Influence of mechanical-thermal treatment on the microstructure and current-carrying capacity of Nb-Ti-superconductor

A correlation between the modes of mechanical-thermal treatment, main microstructure parameters and the critical current density Jc in the superconducting alloy Nb-49 wt.% Ti was established. The studies were carried out on the alloy that was preliminary deformed by the “upsetting-extrusion” severe plastic deformation (SPD) method and subsequently drawn with multiple intermediate heat treatments (HT) at 390 °C for 400 and 2000 h. After completion of the heat treatments, the superconductor was finally drawn with the degree of deformation efin. It was shown that the volume fraction of a-Ti phase precipitates increases with the increasing in number of heat treatments up to ≈ 24 and 27% for a total heat treatment duration of 400 and 2000 h, respectively, and reaches maximum values at HT quantity of 4-5 and 7. The highest critical current density level in a magnetic field 5 T, Jc ≈ 3.8*105 A/cm2, was obtained for a total heat treatments duration of 2000 h, 7 number of HT and final true strain ≈ 5.05. The dependence of the pinning volume force Fp on the reduced magnetic field b in such superconductor is described by a function in form Fp ~ b(1-b)2, a characteristic of superconducting materials with strong vortex magnetic lattice on the precipitates.Встановлено взаємозв'язок між режимами механіко-термічної обробки, основними параметрами мікроструктури і густиною критичного струму Jc у надпровідному сплаві Nb-49 мас.% Ti. Дослідження проведені на сплаві, який піддавався попередній інтенсивній пластичній деформації (ІПД) методом «осаджування-видавлювання» і подальшому волочінню з багаторазовими проміжними термообробками (ТО) при температурі 3900С протягом 400 і 2000 год. Показано, що об'ємна частка виділень a-Ti-фази збільшується зі зростанням кількості термічних обробок аж до ≈ 24 і 27% при сумарній тривалості ТО 400 і 2000 год відповідно, досягаючи максимальних значень при кількості ТО 4-5 і 7. Найбільший рівень густини критичного струму в магнітному полі 5 Тл Jc ≈ 3,8*105 А/см2 отримано при загальній тривалості ТО 2000 год, їх кількості 7 і заключній істинній деформації ≈ 5,05. Залежність об'ємної сили піннінга Fp від наведеного магнітного поля b у такому надпровіднику описується функцією виду Fp ~ b(1-b)2, яка характерна для надпровідних матеріалів з сильним піннінгом вихрової магнітної решітки на виділеннях.Установлена взаимосвязь между режимами механико-термической обработки, основными параметрами микроструктуры и плотностью критического тока Jc в сверхпроводящем сплаве Nb-49 мас.% Ti. Исследования проведены на сплаве, который подвергался предварительной интенсивной пластической деформации (ИПД) методом «осадки-выдавливания» и последующему волочению с многократными промежуточными термообработками (ТО) при температуре 390 0С в течение 400 и 2000 ч. После завершения ТО сверхпроводник проходил заключительное волочение со степенью деформации еfin. Показано, что объемная доля выделений a-Ti-фазы увеличивается с ростом количества термических обработок вплоть до ≈ 24 и 27% при суммарной длительности ТО 400 и 2000 ч соответственно, достигая максимальных значений при количестве ТО 4-5 и 7. Наибольший уровень плотности критического тока в магнитном поле 5 Тл Jc ≈ 3,8*105 А/см2 получен при общей длительности ТО 2000 ч, их количестве 7 и заключительной истинной деформации ≈ 5,05. Зависимость объемной силы пиннинга Fp от приведенного магнитного поля b в таком сверхпроводнике описывается функцией вида Fp ~ b(1-b)2, характерной для сверхпроводящих материалов с сильным пиннингом вихревой магнитной решетки на выделениях

Control of the solid solution decay by heat treatments of deformed niobium-titanium alloys

The features of phase transformation kinetics in solid binary solutions have been studied to show the expediency and efficiency of determining the DMS dependence on the annealing time G(τ) to optimize the heat treatment procedure for superconducting Nb–Ti alloys. The advantages of the G(τ) determination method, compared with a technique usually applied for critical current Jc(τ) measuring, are substantiated. By this method a rapid "in situ" determination of the optimum heat treatment time corresponding to the point of maximum in the G(τ) curve is provided