니오븀 주석 합금 막대 설명
니오븀 주석 합금 막대는 고성능 Nb₃Sn 초전도 와이어 제조를 위한 연성 전구체 역할을 하며, A15 결정 구조의 탁월한 특성을 활용하면서 고유한 취성을 피할 수 있습니다. 이 금속 간 화합물은 임계 온도 18K를 달성하여 NbTi 합금을 훨씬 능가하며 4.2K 작동 온도에서 12테슬라 필드에서 2,000A/mm² 이상의 임계 전류 밀도를 유지합니다. 이러한 성능은 결정립 경계에서 강력한 플럭스 고정에서 비롯되지만, Nb-25at%Sn에 가까운 정밀한 화학량론적 제어가 필요합니다.
기계적 한계는 상당한 문제를 야기합니다. 반응된 Nb₃Sn 상은 초전도 코어와 청동 확산 매트릭스 사이의열팽창 불일치(Δα ≈ 6×10-⁶/K)로 인해 0.2% 미만의 파괴 변형률로 극도의 취약성을 나타냅니다 . 결과적으로 로드 전구체 형태는 초전도 단계를 형성하는 최종 650-700°C 열처리 전에 필수적인 와이어 드로잉 및 코일 와인딩을 가능하게 합니다.
전자기적 특성으로는 절대 영도에서 30T에 육박하는 상한 임계 전계가 있지만, 0.3% 인장 변형률에서 임계 전류가 50%까지 저하되는 등 변형률에 매우 민감하게 반응하므로 자석 엔지니어링에서 압축적 사전 변형 설계가 필요합니다. 티타늄 또는 갈륨 도핑(3-7at%)은 고정 강도와 내방사선성을 향상시킵니다. 반응성 확산 동안 청동 매트릭스에서 Sn 수송은 2~5μm의 Nb₃Sn 입자를 생성하며, Cu-Sn 구성 구배가 층 성장 동역학을 지배합니다.
이러한 특성을 종합적으로 고려하면 ITER 핵융합 토로이달 필드 코일(13.5T), CERN의 고광도 LHC 업그레이드(11T 쌍극자), 23.5T NMR 분광기 등 최첨단 응용 분야가 가능하며, 추가적인 Jc 향상을 위한 인공 핀 센터에 대한 연구가 진행 중입니다.
니오븀 주석 합금 막대의 응용 분야
1. 핵융합로
ITER 토로이달 필드 코일(프랑스): 플라즈마 감금을 위해 13.5 테슬라를 생성하는 18 Nb₃Sn 코일(저장 에너지: 41 GJ).
SPARC(MIT/CFS): 순 에너지 이득 실증을 위해 8.2T Nb₃Sn 자석을 사용하는 소형 토카막(2025년 이상).
2. 입자가속기
LHC 고광도 업그레이드(CERN): 11T Nb₃Sn 다이폴로 NbTi 자석을 대체하여 충돌 속도를 10배 향상(가동: 2029년).
FCC-hh(미래 원형 충돌기): 100TeV 충돌 에너지를 목표로 하는 16T 자석 제안.
3. 고주파 NMR 분광기
1.2GHz NMR(23.5T): 원자 분해능 단백질 구조 분석이 가능한 Nb₃Sn/NbTi 하이브리드 자석(예: 브루커 어센드 이온(Bruker Ascend® Aeon)).
4. 소형 핵융합 장치
ARC 리액터(MIT): 신속한 유지보수 기능으로 9.2T 필드를 달성하는 All-Nb₃Sn 분리형 자석.
5. 의료 영상
차세대 MRI: 신경 영상 해상도 향상을 위해 Nb₃Sn 코일이 장착된 7T 전신 스캐너 프로토타입.
6. 에너지 저장
SMES(초전도 자기 에너지 저장 장치): 그리드 안정성을 위한 100MJ Nb₃Sn 시스템(예: 스위스-SMES 프로젝트).
니오브 주석 합금 막대 포장
당사의 제품은 재료 치수에 따라 다양한 크기의 맞춤형 상자에 포장됩니다. 작은 품목은 PP 상자에 안전하게 포장하고, 큰 품목은 맞춤형 나무 상자에 넣습니다. 운송 중 최적의 보호를 제공하기 위해 맞춤형 포장과 적절한 완충재 사용을 엄격하게 준수합니다.
포장: 상자, 나무 상자 또는 맞춤형.
참고용으로 제공된 포장 세부 정보를 검토하시기 바랍니다.
제조 공정
1.테스트 방법
(1)화학 성분 분석 - 순도 요구 사항을 준수하는지 확인하기 위해 GDMS 또는 XRF와 같은 기술을 사용하여 확인합니다.
(2)기계적 특성 테스트 - 재료 성능을 평가하기 위한 인장 강도, 항복 강도 및 연신율 테스트를 포함합니다.
(3)치수 검사 - 두께, 너비, 길이를 측정하여 지정된 허용 오차를 준수하는지 확인합니다.
(4)표면 품질 검사 - 육안 및 초음파 검사를 통해 스크래치, 균열, 내포물 등의 결함을 확인합니다.
(5)경도 테스트 - 재료의 경도를 측정하여 균일성과 기계적 신뢰성을 확인합니다.
자세한 내용은SAM 테스트 절차를참조하세요 .
니오브 주석 합금 막대 FAQ
Q1. 왜 NbTi 대신 Nb₃Sn을 선택해야 하나요?
A15 결정 구조는 더 높은 임계 파라미터를 가능하게 합니다: Tc=18K(NbTi의 9K 대비), Bc2(4.2K)>25T(8T 한계 대비), 낮은 냉각 비용으로 더 높은 온도/자계에서 자석 작동이 가능합니다.
Q2. 주요 제조 과제는 무엇인가요?
반응된 Nb₃Sn 상은 고유한 취성(파괴 변형률 <0.2%)을 나타내므로 청동 공정/내부 주석 방법을 통해 연성 Nb-Sn 전구체를 만든 다음 650-700°C 확산 어닐링이 필요합니다.
Q3. Nb₃Sn은 어디에 필수적입니까?
1. 핵융합(ITER의 13.5T 토로이달 코일)
2. 초고장력 가속기(LHC 업그레이드의 11T 다이폴)
3. ≥1GHzNMR 분광기(23.5T 하이브리드 자석)
관련 정보
1.일반적인 준비 방법
Nb₃Sn 도체는 청동 공정(Nb 막대가 있는 Sn-Cu 매트릭스) 또는 내부 주석 방법(Nb 튜브 내 Sn 코어)을 통한 연성 전구체 제조에 의존하여 반응 전에 감을 수 있습니다. 초전도 상은 650-700°C에서 50-200시간 동안 고체 확산 어닐링을 통해 형성되며, 여기서 Sn이 Nb에 침투하여 부서지기 쉬운 A15 결정을 만듭니다. 이 고온 합성은 열팽창 불일치(Δα≈6×10-⁶K-¹)로 인한 잔류 변형률과 특수 취급이 필요한 고유 취성(파괴 변형률 <0.2%)이라는 두 가지 중요한 제약 조건을 유발합니다. 반응 후 가공에는 담금질 보호를 위한 구리 클래딩/안정제 및 자석 작동 중 인장 응력을 상쇄하기 위한 사전 압축 와인딩(-0.6% 변형률)이 필요합니다. 성능 최적화를 위해서는 Ti/Ga 도핑(3-7 at%)을 통해 상부 임계장(Bc2>25T)과 입자 경계 핀 제어를 강화하여 15T에서 Jc>3,000 A/mm²를 달성해야 합니다. 산업적 확장은 반응 균질성(Sn 누출 방지) 및 융합 애플리케이션을 위한 방사선 내성 설계라는 과제에 직면하여 REBCO를 통한 전구체 및 하이브리드 아키텍처의 적층 제조에 대한 연구를 주도하고 있습니다.
변환기 및 계산기
