the tape multilayer composites with superconducting layers of the nanosize thickness out of the deformable alloys Nb–Ti interchanged with Nb-layers of the same thickness were investigated. The composites were obtained by means of the 3-stage rolling of the multilayer packets, at first at a vacuum mill with the heating to 950°C and then by rolling at the room temperature. The microstructure of the cross-sections was investigated by the scanning/transmission electron microscopy. Measurements of the critical current have shown that the Nb-layers caused a very strong pinning of the superconducting vortices at the superconductor–normal metal boundary. This is evidenced by high values of the critical-current density anisotropy for 10 nm-thick and less layers.
issn	0868-5924
url	https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/70458
citation_txt	Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti / М.И. Карпов, В.П. Коржов, В.Н. Зверев, В.И. Внуков, И.С. Желтякова // Физика и техника высоких давлений. — 2008. — Т. 18, № 4. — С. 70-76. — Бібліогр.: 4 назв. — рос.
work_keys_str_mv	AT karpovmi mikrostrukturaikritičeskaâplotnostʹtokalentočnyhkompozitovsnanorazmernymisloâmiizsverhprovodâŝihsplavovnbti AT koržovvp mikrostrukturaikritičeskaâplotnostʹtokalentočnyhkompozitovsnanorazmernymisloâmiizsverhprovodâŝihsplavovnbti AT zverevvn mikrostrukturaikritičeskaâplotnostʹtokalentočnyhkompozitovsnanorazmernymisloâmiizsverhprovodâŝihsplavovnbti AT vnukovvi mikrostrukturaikritičeskaâplotnostʹtokalentočnyhkompozitovsnanorazmernymisloâmiizsverhprovodâŝihsplavovnbti AT želtâkovais mikrostrukturaikritičeskaâplotnostʹtokalentočnyhkompozitovsnanorazmernymisloâmiizsverhprovodâŝihsplavovnbti AT karpovmi míkrostrukturaikritičnaŝílʹnístʹstrumustríčkovihkompozitívznanorozmírnimišaramiznadprovídnihsplavívnbti AT koržovvp míkrostrukturaikritičnaŝílʹnístʹstrumustríčkovihkompozitívznanorozmírnimišaramiznadprovídnihsplavívnbti AT zverevvn míkrostrukturaikritičnaŝílʹnístʹstrumustríčkovihkompozitívznanorozmírnimišaramiznadprovídnihsplavívnbti AT vnukovvi míkrostrukturaikritičnaŝílʹnístʹstrumustríčkovihkompozitívznanorozmírnimišaramiznadprovídnihsplavívnbti AT želtâkovais míkrostrukturaikritičnaŝílʹnístʹstrumustríčkovihkompozitívznanorozmírnimišaramiznadprovídnihsplavívnbti AT karpovmi microstructureandcriticalcurrentdensityoftapecompositeswithnanosizelayersoutofsuperconductingalloysnbti AT koržovvp microstructureandcriticalcurrentdensityoftapecompositeswithnanosizelayersoutofsuperconductingalloysnbti AT zverevvn microstructureandcriticalcurrentdensityoftapecompositeswithnanosizelayersoutofsuperconductingalloysnbti AT vnukovvi microstructureandcriticalcurrentdensityoftapecompositeswithnanosizelayersoutofsuperconductingalloysnbti AT želtâkovais microstructureandcriticalcurrentdensityoftapecompositeswithnanosizelayersoutofsuperconductingalloysnbti
first_indexed	2025-11-25T23:07:18Z
last_indexed	2025-11-25T23:07:18Z
_version_	1850577781791916032
fulltext	Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 70 PACS: 81.40.Rs М.И. Карпов, В.П. Коржов, В.Н. Зверев, В.И. Внуков, И.С. Желтякова МИКРОСТРУКТУРА И КРИТИЧЕСКАЯ ПЛОТНОСТЬ ТОКА ЛЕНТОЧНЫХ КОМПОЗИТОВ С НАНОРАЗМЕРНЫМИ СЛОЯМИ ИЗ СВЕРХПРОВОДЯЩИХ СПЛАВОВ Nb–Ti Институт физики твердого тела РАН ул. Институтская, 2, г. Черноголовка, Московская обл., 142432, Россия Е-mail: korzhov@issp.ac.ru Исследованы структура и критическая плотность тока многослойных ленточных композитов, в которых сверхпроводящие слои из деформируемых сплавов Nb–Ti наноразмерной толщины чередовались с такими же слоями из ниобия. Композиты получены 3-этапной прокаткой многослойных пакетов вначале на вакуумном про- катном стане с нагревом до 950°C, а затем прокаткой при комнатной темпера- туре. Микроструктура поперечных сечений изучена методом растровой элек- тронной микроскопии. Измерениями критического тока показано, что Nb-слои вызывали очень сильный пиннинг сверхпроводящих вихрей на границе сверхпровод- ник–нормальный металл. Об этом свидетельствовали большие значения анизо- тропии критической плотности тока при толщине слоев 10 nm и меньше. Критическая плотность тока в сверхпроводниках является структурно- зависящей характеристикой материала. Это связано с тем, что такие струк- турные дефекты, как дислокации, выделения второй фазы, границы зерен, межфазные границы служат центрами закрепления сверхпроводящих вих- рей. Причем межфазные границы сверхпроводник–нормальный металл яв- ляются наиболее эффективными из них [1]. В связи с этим плоские провод- ники с закономерным расположением чередующихся несверхпроводящих и сверхпроводящих слоев наноразмерной толщины представляют большой научный и практический интерес. Работа в этом направлении начиналась с многослойных композитов Cu–Nb с целью исследования поведения механических свойств с уменьшением толщины слоев меди и ниобия вплоть до нескольких нанометров [2,3]. Но поскольку ниобий сам является сверхпроводником 2-го рода, были измере- ны критические плотности тока jc исследуемого ленточного композита. Ока- залось, что для холоднодеформированных образцов отношение jc при парал- лельной ориентации плоскости ленты и направления магнитного поля к jc при перпендикулярной ориентации равнялось 410 в полях 0.5–0.6 T [4]. Та- Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 71 кая большая анизотропия критической плотности тока свидетельствовала о сильном закреплении сверхпроводящих вихрей на межслойных границах между несверхпроводящей медью и сверхпроводящим ниобием. Цель настоящей работы – исследование структуры и критической плот- ности тока многослойных композитов, в которых сверхпроводящие слои со- стоят из деформируемых сплавов Nb–Ti двух составов с 31 и 50% Ti (здесь и далее – mass%). 1. Строение композитов и методика исследования Исследовали две серии многослойных композитных лент, в каждой из ко- торых представлено по пять вариантов ленточных проводников, отличаю- щихся конструкцией и количеством слоев. Все ленты были толщиной 0.3 mm. Ленты, содержащие наибольшее количество слоев, дополнительно прокаты- вали до толщин 0.15 и 0.075 mm. Ленты 1-й серии содержали чередующиеся слои ниобия и сплава Nb–50% Ti. Количество слоев ниобия и сплава изменялось соответственно от 675 и 540 до 7440 и 6975. Расчетные толщины слоев ниобия и Nb–Ti-сплава были одинако- вы и при общей толщине ленты, равной 0.3 mm, изменялись соответственно в интервале от 119.5 до 10.1 nm. Через равные количества слоев сплава и нио- бия располагались слои из меди. Их количество, считая два наружных слоя, равнялось 16. Толщина Cu-слоев 9.7 μm. Этот проводник являлся прототипом сверхпроводящих материалов, которые всегда содержат медь в качестве стаби- лизатора. Коэффициент заполнения для сплава Nb–Ti составлял 0.215–0.234. Так как измерения критического тока Ic проводили при температуре жидкого гелия во внешнем магнитном поле до 7 T, создаваемом сверхпроводящим со- леноидом, то уже в полях выше 0.1–0.2 T ниобий, благодаря своему малому второму критическому магнитному полю, становился несверхпроводящим и мог исполнять роль эффективного центра закрепления сверхпроводящих вих- рей. Кроме того, в лентах этой серии слои ниобия служили диффузионными барьерами против взаимодействия меди с титаном. Многослойные ленты 2-й серии отличались тем, что содержали только два наружных Cu-слоя толщиной ~ 9 μm, ниобий-титановый сплав имел состав Nb–31% Ti и слои ниобия и сплава были различными по толщине. Расчетная толщина Nb-слоя при общей толщине ленты, равной 0.3 mm, изменялась от 90.9 до 7.9 nm, при этом их количество увеличивалось от 1395 до 14880 соот- ветственно. Для Nb–Ti-слоя расчетная толщина уменьшалась в диапазоне от 138.5 до 11.8 nm, количество изменялось от 1116 до 13950 соответственно. Ленты получали методом поэтапной прокатки. Каждый этап состоял из трех операций: 1) сборки пакета из фольг ниобия и сплава Nb–Ti, 2) горячей прокатки многослойного пакета и 3) прокатки полученной многослойной заготовки при комнатной температуре. Горячую прокатку проводили на ва- куумном прокатном стане с нагревом до температуры 950°C за один или два прохода с деформацией за один проход ~ 25%. Такой режим прокатки и спе- Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 72 циальная подготовка соприкасающихся поверхностей всех фольг, состав- ляющих пакет, гарантировали получение на выходе монолитной заготовки. При получении композитов 2-й серии к первой операции добавлялась ваку- умная диффузионная сварка пакетов под давлением. На втором этапе пакет собирали из фольг после первого этапа, на третьем – из фольг после второго этапа и Cu-фольг. Микроструктуру поперечных сечений многослойных композитных лент исследовали методом растровой электронной микроскопии. Критический ток измеряли при 4.2 K в магнитных полях до 7 T. Магнит- ное поле создавали сверхпроводящим соленоидом. Плоскость прокатки лен- ты ориентировали параллельно и перпендикулярно направлению магнитно- го поля. Протекание транспортного тока в обоих случаях было перпендику- лярно магнитному полю соленоида. В первом случае, в отличие от второго, должно было иметь место закрепление сверхпроводящих вихрей на меж- слойных границах. 2. Микроструктура многослойных композитов На рис. 1 представлена микроструктура поперечного сечения многослойной ленты 1-й серии, содержащей 1170 слоев из сверхпроводящего сплава Nb–50% Ti расчетной толщиной 57.3 nm. При малом увеличении (рис. 1,а) видны все 16 Cu-слоев толщиной ~ 10 μm (они темного цвета), чередующиеся с 15 «много- слойными слоями», каждый из которых содержит 78 слоев из сплава Nb–Ti, че- редующихся со слоями из ниобия. На рис. 1,б, где показана микроструктура по- перечного сечения, полностью приходящегося на «многослойный слой» из слоев ниобия и сплава, Nb–Ti-слои выглядят темными полосами, Nb-слои – светлыми. а б Рис. 1. Микроструктура поперечного сечения многослойной композитной ленты 1-й серии перпендикулярно направлению прокатки при двух различных увеличениях Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 73 а б Рис. 2. Микроструктура поперечного сечения многослойной композитной ленты 2-й серии параллельно направлению прокатки при двух различных увеличениях Обращают на себя внимание (см. рис. 1,а) изменение общей толщины «многослойных слоев» и наличие мест локального схлопывания медных слоев. Такие случаи еще больше были выражены в микроструктуре попе- речных сечений, вырезанных параллельно направлению прокатки ленты. Конечно, это не означало наличия разрыва всего «многослойного слоя» в данном месте, поскольку в другом сечении, скорее всего, наблюдалась про- тивоположная картина. Поэтому непрерывность токовых путей в ленте не должна была нарушаться. Но сам факт заставил предпринять действия для выравнивания толщины «многослойного слоя». Первое, что предстояло сде- лать, это существенно уменьшить толщину Cu-слоев как наиболее пластич- ной составляющей композита. В качестве эксперимента в многослойных лентах 2-й серии оставлены только два наружных Cu-слоя. На рис. 2 показана микроструктура поперечного сечения многослойной композитной ленты 2-й серии, содержащей 2340 слоев из сплава Nb–31% Ti расчетной толщиной 67.2 nm, чередующихся со слоями из ниобия толщиной 43.8 nm. Неодинаковая толщина слоев из сплава и ниобия вызвана тем, что при сборке пакетов использовали Nb-фольги толщиной 0.2 mm и фольги сплава толщиной 0.3 mm. При такой конструкции композита удалось полу- чить хорошую ламинарную структуру чередующихся слоев. 3. Токонесущая способность многослойных композитов Образцы многослойных композитов, на которых измерялся критический ток Ic, предварительно подвергали деформации с последующим низкотемператур- ным отжигом при 360–400°C в течение 3 h. В процессе отжига взаимный твер- дый раствор ниобия и титана претерпевал распад с выделением α-фазы, которая представляла собой твердый раствор ниобия в α-Ti и частицы которой являлись дополнительными центрами закрепления сверхпроводящих вихрей. Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 74 Эксперимент заключался в определении значений Ic по вольт-амперным характеристикам, каждую из которых снимали при фиксированном значении магнитного поля Н. Критическую плотность тока jc рассчитывали на все се- чение образца. Ее мы называем конструктивной критической плотностью тока str cj . Зависимость str cj от расчетной толщины слоя из сверхпроводящего сплава Nb–31% Ti при параллельной ориентации плоскости прокатки и направле- ния магнитного поля показана на рис. 3,а. Видно, что с уменьшением тол- щины критическая плотность тока монотонно повышалась. При толщине 10 nm она достигала (4–6)·104 A/cm2 в поле 6 T и при дальнейшем уменьшении толщины оставалась на этом уровне. При перпендикулярной ориентации плоскости прокатки и направления магнитного поля (рис. 3,б) такой карти- ны не наблюдали. Более того, при толщине сверхпроводящего слоя меньше 10 nm наблюдали некоторое снижение критической плотности тока. 1 10 100103 104 105 jst r c , A /c m 2 l, nm 1 10 100102 103 104 105 jst r c , A /c m 2 l, nm а б Рис. 3. Зависимости конструктивной критической плотности тока от расчетной толщины слоя l из сверхпроводящего сплава Nb–31% Ti при параллельной (а) и перпендикулярной (б) ориентации плоскости прокатки и направления магнитного поля относительно друг друга: □ – образцы после прокатки; ■, ●, ▲ и▼ – после прокатки и отжига при 360°C/3 h. Магнитное поле, T: □ и ■ – 6; ● – 6.5; ▲ – 7; ▼ – 5 1 10 100 1 10 100 A ni so tro py j c l, nm Рис. 4. Анизотропия критической плотности тока в зависимости от рас- четной толщины слоя l из сплавов ниобия с 31 (□, ■) и 50% Ti (○, ●) в магнитном поле 6 T: □ и ○ – образцы после прокатки; ■ – после прокатки и отжига при 360°C/3 h; ● – после про- катки + 400°C/3 h Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 75 Характеристикой, подтверждающей закрепление сверхпроводящих вих- рей на протяженных плоских дефектах, какими были слои из ниобия, явля- ется анизотропия критической плотности тока jc – отношение jc\|\|/jc⊥, где jc\|\| и jc⊥ – критические плотности тока соответственно при параллельной и пер- пендикулярной ориентации плоскости прокатки ленты и направления маг- нитного поля. Зависимость анизотропии от расчетной толщины сверхпрово- дящего слоя представлена на рис. 4. При уменьшении толщины слоев анизо- тропия увеличивалась от 3–5 для лент с толщиной слоев, равной 126.8 nm, до 11–20 для лент с расчетной толщиной слоев ∼ 5.5 nm, прокатанных до 0.15 mm и отожженных при 360°С. Наибольшего значения (235) анизотро- пия достигала в лентах с толщиной Nb–Ti-слоя, равной ∼ 3 nm, которые про- катывали до толщины 75 μm. Такие высокие значения jc\|\|/jc⊥ свидетельство- вали об очень сильном пиннинге (закреплении) сверхпроводящих вихрей на границах сверхпроводник–несверхпроводник, создаваемом в многослойной ленте слоями ниобия, который уже в полях более 0.1–0.2 T становился не- сверхпроводящим. Выводы 1. С помощью 3-этапной деформации прокаткой многослойных пакетов получены опытные образцы многослойных композитных лент, содержащих слои из сверхпроводящих сплавов ниобия с 31 и 50% Ti наноразмерной толщины, чередующиеся со слоями из ниобия такой же толщины. 2. Измерениями критического тока в зависимости от магнитного поля бы- ло показано, что Nb-слои вызывали очень сильный пиннинг сверхпроводя- щих вихрей на границе сверхпроводник–нормальный металл. Об этом сви- детельствовали большие значения анизотропии критической плотности тока, особенно в области толщины слоев 10 nm и меньше, и повышение самой критической плотности тока при уменьшении расчетной толщины слоев. 1. И.А. Баранов, Ю.Ф. Бычков, В.П. Коржов, В.А. Мальцев, М.П. Славгородский, Р.С. Шмулевич, в сб.: Сверхпроводящие сплавы и соединения, Наука, Москва (1972), с. 140–147. 2. M.I. Karpov, V.I. Vnukov, N.V. Medved, K.G. Volkov, I.I. Khodoss, Proc. of 15th International Plansee Seminar, 28 May–1 June, Reutte, Austria, 2001, G. Kneringer, P. Rödhammer, H. Wildner (eds.), Plansee Holding AG, Reutte (2001), vol. 1, p. 636–646. 3. М.И. Карпов, В.И. Внуков, Б.А. Гнесин, Г.Е. Абросимова, Л.А. Фролова, И.С. Те- рехова, В.П. Коржов, И.И. Ходос, Деформация и разрушение материалов № 11, 2 (2007). 4. М.И. Карпов, В.П. Коржов, В.И. Внуков, К.Г. Волков, Н.В. Медведь, Материало- ведение № 1, 43 (2005). Физика и техника высоких давлений 2008, том 18, № 4 76 M.I. Karpov, V.P. Korzhov, V.N. Zverev, V.I. Vnukov, I.S. Zheltyakova MICROSTRUCTURE AND CRITICAL CURRENT DENSITY OF TAPE COMPOSITES WITH NANOSIZE LAYERS OUT OF SUPERCONDUCTING ALLOYS Nb–Ti The microstructure and the critical current density of the tape multilayer composites with superconducting layers of the nanosize thickness out of the deformable alloys Nb–Ti in- terchanged with Nb-layers of the same thickness were investigated. The composites were obtained by means of the 3-stage rolling of the multilayer packets, at first at a vacuum mill with the heating to 950°C and then by rolling at the room temperature. The micro- structure of the cross-sections was investigated by the scanning/transmission electron mi- croscopy. Measurements of the critical current have shown that the Nb-layers caused a very strong pinning of the superconducting vortices at the superconductor–normal metal boundary. This is evidenced by high values of the critical-current density anisotropy for 10 nm-thick and less layers. Fig. 1. Microstructure of the cross-section of multilayer composite tape of the first series perpendicularly to the direction of rolling for two different magnifications Fig. 2. Microstructure of the cross-section of multilayer composite tape of the second se- ries paralleled to the direction of rolling for two different magnifications Fig. 3. Dependences of the structural critical current density on calculated thickness of the layer l of superconducting (Nb–31% Ti)-alloy for paralleled (a) and perpendicular (б) orientation of the rolling plane and the direction of the magnetic field relative to each other: □ – the specimens after rolling; ■, ●, ▲ and ▼ – the specimens after rolling and annealing at 360°С/3 h. The magnetic field, T: □ and ■ – 6; ● – 6.5; ▲ – 7; ▼ – 5 Fig. 4. Anisotropy of the critical current density depending on calculated thickness of the layer l of niobium alloys with 31 ((□, ■) and 50% Ti (○, ●) in the magnetic field of 6 T: □ and ○ – the specimens after rolling; ■ – the specimens after rolling and annealing at 360°С/3 h; ● – after rolling + 400°С/3 h

Микроструктура и критическая плотность тока ленточных композитов с наноразмерными слоями из сверхпроводящих сплавов Nb–Ti

Репозитарії

Схожі ресурси