Alliage supraconducteur de niobium et de titane
L'alliage supraconducteur de niobium et de titane fourni par China Super Tech Co., Ltd. est produit par une combinaison de véritable fusion et de coulée dans un four à arc électrique sous vide, ainsi que par une déformation à froid de 90 % ou plus et un traitement thermique à des températures inférieures à 400 degrés. Ce processus aboutit à une distribution uniforme des phases précipitées de -Ti (4 à 6 nm) dans l'alliage. À une densité de courant supérieure à 10⁵ A/cm² et dans un champ magnétique de 4,2K, 5T, les performances sont exceptionnelles. Le produit est disponible sous forme de fil, de feuille, de tige et de tube, et est utilisé dans des domaines haut de gamme tels que l'IRM, les accélérateurs de particules et la fusion nucléaire.
- Présentation du produit
Caractéristiques
1. Haute ductilité, dépassant de loin celle des matériaux supraconducteurs similaires
L'alliage de nickel-titane est l'un des rares supraconducteurs pouvant être étiré en fils fins. En effet, le niobium et le titane peuvent être infiniment miscibles à l'état solide, formant une solution solide continue plutôt que des composés intermétalliques cassants. En contrôlant le chemin de traitement à froid, nous pouvons rendre le fil aussi fin que 1,4 mm de diamètre et 0,15 mm d'épaisseur sans casser -, ce que des matériaux comme Nb₃Sn ne peuvent pas réaliser.
2. Le champ magnétique critique atteint jusqu'à 15T, couvrant la majorité des scénarios d'application.
Notre processus de vieillissement à basse température-contrôle avec précision la phase précipitée de -Ti dans la plage de 4 à 6 nm. Cette taille est l'intervalle optimal pour générer la force d'ancrage la plus forte, déterminant directement que l'alliage peut toujours maintenir l'état supraconducteur sous des champs magnétiques puissants. 4.2K est le champ d'application maximal, qui peut atteindre jusqu'à 10 T, dépassant les exigences de l'IRM (1,5 - 3 T) et de la plupart des accélérateurs.
3. Limite d'élasticité : 400-500 MPa, proche de celle de l'acier
Les aimants supraconducteurs sont soumis à d’énormes forces électromagnétiques pendant leur fonctionnement, et les matériaux supraconducteurs ordinaires sont sujets à la déformation et à la défaillance. Notre alliage atteint une densité de dislocation de 5×10¹⁴–2×10¹⁵ m⁻² grâce à un traitement à froid et un traitement de vieillissement à grande déformation, avec une résistance proche de celle de l'acier de construction, garantissant le fonctionnement stable à long-terme des aimants.
4. Le coût n’est que d’environ la moitié de celui de Nb₃Sn.
La matière première du niobium-titane est abondante et le processus est mature. Il n'est pas nécessaire de recourir à un traitement thermique de réaction à haute température comme celui du Nb₃Sn (650 à 700 degrés pendant plusieurs semaines), ce qui réduit considérablement le coût et le cycle de fabrication.
Applications
1. Système d'imagerie par résonance magnétique IRM médicale
Le système IRM doit générer un champ magnétique stable de 1,5 à 3 T sous hélium liquide 4,2 K. La température de Curie du niobium-titane (Tc=9.5K) correspond précisément à la plage de température de l'hélium liquide et possède une bonne ductilité, lui permettant d'être enroulé en bobines complexes. Son coût est également contrôlable. Jusqu'à présent, la grande majorité des aimants supraconducteurs d'IRM dans le monde utilisent encore du fil de niobium - titane.
2. Accélérateurs de grosses particules
L’accélérateur doit transmettre des courants extrêmement élevés sous des champs magnétiques extrêmement puissants. Notre alliage a une densité de courant supérieure ou égale à 10⁵ A/cm² à 5T et 4,2K, et peut supporter les aimants supraconducteurs des accélérateurs à l'échelle kilométrique-pour fonctionner en continu pendant plusieurs années sans aucune dégradation.
3. Dispositif expérimental de fusion nucléaire (comme le solénoïde central d'ITER)
Les bobines de champ poloïdal d’ITER fonctionnent dans un environnement 4K, 3T. Le nitinol conserve des performances stables après des dizaines de milliers de cycles thermiques dans ces conditions, et sa résistance aux radiations est supérieure à celle de la plupart des matériaux alternatifs. C’est la principale raison pour laquelle ITER a choisi le nitinol.
4. Câbles de transmission supraconducteurs et lévitation magnétique
La propriété de résistance nulle-signifie aucune perte de chaleur Joule. Une fois le revêtement de niobium-titane appliqué sur la matrice de cuivre, même en cas de défaillance de la supraconductivité partielle, le cuivre peut détourner le courant pour le protéger, ce qui le rend approprié pour la transmission de courant à longue-haute-et la lévitation magnétique à haute-vitesse avec de fortes exigences de champ magnétique.
Caractéristiques
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Paramètre |
Valeur |
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Matériel |
Alliage de niobium et de titane (NbTi) |
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Nb Contenu |
45 à 55 % en poids |
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Contenu Ti |
Équilibre |
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Niveau de pureté |
Jusqu'à 99,9% |
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Densité |
Environ. 6.0–6,5 g/cm³ |
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Température critique (Tc) |
Environ. 9.2 Ko |
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Température de fonctionnement |
Généralement 4,2 K |
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Formulaires de produits |
Tige, barre, billette, fil, feuille, tube |
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Plage de diamètre |
Personnalisé |
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Plage d'épaisseur |
Personnalisé |
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État des surfaces |
Usiné, rectifié, poli |
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Méthode de fabrication |
Fusion sous vide + traitement thermomécanique |
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Standard |
ASTM/Spécification client |
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Service de personnalisation |
Disponible |
FAQ
Quelles sont les différences entre les alliages supraconducteurs NbTi et Nb₃Sn (niobium-étain) ? Lequel dois-je choisir ?
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Pour la sélection du NbTi : Champ magnétique de travail Inférieur ou égal à 10 T, nécessitant une bonne plasticité de traitement, et recherchant la rentabilité-. Le NbTi peut être transformé en fil multi-noyau grâce à un processus de tréfilage traditionnel, et son coût n'est qu'environ 1/3 de Nb₃Sn. 80 % des aimants supraconducteurs mondiaux (principalement IRM) utilisant du NbTi.
Pour la sélection de Nb₃Sn : le champ magnétique de travail doit dépasser 12 T (comme dans le cas des expériences de physique à champ élevé). Cependant, Nb₃Sn est un matériau fragile et il doit subir un traitement thermique de réaction à haute température-après avoir été terminé. La difficulté et le coût du procédé sont bien supérieurs à ceux du NbTi.
En termes simples : Pour les champs magnétiques inférieurs à 10T, choisir le NbTi est la solution la plus économique et la plus fiable.
Pourquoi faut-il utiliser le NbTi à la température de l’hélium liquide ? L’azote liquide peut-il être utilisé à la place ?
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La température critique Tc du NbTi est d'environ 9,5K (-263,65 degrés), tandis que la température de l'azote liquide est de 77K (-196 degrés), ce qui est beaucoup plus élevé que Tc. Le matériau est dans un état normal à la température de l’azote liquide et ne possède aucune propriété supraconductrice. Ce n'est qu'en utilisant de l'hélium liquide (4,2K) qu'il peut entrer dans l'état supraconducteur. C'est pourquoi le NbTi est classé comme « matériau supraconducteur à basse température ». Si un fonctionnement dans la plage de température de l'azote liquide est requis, des matériaux supraconducteurs à haute température (tels que YBCO) doivent être pris en compte, mais leur difficulté de traitement et leur coût sont actuellement bien supérieurs à ceux du NbTi.
Quelles sont les différences entre votre alliage NbTi et les produits de Western Superconductor ?
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Notre différenciation réside dans la flexibilité de personnalisation et les capacités globales de service. Western Superconductor produit principalement des produits par lots standardisés, tandis que China Super Tech Co., Ltd. se spécialise dans la personnalisation inversée des composants et des processus de traitement thermique basés sur la conception des aimants du client - par exemple, ajustant la teneur en titane à 47,3 % au lieu de la norme 46,5 % ou 50 % pour des exigences spécifiques d'intensité de champ. Grâce à la technologie de fusion à haute uniformité des cristaux équiaxes, la fluctuation des composants est réduite à ± 0,3 %. Dans le même temps, nous proposons une livraison unique du lingot au fil fini, réduisant ainsi les coûts de gestion des fournisseurs pour les clients.
Quelle est la durée du cycle de livraison ? Quelle est la quantité minimum de commande ?
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Pour les barres de qualité standard (Nb-46,5Ti / Nb-50Ti), l'inventaire régulier peut être livré sous 7 à 15 jours ouvrables. Les compositions personnalisées nécessitent 15 à 20 jours ouvrables supplémentaires (y compris la vérification de la fusion secondaire). Quantité minimum de commande : Les barres commencent à partir de 50 kg, les fils machine à partir de 10 km. Des commandes de gros volumes (barres supérieures ou égales à 500kg) peuvent être négociées pour une production prioritaire.
Comment garantir des performances constantes de chaque lot de produits ?
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Nous suivons le principe de gestion des lots « même lingot → même processus de réduction → mêmes paramètres de traitement thermique » (conformément à la définition des lots ASTM B884). Chaque lot de produits est accompagné d'un rapport de test complet, comprenant les résultats de tests Tc, Jc, d'analyse de composition et -de tests non destructifs. Si le client a des exigences particulières pour un indicateur donné, les critères d'acceptation peuvent être convenus dans le contrat. Pour les produits non-conformes, une réinspection-à double échantillonnage est prise en charge.
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