Статья
Разработка технологии вакуумной пропитки сильнотокового проводника на основе высокотемпературных сверхпроводников
В. С. Будаченков
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, 5, 111024, Москва, Россия
e-mail: vitalybudachenkov@mail.ru
А. А. Носов
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, 5, 111024, Москва, Россия
Д. С. Каверин
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, 5, 111024, Москва, Россия
С. С. Фетисов
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, 5, 111024, Москва, Россия
В. С. Высоцкий
ОАО «Всероссийский научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности» (ОАО «ВНИИКП»), шоссе Энтузиастов, 5, 111024, Москва, Россия
УДК 538.945
Аннотация
В работе рассматривается вакуумная пропитка проводника на основе высокотемпературных сверхпроводников эвтектическим оловянно-индиевым припоем ПОИн-52 как способ повышения механической, тепловой и эксплуатационной стабильности композитной структуры. Актуальность исследования определяется тем, что современные мощные комбинированные сверхпроводники, применяемые в магнитных системах, в частности для устройств управляемого термоядерного синтеза, имеют сложную многослойную архитектуру и содержат внутренние пустоты, которые ухудшают теплоотвод и повышают чувствительность к электродинамическим нагрузкам, что может привести к несанкционированной потере сверхпроводящего состояния. Показано, что вакуумная пропитка позволяет удалить воздух и влагу из внутренних полостей, обеспечить проникновение расплава в труднодоступные участки конструкции и сформировать более однородный теплопроводящий и механически связанный композит. Особое внимание уделено выбору припоя ПОИн-52, обладающего низкой температурой плавления, высокой пластичностью, хорошей смачиваемостью и пригодностью для термочувствительных и криогенных применений. Рассмотрены основные технологические этапы процесса, включая предварительный нагрев, вакуумирование, подачу расплава, заполнение полостей и направленную кристаллизацию. Показано, что оптимальный подбор параметров процесса является ключевым условием получения качественного заполнения и минимизации дефектов структуры.
Ключевые слова: комбинированные высокотемпературные сверхпроводники; оловянно-индиевый припой; эвтектика; вакуумная пропитка.
Литература
[1] A. Hubbard, J. Irby, R. Vieira, et al. Processes, systems and devices for metal filling of high temperature superconductor cables. United States Patent, US11948704B2.
[2] J. Stern, J. Swanson, T. Bogdanof. Developing a Vacuum Pressure Impregnation Procedure for CORC Cable. IEEE Transactions on Applied Superconductivity 32, 4800904 (2022). DOI: 10.1109/TASC.2022.3149733
[3] Ch. Sanabria, A. Radovinsky, C. Craighill, et al. Development of a high current density, high temperature superconducting cable for pulsed magnets. 2024 Supercond. Sci. Technol. 37, 115010 (2024). DOI: 10.1088/1361-6668/ad7efc
[4] P.F. Smith and B. Colyer, A solution to the ‘training» problem in superconducting Magnets, Cryogenics 15, 201 (1975).