Brevet FR2005608A1 — publié le 19691212

î 2005608 L'invention concerne un procédé de fabrication de conducteurs métalliques supraconducteurs constitués par un métal de stabilisation à conduction normale dans lequel sont noyés des fils supraconducteurs répartis à travers la section du conduc-5 teur« Ces dernières années, on a développé des matériaux supraconducteurs qui ne passent à l'état de conduction normale que pour des valeurs critiques relativement élevées du champ magnétique. Ces supraconducteurs dits "durs" permirent pour la première 10 fois la construction de bobines magnétiques supraconductrices pour la production de champs magnétiques d'une intensité de 50 -5o tilogaasa et plus. Pour la confection de telles bobines magnétiques, il s'est révélé avantageux dans la pratique d'employer des conduc-15 teurs en ruban, en cuivre ou en tout autre métal à conduction normale de haute conductivité électrique, dans lesquels sont noyés, répartis à travers la section du conducteur, des fils en matière supraconductrice. Le métal à conduction normale y sert de métal dit "de stabilisation", qui, lors d'un passage non sou-20 haité du supraconducteur à l'état de conduction normale, prend à son compte pour un court instant la conduction du courant. Ceci a pour effet que Iq conducteur, considéré comme un tout, ne peut parvenir que graduellement à l'état de conduction normale, et qu'ainsi le risque de destruction de la bobine magnétique par 25 échauffement exagéré est très fortement réduit. Selon un procédé connu de fabrication d'un tel conducteur, on confectionne d'abord un ruban de cuivre présentant plusieurs rainures longitudinales de forme appropriée. Dans chacune de ces rainures, on introduit alors sous pression un fil supra-30 conducteur, et ensuite on referme ces rainures par laminage ou étirage du ruban conducteur jusqu'à une section plus petite appropriée. Dans ce procédé on emploie des fils supraconducteurs de diamètre relativement petit, dont les coûts de fabrication sont déjà très élevés par eux-mêmes. 35 Le but de l'invention est de proposer un procédé de fa brication de conducteurs supraconducteurs, en particulier en ruban, qui soit, même pour un poids de conducteur par unité de longueur relativement grand, donc pour des sections de conducteur relativement grandes et pour des longueurs produites relativement 40 grandes, d'un prix très nettement plus faible que les procédés 69 10034 2 2005608 connus et qui, de plus, en ce qui concerne les presses et les bancs d'étirage nécessaires, se contente de machines de capacité moyenneo le procédé conforme à l'invention est caractérisé par ^ le façonnage de barreaux supraconducteurs, par l'introduction de ces barreaux dans des perçages de plusieurs lopins de presse en métal de stabilisation, par l'obturation de manière étanche aux gaz, en l'absence d'oxygène, des perçages de chaque lopin au moyen d'au moins une pièce d'obturation en métal de stabilisation, ]_0 par le filage à la presse de ces lopins et de leur étirage et/ou leur laminage consécutifs, pour en faire des £±ls profilés avec rainures et nervures, par l'assemblage de ces fils profilés tel que chaque nervure d'un fil profilé s'emboîte dans une rainure d'un fil profilé contigu, et par le laminage et/ou l'étirage en commun des fils profilés assemblés jusqu'au profil final du conducteur. l'invention sera expliquée ci-après par un exemple, en référence aux figures0 la matière supraconductrice ayant une composition, en 20 poids, de, par exemple 58 $ de niobium et de 42 fo de titane, est disponible sous forme de lingots de chacun 3-5 kg environ. A partir de chaque lingot est confectionné, par un façonnage approprié, un corps cylindrique 1 (figure 1). Ce corps supraconducteur 1 est inséré dans une gaine 2, en cuivre, en forme de 25 pot,(ou en aluminium), laquelle est fermée, sous vide, de manière étanche à l'air, au moyen d'un obturateur conique 3, par soudure par bombardement électronique, le corps 1, ainsi pourvu d'une gaine en cuivre 2, 3, forme un lopin qui est transformé en une barre par filage dans une presse1 appropriée à une tempé--=50 rature d'environ 700 à 850°C. La barre sortant de presse est alors soumise à une opération d'étirage et, finalement, dressée. La gaine étanche à l'air permet d'empêcher pendant le filage à chaud tout contact entre l'alliage supraconducteur niobium-ti-tane et l'oxygène de l'air, et ainsi la formation d'oxydes fâ-55 cheux des composants de l'alliagec "La barre ainsi confectionnée, qui comporte à l'intérieur une' enveloppe extérieure en cuivre une âme supraconductrice, est maintenant découpée à-froid en un certain nombre de tronçons 4 (figure 2a) de même longueur ; on en enlève la gaine 40 de cuivre, par exemple par usinage-à enlèvement de copeaux, si COPY 69 10034 2005608 s'y ajustant, et s'y déformant de telle gorte que, finalement, elles les remplissent complètement « Par suite est assurée une jonction permanente avec parfait emboîtement des fils profilés pour former le profil final désiré du conducteur en ruban 16 5 représenté en coupe sur la figure 5* Suivant une deuxième variante avantageuse (figure 4b) on confectionne cette fois, pour la fabrication du ruban conduc teur 16 (figure 5) des fils profilés 17 et 18, de manière analogue à celle des fils profilés 12 et 13 de la première varian-10 te. Ici, les fils profilés 17 comportent sur deux faces opposées des nervures de section en queue d'aronde, tandis que les fils profilés 18 sont pourvus sur deux faces opposées de rainures de section rectangulaire, délimitées chacune par deux nervures dont la largeur croît depuis le pied jusqu'à la crête de 15 la nervure» La surface plane 19 .de la crête de chaque nervure forme ici avec le flanc incliné extérieur 20 de celle-ci un angle au moins approximativement droit. Comme dans la variante selon la figure 4a, on assemble alors également dans cette deuxième variante (figure 4b) , dans l'ordre ressortant de la fi-20 gure 4b, un nombre impair de fils profilés 17 et un nombre pair de fils profilés 18 en commun avec deux fils de cuivre profilés 21, 22, dont chacun comporte sur une face une rainure du genre de celles des fils profilés 18« les fils profilés ainsi assemblés sont alors laminés ensemble pour former en commun le ruban 25 conducteur 16 de profil final approximativement rectangulaire. Dans l'opération de laminage, les nervures des fils profilés 18 d'une part, 21 et 22 d'autre part, sont comprimées vers l'intérieur jusqu'à ce qu'elles s'emboîtent sans jeu derrière les ner vures en queue d'aronde des fils profilés contigus 17, et ainsi 30 de manière analogue à celle de la première variante, réalisent la jonction des fils profilés avec parfait emboîtement pour former le ruban conducteur 16« 69 10034 4 2005608 s'y ajustant, et s'y déformant de telle porte que, finalement» elles les remplissent complètement. Par suite est assurée on* jonction permanente avec parfait emboîtement des fils profilé» pour former le profil final désiré du conducteur en ruban 16 5 représenté en coupe sur la figure 5. Suivant une deuxième variante avantageuse (figura 4b) on confectionne cette fois, pour la fabrication du ruban conduo i blés sont alors laminés ensemble pour former en commun le ruban 25 conducteur 16 de profil final approximativement rectangulaire* Banâ l'opération de laminage, les nervures des fils profilés 18 d'une part, 21 et 22 d'autre part, sont comprimées vers l'intérieur jusqu'à ce qu'elles s'emboîtent sans jeu derrière lea ner vures en queue d'aronde des fils profilés contigus 17, et ainsi 30 de manière analogue à celle de la première variante, réalisent la jonction des fils profilés avec parfait emboîtement pour former le ruban conducteur 16. 69 10034 5 2OO560â RETEOICAIIOllS 1. Procédé de fabrication de conducteurs métalliques supraconducteurs, constitués par un métal de stabilisation à conduction normale dans lequel sont noyés des fils supraconduc- 5 teurs, répartis à travers la section du conducteur, caractérisé par le façonnage de barreaux supraconducteurs, par l'introduction de ces barreaux dans des perçages de plusieurs lopins en métal de stabilisation, par l'obturation, étanche aux gaz, des perçages de chaque lopin en l'absence d'oxygène, au moyen d'au 10 moins une pièce d'obturation en métal de stabilisation, par le filage à la presse de ces lopins et leur étirage et/ou leur laminage consécutifs pour fermer des fils profilés avec rainures et nervures, par l'assemblage de ces fils profilés tel que chaque nervure d'un fil profilé s'emboîte dans une rainure d'un 15 fil profilé contigu, et par le laminage et/ou l'étirage en commun des fils profilés assemblés jusqu'au profil final du conducteur. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'on emploie du cuivre comme métal de stabilisation. 20 3* Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ea qu'on emploie de l'aluminium comme métal de stabilisation. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que, pour le façonnage des barreaux supraconducteurs, on inclut un corps cylindrique en matière supraconductrice, en 25 l'absence d'oxygène, dans une gaine étanche aux gaz en métal de stabilisation, et en ce que, par filage à la presse du lopin ainsi formé et par son étirage et/ou son laminage consécutifs, on forme un fil gainé de métal de stabilisation dans la longueur duquel on découpe des barreaux supraconducteurs. 30 5. Procédé selon la revendication 4 caractérisé en ce qu'on enlève des barreaux supraconducteurs l'enveloppe en métal de stabilisation avant leur introduction dans des lopins comportant des perçages. 6. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en 35 ce que les rainures des fils profilés ont la forme de rainures en queue d'aronde, et que leurs nervures présentent des flancs parallèles et, à leur crête, des surfaces concaves. 7. Procédé suivant la revendication 1 caractérisé en ce que les nervures des fils profilés présentent une section en 69 10034 6 2005608 queue d'aronde, et que leurs rainures, de section rectangulaire, sont délimitées chacune par deux nervures dont la largeur croît depuis le pied jusqu'à la crête de la nervure. 8. Procédé suivant la revendication 7 caractérisé en 5 ce que la surface plane de la crête des nervures forme avec le flanc extérieur incliné de la nervure un angle au moins approximativement droit. 9<> IPplication du procédé suivant la revendication ! caractérisée en ce que celui-ci est utilisé pour la fabrication 10 d'un conducteur en ruban.