Orientador: Oscar Ferreira de Lima

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Fisica Gleb Wataghin

Resumo: Nós preparamos sinterizados de Cu-30%Nb em peso utilizando o método de SINTERIZAÇÃO NA FASE LÍQUIDA DO COBRE, introduzido em 1981 por O. F. de Lima. O método foi implementado pela substituição do pó de Nb, usado no método original, pelo pó de Nb-H. As vantagens dessa substituição são as...

Resumo: Nós preparamos sinterizados de Cu-30%Nb em peso utilizando o método de SINTERIZAÇÃO NA FASE LÍQUIDA DO COBRE, introduzido em 1981 por O. F. de Lima. O método foi implementado pela substituição do pó de Nb, usado no método original, pelo pó de Nb-H. As vantagens dessa substituição são as seguintes: 1) 0 pó de Nb-H contem menos oxigênio adsorvido do que o pó de Nb. 2) 0 hidrogênio, liberado durante o tratamento térmico de sinterização, funciona por um lado como atmosfera redutora de oxigênio e por outro lado como elemento ativador da molhabilidade entre o cobre e o nióbio, favorecendo portanto a sinterização. 3) Economiza-se uma etapa de desidrogenação. Com esse método obtivemos um material de alta densidade (8,2 g/cm3) e boas propriedades mecânicas, o qual foi reduzido até fios bem finos sem nenhum tratamento térmico. Para a obtenção de fios de Cu-Nb3Sn nós seguimos dois caminhos: 1) através da difusão externa, depositando estanho nos fios de Cu-30%Nb, 2) e da difusão interna, com o uso da liga Sn-8,5%Cu em peso, que foi reduzida até barras de 3,5 mm de diâmetro. Essas barras juntamente com outras barras de Cu-30%Nb foram fechadas em tubos de cobre (arranjos de 7 e de 61 barras) e deformadas mecanicamente por forjamento rotativo e trefilação. Durante a etapa de trefilação ocorreram problemas de fraturas, as quais foram analisadas e correlacionadas com a microestrutura da liga Sn-8,5%Cu. Amostras dos fios de difusão externa (Sn depositado externamente) e de difusão interna (usando a liga Sn-8,5%Cu), depois de um rápido tratamento térmico (abaixo de 500ºC) para a difusão do Sn, foram submetidas a uma temperatura de 700ºC para propiciar a reação do Sn com o Nb e formar o Nb3Sn. Foram preparadas amostras com diversos tempos de reação e sua influência sobre os parâmetros críticos, Tc e Jc, e a resistividade normal (rN) foi analisada. Nossos melhores resultados de densidade de corrente critica versus campo magnético aplicado (Jc x H) são comparáveis com aqueles obtidos através do método do bronze, p. ex: Jc (H = 7T) ~ 6 x 104 A/cm2 para o fio de difusão externa com 260 horas de reação

Abstract: We prepared sintered samples of Cu-30wt%Nb using the new method "Sinterization in a Copper Liquid Phase" introduced in 1981 by O.F. de Lima. This method was improved here with the substitution of Nb powder, used in the original method, by Nb-H powder. The advantages are: 1) the oxygen...

Abstract: We prepared sintered samples of Cu-30wt%Nb using the new method "Sinterization in a Copper Liquid Phase" introduced in 1981 by O.F. de Lima. This method was improved here with the substitution of Nb powder, used in the original method, by Nb-H powder. The advantages are: 1) the oxygen content adsorbed in Nb-H powders is less than that of Nb powders.2) The hydrogen released during the sintering heat treatment works as a reducing atmosphere and also as an activation agent for the wetting between liquid copper and niobium, thus favoring the sintering process. 3) Elimination of the dehydriding step. In our work we obtained a high density material (8,2 g/cm3) with good mechanical properties, which was reduced to fine-wire, without any heat treatment. To prepare the Cu-Nb3Sn wire we followed two ways: 1) The external diffusion process, by tin plating the Cu-30wt%Nb wire; 2) the internal diffusion process, by using the Sn-8,5wt%Cu alloy, reduced to rods of 3,5 mm. These rods together with Cu-30wt%Nb rods were enclosed in a copper tube and vacuum sealed (arrays of 7 and 61 rods). Then the billet was reduced by swaging and drawing. During the drawing steps some wires were fractured. This problem is discussed in the text and correlated with the microstructure of the Sn-8,5wt%Cu alloy. External and internal diffusion samples were first heat treated below 500ºC, for tin diffusion, then at 700ºC for the reaction between Nb and Sn, leading to the Nb3Sn phase. We prepared samples with several reaction times, and its influence upon the critical parameters Tc and Jc, and normal resistivity (rN), are analyzed. Our best results for the overall critical current density vs. applied magnetic field are comparable with those obtained by the bronze method: Jc(H = 7T) ~ 6 x 104A/cm2 , for the external diffusion wire with reaction time of 260 hours