两个超导体之间连接结构的制造方法和连接两个超导体的结构技术

本发明专利技术涉及一种在两个超导体，尤其二硼化镁超导体之间连接结构的制造方法，超导体包括被普通导体的金属围绕的超导芯线，其中在由镁和硼组成的材料混合物中添加一种降低镁的熔点的物质，以及将芯线显露的端部置于与所述材料混合物接触，使材料混合物在与较低熔点相应的反应温度下就地反应为二硼化镁。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种在两个超导体，尤其二硼化镁超导体之间连接结构的制造方法，超导体包括被普通导体的金属围绕的超导芯线，以及一种连接两个超导体，尤其两个二硼化镁超导体的结构，超导体包括被普通导体的金属围绕的超导芯线。
技术介绍
使用超导体，允许通过超导短路供电装置，使磁体，尤其磁共振磁体，节省能量和特别稳定地工作(所谓“persistent mode”)。在这里充电的超导磁体通过超导体短路。这时短路的磁体形成自己的电路，在此电路中电流可以基本上无电阻流动。按所述的"persistent mode”，电源可以与磁体脱耦，从而可以节省能量地工作。“persistent mode”运行的优点是有极高的磁场稳定性，这种稳定性即使借助最佳电源也不能达到。短路通过使用短路开关，所谓“persistent switch”达到。为此电磁线圈的导线端与超导的导线连接，它可以通过加热置入普通导线内并因而有比较大的电阻。当短路开关处于普通导电状态时，现在来自电源的电流流过超导线圈，它在此状态下可充电或放电。若磁体达到所企求的磁场强度，则转换为“persistent mode”。为此短路开关冷却和处于超导状态，从而使磁体和超导的导线重新形成自己的电路。为了尽可能长期和稳定地以“persistent mode”运行，关键在于所形成电路的电阻和电感。在这里重要的是触点或连接点的电阻，短路开关通过触点或连接点大多经由连接结构与磁体的导线端连接，所以对于能稳定地以“persistent mode”运行的前提条件是，要能够建立超导体端部的超导连接。在另一些应用中也经常有必要的是，以尽可能小的电阻连接两个或多个超导体。例如已知一些磁性系统，它们包括多个分别卷绕的线圈，尤其4个或8个线圈，这些线圈应通过这种触点互相连接。过去已经公开了，可以建立尤其在二硼化镁导线导线)之间的超导连接。在这里，超导连接结构可以基于二硼化镁或基于其他超导体，例如NbTi制成。这种超导连接结构应当有尽可能高的载流能力，以便不构成电流运行的限制因素。尤其是，导线端部与连接结构之间的接触面必须有高的连通性，并因而可以流过大的超导电流。为了制造这种连接结构，例如在US6921865B2中建议，为了连接两个超导体在超导体之间放置二硼化镁粉末。具体的建议是，用高的压力压紧已反应的二硼化镁，以改善结合特性。还已知，附加地烧结二硼化镁粉末。但这种所谓的ex-situ-methoden，不利地只造成各颗粒之间点接触，此外所述的烧结还使超导体导线退化。因此不久前在X. H. Lee 等人的论文“High critical currentjoint of MgB2 Tapesusing Mg and B powder mixture as flux",Supercond. Sci. Technol. 21(2008)025017 φ建议，使用一种in-situ-methoden，在这里使用镁和硼的粉末混合物，它在保护气体氛围下通过加热就地首先反应成为二硼化镁。但在实际工作中重要的领域，例如在磁共振仪的情况下，当其中产生的磁场大于0. 5T或温度大于IOK时，所述的良好效果并没有达到。为此可能的原因是接触面不够大。此外，通过导线端部的上述机械处置和尤其有通过就地反应期间的热处理造成导线退化。可能出现的另一个问题是，铜或其他元素从超导体导线不均勻地扩散以及其他原因，使二硼化镁接触特性变坏。
技术实现思路
因此本专利技术要解决的技术问题是，提供一种两个超导体，尤其二硼化镁超导体之间的连接结构及其制造方法，其中，连接结构即使在磁场大于0. 5T和温度大于IOK时，也能有足够高的载流能力，以及其中，显著改善在超导体与处于它们之间的连接结构之间的接触。为了解决上述技术问题，在前言所述类型的方法中按本专利技术规定，在由镁和硼组成的材料混合物中掺和一种降低镁熔点的物质，以及将芯线显露的端部置于与所述材料混合物接触，使材料混合物在与较低熔点相应的反应温度下就地反应为二硼化镁。也就是说建议使用一种降低镁熔点的物质。在这里，作为所述物质可优选地使用一种金属，尤其是铜和/或银，其中铜是特别优选的。按本专利技术另一项扩展设计可以规定，掺和所述物质占1 %至20 %重量百分比，尤其10 %的重量百分比。因此，如原则上已知的那样，镁通常为650°C的熔点，通过使镁熔点下降的物质变低，从而可以就地在与先有技术相比较低的温度下完成反应，熔点是在什么温度时炉内开始反应为二硼化镁的一种度量。以此方式，可以将能满足于反应的温度例如降低20-30°C。因此，使超导体导线，尤其芯线，经受较少的负面影响和减轻通过热处理的退化，其结果是导致更好地接触。虽然已知这种物质，尤其铜和/或银，通常多少会恶化形成的超导体特性，但在本专利技术的试验中出人意外地证明，尤其在超导体的导线端部的区域内形成一种显著改善的接触，其电阻减小以及其载流能力与传统的方法相比提高。尤其是，与按先有技术已知的连接结构不同，所得到的连接结构也适合在通常必要的前提条件下，亦即在磁场大于0. 5T和温度大于IOK时使用，并提供杰出的效果。因此，尤其在磁共振仪的情况下，创造了一种明显改进的方案。所有这一切均通过添加使镁熔点下降的物质成功地达到，这种物质不仅通过降低处理温度展现其优点，而且还改善通过在连接结构内的反应由镁和硼生成二硼化镁。本方法尤其适合在体制造过程中使用，例如用于构成短路开关。显然在这里有突出优点的是，材料混合物构成一种均勻的散料，从而到处降低反应温度，并因而在规定的温度下能获得最佳特性。可以特别有利地规定，作为材料混合物可以使用一种机械合金的粉末。机械合金(英文“mechanical alloying" (MA))过程原则上是已知的，以及当然也可以已经用于掺和所述物质。不同材料，在这里尤其是镁、硼和降低镁熔点的物质，在机械合金时借助一个高速运行的尤其具有行星齿轮装置的球磨机混合。由此破碎较大的金属粒以及尤其已经可能发生部分反应，对此在下面还要详细说明。因此可以获得一种非常均勻的材料混合物，在此材料混合物内反应温度处处均勻下降。按本专利技术另一项恰当的设计可以规定，在材料混合物中添加至少另一种添加剂。由此可以进一步改善连接结构的特性。作为添加剂使用一种改善阻塞和/或提高载流能力、和/或一种提高临界磁场、和/或一种减缓降低临界温度、和/或一种与氧化合的添加剂。在这里，作为添加剂可以使用一种金属和/或一种含碳的化合物和/或碳和/或一种硼化物，尤其提供碳化硅(SiC)和/或六硼化钙(CaB6)15业已证明碳化硅是用于二硼化镁的杰出的添加剂，尤其是纳米(Nano)碳化硅。由此可以提高载流能力和临界温度，此外业已证实，在磁场更强的同时仅出现临界温度的缓慢降低。但在这里也可以设想其他添加剂，例如金属或碳。使用一种与氧化合的添加剂，尤其CaB6,也是恰当的。由此可以避免例如生成使接触变坏的镁氧化层。通过使用其他添加剂，尤其又可以补偿降低镁熔点的物质不利的方面，但应再次强调指出，即使不使用附加的添加剂，优点仍是主要的，以及导致一种改善的连接结构。按本专利技术另一项恰当的设计可以规定，使用包括附加的二硼化镁颗粒的材料混合物。因此在材料混合物内存在已经反应的二硼化镁成分。在这方面应指出，如上面本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：MP奥门，JJ拉波斯，W格尔达克，S施拉克特，A德雷克斯勒，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：