Микрокомпозитные Cu-Nb проводники и возможности их неразьемного соединения

Abstract

Установки сильных магнитных полей широко применяются в различных областях научных исследований и промышленности. Важнейшим компонентом всех магнитных систем является индуктор (соленоид). Для создания сильного магнитного поля уже недостаточно одного только усовершенствования конструкции соленоидов. Традиционные электротехнические материалы и проводники неспособны выдерживать колоссальные механические и температурные нагрузки, поэтому на смену им приходят совершенно новые перспективные материалы, к которым относятся и микрокомпозитные Cu-Nb проводники. Эти микрокомпозитные материалы отличаются уникальной структурой, высокими механическими характеристиками и хорошей электропроводностью. Одной из важнейших нерешенных проблем остается создание надежных неразьемных соединений и поиск новых технологий их изготовления, поскольку большинство таких магнитных установок после начала их эксплуатации должны оставаться неразьемными. В настоящее время для соединения проводников обычно применяют только разьемные резьбовые или паяные соединения, не отличающиеся на практике высокой надежностью. В данной работе представлен обзор: особенностей структуры и характеристик Cu-Nb проводников, применяемых в установках для сильных магнитных полей; специфики производства данных композитных проводников; технологических проблем при их соединении сваркой; результов экспериментальных исследований свойств сварных соединенений, которые были выполнены, методом термитной сварки.

Installations of strong magnetic fields are widely used in various fields of scientific research and industry. The most important component of all magnetic systems is an inductor (solenoid). To create a strong magnetic field, it is no longer enough just to improve the design of solenoids. Traditional electrical materials and conductors are unable to withstand enormous mechanical and thermal loads, so they are replaced by completely new promising materials, which include microcomposite Cu-Nb conductors. These microcomposite materials are distinguished by a unique structure, high mechanical characteristics and good electrical conductivity. One of the most important unsolved problems remains the creation of reliable permanent connections and the search for new technologies for their manufacture, since the majority of such magnetic installations should remain inseparable after the start of their operation. At present, to connect conductors, usually only detachable threaded or soldered joints are used, which do not differ in practice with high reliability. This paper presents an overview of: features of the structure and characteristics of Cu-Nb conductors used in installations for strong magnetic fields; the specifics of the production of these composite conductors; technological problems at their connection by welding; the results of experimental studies of the properties of welded joints, which were performed by thermite welding.