Liga Supercondutora de Nióbio Titânio
A liga supercondutora de nióbio e titânio fornecida pela China Super Tech Co., Ltd. é produzida através de uma combinação de fusão e fundição em forno elétrico a arco a vácuo verdadeiro, juntamente com 90% ou mais de deformação por processamento a frio e tratamento térmico em temperaturas abaixo de 400 graus. Este processo resulta na distribuição uniforme de fases precipitadas de -Ti (4–6nm) dentro da liga. Com uma densidade de corrente superior a 10⁵ A/cm² e em um campo magnético de 4,2K, 5T, o desempenho é excelente. O produto está disponível em formas como fio, folha, haste e tubo, e é usado em campos-de alta tecnologia, como ressonância magnética, aceleradores de partículas e fusão nuclear.
- Introdução de Produto
Características
1. Alta ductilidade, excedendo em muito a de materiais supercondutores semelhantes
A liga de níquel-titânio é um dos poucos supercondutores que podem ser transformados em fios finos. Isto ocorre porque o nióbio e o titânio podem ser infinitamente miscíveis no estado sólido, formando uma solução sólida contínua em vez de compostos intermetálicos frágeis. Ao controlar o caminho de processamento a frio, podemos tornar o fio tão fino quanto 1,4 mm de diâmetro e 0,15 mm de espessura sem quebrar - algo que materiais como Nb₃Sn não conseguem alcançar.
2. O campo magnético crítico atinge até 15T, cobrindo a maioria dos cenários de aplicação.
Nosso processo de envelhecimento-em baixa temperatura controla com precisão a fase precipitada de -Ti na faixa de 4–6 nm. Este tamanho é o intervalo ideal para gerar a força de ancoragem mais forte, determinando diretamente que a liga ainda pode manter o estado supercondutor sob fortes campos magnéticos. 4.2K é o campo máximo de aplicação, que pode atingir até 10T, excedendo os requisitos de ressonância magnética (1,5–3T) e da maioria dos aceleradores.
3. Resistência ao escoamento: 400–500 MPa, próximo ao do aço
Os ímãs supercondutores estão sujeitos a tremendas forças eletromagnéticas durante a operação, e os materiais supercondutores comuns são propensos a deformações e falhas. Nossa liga atinge uma densidade de deslocamento de 5×10¹⁴–2×10¹⁵ m⁻² por meio de processamento a frio de grande deformação e tratamento de envelhecimento, com uma resistência próxima à do aço estrutural, garantindo a operação estável-de longo prazo dos ímãs.
4. O custo é apenas metade do custo do Nb₃Sn.
A matéria-prima do nióbio-titânio é abundante e o processo está maduro. Não há necessidade de tratamento térmico de reação de alta-temperatura como o do Nb₃Sn (650–700 graus por várias semanas), o que reduz significativamente o custo e o ciclo de fabricação.
Aplicativos
1. Sistema médico de ressonância magnética de ressonância magnética
O sistema de ressonância magnética precisa gerar um campo magnético estável de 1,5–3T sob hélio líquido de 4,2K. A temperatura Curie do nióbio-titânio (Tc=9.5K) corresponde precisamente à faixa de temperatura do hélio líquido e tem boa ductilidade, permitindo que seja enrolado em bobinas complexas. Seu custo também é controlável. Até agora, a grande maioria dos ímãs supercondutores de ressonância magnética em todo o mundo ainda usa fio de nióbio-titânio.
2. Aceleradores de partículas grandes
O acelerador precisa transmitir correntes extremamente altas sob campos magnéticos extremamente fortes. Nossa liga tem uma densidade de corrente maior ou igual a 10⁵ A/cm² em 5T e 4,2K e pode suportar ímãs supercondutores de aceleradores em escala de quilômetros para operar continuamente por vários anos sem qualquer degradação.
3. Dispositivo experimental de fusão nuclear (como o solenóide central do ITER)
As bobinas de campo poloidal do ITER operam em um ambiente 4K, 3T. O nitinol mantém um desempenho estável após dezenas de milhares de ciclos térmicos sob estas condições, e a sua resistência à radiação é superior à da maioria dos materiais alternativos. Esta é a principal razão pela qual o ITER escolheu o nitinol.
4. Cabos de transmissão supercondutores e levitação magnética
A propriedade de resistência-zero significa que não há perda de calor Joule. Depois que o revestimento de nióbio-titânio é aplicado à matriz de cobre, mesmo se a supercondutividade parcial falhar, o cobre pode desviar a corrente para protegê-lo, tornando-o adequado para transmissão de corrente-alta{4}}de longa distância e levitação magnética de alta-velocidade com fortes requisitos de campo magnético.
Especificações
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Parâmetro |
Valor |
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Material |
Liga de Nióbio Titânio (NbTi) |
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N.º Conteúdo |
45–55% em peso |
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Conteúdo Ti |
Equilíbrio |
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Nível de Pureza |
Até 99,9% |
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Densidade |
Aproximadamente. 6.0–6,5 g/cm³ |
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Temperatura Crítica (Tc) |
Aproximadamente. 9.2 mil |
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Temperatura operacional |
Normalmente 4,2 K |
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Formulários de produto |
Haste, barra, tarugo, fio, folha, tubo |
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Faixa de diâmetro |
Personalizado |
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Faixa de espessura |
Personalizado |
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Condição da superfície |
Usinado, retificado, polido |
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Método de fabricação |
Fusão a Vácuo + Processamento Termomecânico |
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Padrão |
ASTM/especificação do cliente |
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Serviço de personalização |
Disponível |
Perguntas frequentes
Quais são as diferenças entre as ligas supercondutoras NbTi e Nb₃Sn (nióbio-estanho)? Qual devo escolher?
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Para a seleção do NbTi: Campo magnético de trabalho menor ou igual a 10T, exigindo boa plasticidade de processamento e buscando rentabilidade-. O NbTi pode ser transformado em fio multi{3}}núcleo por meio do processo de trefilação tradicional, e seu custo é de apenas cerca de 1/3 do Nb₃Sn. 80% dos ímãs supercondutores globais (principalmente ressonância magnética) que usam NbTi.
Para a seleção de Nb₃Sn: O campo magnético de trabalho precisa exceder 12T (como experimentos de física de alto-campo). No entanto, o Nb₃Sn é um material frágil e deve passar por tratamento térmico de reação em alta-temperatura após ser finalizado. A dificuldade e o custo do processo são muito superiores aos do NbTi.
Em termos simples: Para campos magnéticos abaixo de 10T, escolher o NbTi é a solução mais econômica e confiável.
Por que o NbTi deve ser usado na temperatura do hélio líquido? Em vez disso, pode-se usar nitrogênio líquido?
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A temperatura crítica Tc do NbTi é de aproximadamente 9,5K (-263,65 graus), enquanto a temperatura do nitrogênio líquido é 77K (-196 graus), que é muito mais alta que Tc. O material está em estado normal à temperatura do nitrogênio líquido e não possui propriedades supercondutoras. Somente usando hélio líquido (4,2K) ele pode entrar no estado supercondutor. É por isso que o NbTi é classificado como um “material supercondutor de baixa temperatura”. Se for necessária a operação na faixa de temperatura do nitrogênio líquido, materiais supercondutores de alta temperatura (como YBCO) precisam ser considerados, mas sua dificuldade de processamento e custo são atualmente muito maiores do que os do NbTi.
Quais são as diferenças entre a sua liga NbTi e os produtos da Western Superconductor?
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Nossa diferenciação reside na flexibilidade de personalização e nas capacidades gerais de serviço. A Western Superconductor produz principalmente produtos em lote padronizados, enquanto a China Super Tech Co., Ltd. é especializada na personalização reversa de componentes e processos de tratamento térmico com base no design do ímã do cliente -, por exemplo, ajustando o conteúdo de titânio para 47,3% em vez do padrão 46,5% ou 50% para requisitos específicos de intensidade de campo. Através da tecnologia de fusão de alta uniformidade de cristal equiaxial, a flutuação do componente é reduzida para ±0,3%. Ao mesmo tempo, oferecemos entrega única-do lingote ao fio acabado, reduzindo os custos de gerenciamento de fornecedores para os clientes.
Quanto tempo dura o ciclo de entrega? Qual é a quantidade mínima de pedido?
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Para barras de qualidade padrão (Nb-46,5Ti / Nb-50Ti), o estoque normal pode ser entregue dentro de 7 a 15 dias úteis. Composições personalizadas requerem 15 a 20 dias úteis adicionais (incluindo verificação de fundição secundária). Quantidade mínima de pedido: Barras a partir de 50kg, fio-máquina a partir de 10km. Pedidos de grande volume (barras maiores ou iguais a 500kg) podem ser negociados para produção prioritária.
Como você garante um desempenho consistente de cada lote de produtos?
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Seguimos o princípio de gerenciamento de lote de "mesmo lingote → mesmo processo de redução → mesmos parâmetros de tratamento térmico" (de acordo com a definição de lote ASTM B884). Cada lote de produtos vem com um relatório de teste completo, incluindo Tc, Jc, análise de composição e resultados de testes não-destrutivos. Caso o cliente tenha requisitos especiais para um determinado indicador, os critérios de aceitação poderão ser acordados no contrato. Para produtos-não conformes, a reinspeção-de amostragem dupla é suportada.
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