Niobium–tin
நியோபியம்-டின் என்பது நியோபியம் (Nb) மற்றும் தகரம் (Sn) ஆகியவற்றின் உலோகங்களுக்கு இடையேயான சேர்மமாகும், இது தொழில்துறையில் வகை-II சூப்பர் கண்டக்டராக பயன்படுத்தப்படுகிறது. இந்த உலோகங்களுக்கு இடையேயான கலவை ஒரு எளிய கட்டமைப்பைக் கொண்டுள்ளதுஃ A3B. இது நியோபியம்-டைட்டானியம் (என். பி. டி. ஐ) ஐ விட அதிக விலை கொண்டது, ஆனால் என். பி. டி. ஐ. க்கு தோராயமாக 15 டி வரம்புடன் ஒப்பிடும்போது காந்தப் பாய்வு அடர்த்தி வரை சூப்பர் கண்டக்ட் ஆகிறது. Nb3Sn 1954 இல் ஒரு சூப்பர் கண்டக்டர் என்று கண்டுபிடிக்கப்பட்டது. உயர் நீரோட்டங்கள் மற்றும் காந்தப்புலங்களை ஆதரிக்கும் பொருளின் திறன் 1961 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது மற்றும் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி பெரிய அளவிலான பயன்பாடுகளின் சகாப்தத்தைத் தொடங்கியது. முக்கியமான வெப்பநிலை. பயன்பாட்டு வெப்பநிலைகள் பொதுவாக வளிமண்டல அழுத்தத்தில் திரவ ஹீலியத்தின் கொதிநிலையைச் சுற்றி இருக்கும். ஏப்ரல் 2008 இல் 12 T மற்றும் 4.2 K இல் 2,643 A mm−2 என்ற செம்பு அல்லாத மின்னோட்ட அடர்த்தி பதிவு செய்யப்பட்டது. வரலாறு Nb3Sn ஒரு சூப்பர் கண்டக்டர் என்று 1954 இல் கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, V3Si கண்டுபிடிக்கப்பட்ட ஒரு வருடத்திற்குப் பிறகு, இது ஒரு A3B சூப்பர் கண்டக்டரின் முதல் எடுத்துக்காட்டு. 1961 ஆம் ஆண்டில் நியோபியம்-டின் இன்னும் பெரிய நீரோட்டங்கள் மற்றும் வலுவான காந்தப்புலங்களில் சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி வெளிப்படுத்துகிறது என்று கண்டுபிடிக்கப்பட்டது, இதனால் பயனுள்ள உயர் சக்தி காந்தங்கள் மற்றும் மின்சார சக்தி இயந்திரங்களை உருவாக்குவதற்கு தேவையான உயர் நீரோட்டங்கள் மற்றும் புலங்களை ஆதரிக்கும் முதல் அறியப்பட்ட பொருள் இதுவாகும். குறிப்பிடத்தக்க பயன்பாடுகள் திட்டமிடப்பட்ட சோதனை ஐ. டி. இ. ஆர் இணைவு உலைக்கான மைய சோலினாய்டு மற்றும் டொராய்டல் புலம் சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்கள் நியோபியம்-டினை ஒரு சூப்பர் கண்டக்டராகப் பயன்படுத்துகின்றன. மைய சோலினாய்டு சுருள் ஒரு புலத்தை உருவாக்கும். தோராய்டல் புல சுருள்கள் அதிகபட்சமாக 11.8 டன் புலத்தில் செயல்படும். மதிப்பிடப்பட்ட பயன்பாடு Nb3Sn இழைகள் மற்றும் 250 மெட்ரிக் டன் NbTi இழைகள் ஆகும். CERN இல் உள்ள லார்ஜ் ஹேட்ரன் கொளைடரில், நியோபியம்-டின் கொண்டு செய்யப்பட்ட கூடுதல் வலுவான நாற்கர காந்தங்கள் (பீம்களை குவிக்க) 2018 ஆம் ஆண்டின் பிற்பகுதியிலும் 2020 ஆம் ஆண்டின் முற்பகுதியிலும் முடுக்கியின் முக்கிய புள்ளிகளில் நிறுவப்பட்டு வருகின்றன. நியோபியம் தகரம் 1986 ஆம் ஆண்டில் நியோபியம்-டைட்டானியத்திற்கு மாற்றாக முன்மொழியப்பட்டது, ஏனெனில் இது சூப்பர்ஃப்ளூயிட் ஹீலியத்தை விட குறைவான சிக்கலான குளிரூட்டிகளை அனுமதித்தது, ஆனால் அப்போதைய திட்டமிடப்பட்ட அமெரிக்க தலைமையிலான சூப்பர் கண்டக்டிங் சூப்பர் கொலைடருடன் போட்டியிடும் போது தாமதங்களைத் தவிர்ப்பதற்காக இது பின்பற்றப்படவில்லை. கலப்பு கம்பி இயந்திர ரீதியாக, Nb3Sn மிகவும் உடையக்கூடியது, எனவே ஒரு கம்பிக்குள் எளிதில் இழுக்க முடியாது, இது சுழலும் சூப்பர் கண்டக்டிங் காந்தங்களுக்கு அவசியம். இதை சமாளிக்க, கம்பி உற்பத்தியாளர்கள் பொதுவாக நீர்த்துப்போகும் முன்னோடிகளைக் கொண்ட கலப்பு கம்பிகளை இழுக்கிறார்கள். "உள் தகரம்" செயல்முறை Nb, Cu மற்றும் Sn ஆகியவற்றின் தனித்தனி உலோகக்கலவைகளை உள்ளடக்கியது. "வெண்கல" செயல்முறை ஒரு செம்பு-டின் வெண்கல மேட்ரிக்ஸில் Nb ஐக் கொண்டுள்ளது. இரண்டு செயல்முறைகளிலும் இழைகள் பொதுவாக இறுதி அளவிற்கு இழுக்கப்பட்டு, வெப்ப சிகிச்சைக்கு முன் ஒரு சோலனாய்டு அல்லது கேபிளில் சுருட்டப்படுகின்றன. வெப்ப சிகிச்சையின் போது மட்டுமே Sn Nb உடன் வினைபுரிந்து உடையக்கூடிய, சூப்பர் கண்டக்டிங் நியோபியம்-டின் சேர்மத்தை உருவாக்குகிறது. தூள்-இன்-குழாய் செயல்முறையும் பயன்படுத்தப்படுகிறது. நவீன என். எம். ஆர் காந்தங்களின் உயர் புலப் பிரிவு நியோபியம்-டின் கம்பியால் ஆனது. ஒரு காந்தத்திற்குள் கம்பிகள் அதிக லோரெண்ட்ஸ் விசைகள் மற்றும் குளிர்ச்சியின் போது வெப்ப அழுத்தங்களுக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன. நியோபியம் தகரத்தில் உள்ள எந்த திரிபும் பொருளின் சூப்பர் கண்டக்டிங் செயல்திறனில் குறைவை ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் உடையக்கூடிய பொருள் எலும்பு முறிவுக்கு வழிவகுக்கும். இதன் காரணமாக, கம்பிகள் முடிந்தவரை கடினமாக இருக்க வேண்டும். நியோபியம் தகரத்தின் யங் மாடுலஸ் அறை வெப்பநிலையில் சுமார் 140 ஜிபிஏ ஆகும். இருப்பினும், பொருள் கீழே குளிர்ச்சியடையும் போது விறைப்பு 50 ஜிபிஏ வரை குறைகிறது. எனவே பொறியாளர்கள் பொருளின் வலிமையை மேம்படுத்துவதற்கான வழிகளைக் கண்டுபிடிக்க வேண்டும். வலுப்படுத்தும் இழைகள் பெரும்பாலும் அவற்றின் விறைப்புத்தன்மையை அதிகரிக்க கலப்பு நியோபியம் தகர கம்பிகளில் இணைக்கப்படுகின்றன. கிரையோஜெனிக் வெப்பநிலையில் அவற்றின் அதிக விறைப்பு காரணமாக இன்கோனல், துருப்பிடிக்காத எஃகு, மாலிப்டினம் மற்றும் டாண்டலம் ஆகியவை பொதுவான வலுப்படுத்தும் பொருட்களில் அடங்கும். மேட்ரிக்ஸ், ஃபைபர் மற்றும் நியோபியம் தகரத்தின் வெப்ப விரிவாக்க குணகங்கள் அனைத்தும் வேறுபட்டவை என்பதால், கம்பி அனீல் செய்யப்பட்டு, இயக்க வெப்பநிலை வரை குளிர்ந்த பிறகு குறிப்பிடத்தக்க அளவு திரிபு உருவாக்கப்படலாம். இந்த திரிபு கம்பியில் உள்ள முன்-திரிபு என்று குறிப்பிடப்படுகிறது. நியோபியம் தகரத்தில் உள்ள எந்த திரிபும் பொதுவாக பொருளின் சூப்பர் கண்டக்டிங் செயல்திறனைக் குறைப்பதால், இந்த மதிப்பைக் குறைக்க சரியான பொருட்களின் கலவையைப் பயன்படுத்த வேண்டும். ஒரு கலப்பு கம்பியில் உள்ள முன்-திரிபு முறையே நியோபியம் தகரக் குழாயின் வெப்ப விரிவாக்கம் மற்றும் வலுவூட்டும் நார் காரணமாக நீளத்தில் ஏற்படும் மாற்றங்கள் ஆகும். வி. சி, வி. எஃப், வி. சி. யூ மற்றும் வி. பி. எஸ் ஆகியவை வழித்தடம், நார், தாமிரம் மற்றும் வெண்கலம் ஆகியவற்றின் தொகுதி பின்னங்கள் ஆகும். σsu, y மற்றும் σbz, y ஆகியவை தாமிரம் மற்றும் வெண்கலத்தின் மகசூல் அழுத்தங்கள்; மற்றும் Ec மற்றும் Ef ஆகியவை வழித்தடம் மற்றும் இழையின் யங் மாடுலஸ் ஆகும். தாமிரம் மற்றும் வெண்கல மேட்ரிக்ஸ் குளிர்ச்சியின் போது பிளாஸ்டிக்கலாக சிதைவடைவதால், அவை அவற்றின் மகசூல் அழுத்தத்திற்கு சமமான நிலையான அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. இருப்பினும், வழித்தடமும் இழையும் வடிவமைப்பின் மூலம் நெகிழ்ச்சியுடன் சிதைக்கப்படுகின்றன. வெண்கல செயல்முறையால் தயாரிக்கப்படும் வணிக ரீதியான சூப்பர் கண்டக்டர்கள் பொதுவாக 0.20 சதவீதம் முதல் 0.40 சதவீதம் வரை முன்-அழுத்த மதிப்பைக் கொண்டுள்ளன. திரிபு விளைவு என்று அழைக்கப்படுவது நியோபியம் தகரம் உள்ளிட்ட பல பொருட்களின் சூப்பர் கண்டக்டிங் பண்புகளில் குறைப்பை ஏற்படுத்துகிறது. கிரிட்டிக்கல் ஸ்ட்ரெய்ன், சூப்பர் கண்டக்டிவிட்டி இழக்கப்படும் அதிகபட்ச அனுமதிக்கப்பட்ட ஸ்ட்ரெய்ன், சூத்திரத்தால் வழங்கப்படுகிறது, அங்கு εc என்பது கிரிட்டிக்கல் ஸ்ட்ரெய்ன், εco என்பது நியோபியம் டின்னுக்கு 1.5% பதற்றத்திற்கு (-1.8% சுருக்கத்தில்) சமமான ஒரு பொருள் சார்ந்த அளவுரு, B என்பது பயன்படுத்தப்பட்ட காந்தப்புலம், மற்றும் Bc2m என்பது பொருளின் அதிகபட்ச மேல் கிரிட்டிக்கல் புலம். நியோபியம் தகரத்தில் உள்ள திரிபு படிக ஜாலகத்தில் நாற்கர சிதைவுகளை ஏற்படுத்துகிறது, இது எலக்ட்ரான்-ஃபோனான் தொடர்பு நிறமாலையை மாற்றுகிறது. இது A15 படிக கட்டமைப்பில் கோளாறு அதிகரிப்பதற்கு சமம். போதுமான அளவு அழுத்தத்தில், சுமார் 1 சதவீதம், நியோபியம் தகரக் குழாய் எலும்பு முறிவுகளை உருவாக்கும் மற்றும் கம்பியின் தற்போதைய சுமக்கும் திறன் மீளமுடியாத வகையில் சேதமடையும். பெரும்பாலான சூழ்நிலைகளில், உயர் புல நிலைமைகளைத் தவிர, முக்கியமான திரிபு அடையும் முன் நியோபியம் தகரக் குழாய் எலும்பு முறிந்துவிடும். வளர்ச்சிகள் மற்றும் எதிர்கால பயன்பாடுகள் நியோபியம்-டினில் சேர்க்கப்பட்ட ஹாஃப்னியம் அல்லது சிர்கோனியம் ஒரு காந்தப்புலத்தில் அதிகபட்ச மின்னோட்ட அடர்த்தியை அதிகரிக்கிறது. இது CERN இன் திட்டமிடப்பட்ட எதிர்கால சுற்றறிக்கை மோதலுக்கு 16 டெஸ்லாவில் பயன்படுத்த அனுமதிக்கலாம். மேலும் காண்கஃ நியோபியம்-டைட்டானியம், Nb-Sn குறிப்புகளை விட மிகவும் நெகிழ்வானது வெளிப்புற இணைப்புகள் ஐரோப்பிய மேம்பட்ட சூப்பர் கண்டக்டர்கள் சூப்பர் கண்டக்டர்கள் நியோபியம் சேர்மங்கள் டின் சேர்மங்கள் இன்டர்மெட்டலிக்ஸ்