Research on properties of multi-core superconducting wires made from materials based on magnesium and boron (MgB2)

Investigación sobre las propiedades de los hilos superconductores multinúcleo fabricados con materiales a base de magnesio y boro (MgB2)

El artículo presenta los resultados de una investigación de laboratorio sobre la producción de alambres superconductores multinúcleo. Los alambres multinúcleo que contienen polvos de boro y magnesio en una matriz de cobre se obtuvieron en el proceso de trefilado combinado con un tratamiento térmico intermedio. Los alambres con núcleos de polvo se sinterizaron a alta presión isostática para producir la fase superconductora MgB₂. Se determinó la temperatura crítica para el estado superconductor del compuesto. También se presentó la macroestructura y el análisis de dispersión de energía (EDX) de los alambres multinúcleo.

INTRODUCCIÓN

Las propiedades estructurales únicas del MgB₂ relacionadas con la alta temperatura crítica de transición a la superconductividad (Tc = 39 K) junto con las altas densidades críticas de corriente (J_c > 100 A/mm²) fueron la razón por la que pasó a formar parte de los materiales superconductores modernos a partir de 2001 [1]. El compuesto suele producirse insitu o ex-situ, sin embargo, en ambos casos es necesaria una pureza química extremadamente alta de los sustratos y un material matriz adecuadamente seleccionado en el que se coloca el polvo para obtener hilos con propiedades superconductoras. La tecnología más popular de producción de hilos basados en MgB₂ es el método Powder In Tube [2-4] que se obtiene colocando polvo fino in-situ o ex-situ en una matriz metálica tubular. El alambre, que es el resultado de un proceso de deformación, se somete a un tratamiento térmico que sintetiza el magnesio y el boro en la fase MgB₂ in-situ y, en el caso del método ex-situ, combina los granos del polvo de MgB₂ molido [5]. El sobrecalentamiento local de los hilos superconductores durante el funcionamiento puede provocar la transición del núcleo al estado de conductividad normal. La corriente eléctrica transferida rápidamente genera calor que puede dañar el hilo, por lo que la matriz de los hilos superconductores debe producir cantidades bajas de calor y ser capaz de eliminarlo rápidamente, razón por la cual los materiales elegidos suelen ser cobre, Monel o GlideCop [6-9]. Dado que el magnesio y el boro reaccionan fuertemente, por ejemplo, con el cobre, al fabricar hilos superconductores in situ debe introducirse una barrera protectora entre el núcleo de polvo y el revestimiento, y dado que el niobio es químicamente inerte al magnesio y al boro, puede utilizarse.