مسحوق قصدير النيوبيوم هو مركب بين فلزي مصنوع من خلط النيوبيوم والقصدير يتيح تصنيع أسلاك فائقة التوصيل. وتتيح خواصه الفريدة في ظل ظروف التبريد إمكانية النقل الكهربائي بدون فقدان للمغناطيسات عالية الكفاءة.
توفر هذه المقالة المواصفات، وطريقة التصنيع، والتطبيقات، والأسعار، والاستشارات الخاصة بمصادر مسحوق الأسلاك فائقة التوصيل من القصدير النيوبيوم.
أنواع ومكونات مسحوق قصدير النيوبيوم
مسحوق النيوبيوم القصدير المعدني البيني المعدني لإنتاج أسلاك الموصلات الفائقة التي تفي بالمعايير الصناعية سيكون له تركيبة
| العنصر | الوزن % |
|---|---|
| النيوبيوم (Nb) | 24-26% |
| القصدير (Sn) | 74-76% |
الخصائص الرئيسية:
- محلول صلب من النحاس الأصفر في مصفوفة بيتا-سن
- التركيب البلوري المكعب
- لون فضي-رمادي وبريق معدني لامع
- مستويات نقاء عالية النقاء
- قياس التكافؤ المتحكم فيه بدقة
يعد الحفاظ على نسب مركب Nb-Sn الدقيقة أثناء معالجة المسحوق أمرًا بالغ الأهمية لتحقيق خصائص فائقة التوصيل في السلك النهائي.
عملية التصنيع
- ابدأ بالنيوبيوم عالي النقاء ومعادن القصدير
- التحويل إلى شكل مسحوق عن طريق الانحلال أو بوسائل أخرى
- خلط مساحيق النيوبيوم العنصري والقصدير بدقة
- الطحن الكروي للمسحوق المخلوط لمجانسته
- منخل للتحكم في أحجام الجسيمات
- استخدام المواد الرابطة/مواد التشحيم للمساعدة في عملية سحب الأسلاك
- تعبئة قضبان NbSn عن طريق الكبس المتساوي الضغط على البارد
- بثق القضبان وسحبها إلى أسلاك دقيقة متعددة الشعيرات
- تثبيت المصفوفة فائقة التوصيل من خلال المعالجة الحرارية
يتطلب تحقيق اتساق NbSn وكثافته وبنية حبيباته بشكل موحد ضوابط عملية واسعة النطاق أثناء إنتاج المسحوق.
الخصائص الفيزيائية
يحتوي NbSn على هذه الخواص الفيزيائية الاسمية وفقًا لمعايير ASTM:
| الممتلكات | القيمة | الوحدة |
|---|---|---|
| الكثافة | 8.2 | جم/سم3 |
| نقطة الانصهار | 2163 | °C |
| درجة الحرارة الانتقالية فائقة التوصيل | 18 | K |
| المجال المغناطيسي الحرج (Hc2) | 30 | T |
| نسبة المقاومة المتبقية (RRR) | >50+ |
- موصِّل فائق عالي التكافؤ
- مركب هش بين فلزي هش
- يحتفظ بالليونة لتصنيع الأسلاك
- فائقة التوصيل تحت ظروف الاستخدام المبرد (4K)
تقلل المراقبة الدقيقة لسمات المسحوق من العيوب في السلك التي تقلل من أداء المغناطيس.
البنية المجهرية
- الحبوب المتساوية
- متوسط أحجام الجسيمات 1-50 ميكرون
- مصفوفة بيتا-قصدير بيتا مع عروق Nb
- المسامية تحت 5%
- متجانس كيميائياً
- التحكم في الأكسجين/النيتروجين أقل من 20 جزء في المليون
تتيح البنية المجهرية المحسّنة التي تم تحقيقها من خلال التحكم في عملية الانحلال تصنيع الأسلاك الفعالة وخصائص التوصيل الفائق.
معايير النقاء
درجة صناعية مسحوق قصدير النيوبيوم يجب أن تستوفي الحد الأدنى من متطلبات النقاء:
| النجاسة | الحد الأقصى للوزن الأقصى جزء في المليون |
|---|---|
| الكربون (C) | 1500 |
| الأكسجين (O) | 1500 |
| النيتروجين (N) | 80 |
| الهيدروجين (H) | 15 |
| النيكل (ني) | 150 |
| الحديد (Fe) | 150 |
| الكروم (Cr) | 150 |
مستويات نقاء أعلى تستخدم في التطبيقات البحثية. ضوابط عملية صارمة أثناء التصنيع تقلل من العناصر الضارة. لاحظ أن التلوث يؤثر بشكل كبير على جودة الموصلات الفائقة - حافظ على احتياطات المناولة العالية.
توزيع حجم الجسيمات
يحدد تحليل المنخل انتشار حجم الجسيمات:
| شبكة | ميكرون | الحد الأدنى % | ماكس % |
|---|---|---|---|
| -635 | 20 | 0 | 10 |
| -500 | 25 | 0 | 30 |
| -400 | 38 | 25 | 65 |
| -325 | 45 | 30 | 75 |
| -270 | 53 | 15 | 50 |
| -200 | 75 | 0 | 15 |
يعمل التحكم في توزيع حجم الجسيمات على تعزيز الكثافة والاتساق أثناء تصنيع البليت. يمكن أن تؤدي الجسيمات الدقيقة إلى تدهور أداء سحب الأسلاك. يتتبع الاختبار المتكرر باستخدام هزازات المنخل جودة الدُفعات.
تطبيقات الاستخدام النموذجي
- مغناطيسات فائقة التوصيل عالية المجال
- التحليل الطيفي بالرنين النووي المغناطيسي النووي
- ماسحات الرنين المغناطيسي الطبية
- مغناطيسات تركيز الشعاع لمسرعات الجسيمات
- الدفع المغناطيسي الهيدروديناميكي للسفن
- مفاعلات الاندماج التجريبية
- ملفات تخزين الطاقة فائقة التوصيل
- النقل بالارتفاع عالي السرعة
- محددات تيار الأعطال في الشبكات الكهربائية
يمكّن مسحوق NbSn الدقيق من تصنيع أسلاك فائقة التوصيل موفرة للطاقة لمختلف تطبيقات المغناطيس الصناعية والبحثية في ظل ظروف الاستخدام المبرد.
مواصفات الصناعة
- ASTM B783 - المواصفات القياسية لأسلاك النيوبيوم-القصدير فائقة التوصيل
- IEC 61788-20 - معايير الموصلية الفائقة للموصلات الفائقة المركبة
- ISO 14850 - تحديد محتوى المركب بين الفلزات في الموصلات الفائقة من النيوبيوم والقصدير
- الحد الأدنى من النقاء المركب 96% بنسب Nb:Sn المحددة
يجب أن يقدم موردو المساحيق شهادات مطابقة لطرق الاختبار الموحدة والمقايسات الكيميائية للتأهيل الصناعي واستخدامات تصنيع المغناطيس.
التعبئة والتغليف ووضع الملصقات
لمنع التلوث والأكسدة:
- 5 إلى 30 كجم من 5 إلى 30 كجم علب محكمة الإغلاق
- أكياس بوليمر واقية محكمة الإغلاق ومفرغة من الهواء
- أكياس مجففة لامتصاص الرطوبة
- الغلاف الجوي الخامل بالأرجون
يتم وضع ملصق على كل عبوة حسب المعايير الصناعية ما يلي:
- درجة المسحوق ورقم الدفعة
- تاريخ التصنيع
- نتائج اختبار التركيب والنقاء
- اسم الشركة المصنعة
- الأوزان الصافية والإجمالية
- تعليمات المناولة
- تحذيرات السلامة
التعبئة السليمة تحافظ على سلامة المسحوق. تفحص الشحنات بعناية قبل الاستخدام.
التسعير
| الصف | النقاء | نطاق السعر |
|---|---|---|
| قياسي | 96-97% | $550 - $750 للكيلوغرام الواحد |
| نقاوة عالية | 99%+ | $1200+ للكيلوغرام الواحد + $1200 |
| الأبحاث | نقاوة عالية للغاية 99.999% 99.999% | $3000+ لكل كجم |
تعتمد الأسعار على مستويات النقاء والمعالجة الأولية وأحجام الطلبات والمناطق الجغرافية. اتصل بالبائعين مباشرةً للحصول على أحدث عروض الأسعار بناءً على المواصفات المستهدفة.
درجة الأداء العالي تتطلب علاوة - ادفع مقابل معالجة المسحوق الإضافية التي تضمن جودة الأسلاك التي تلبي احتياجات التطبيق. ميزانية 15-25% تكلفة نظام المغناطيس النهائي.
تحليل مقارن
قم بتقييم مورّدي مسحوق قصدير النيوبيوم على هذه الجوانب الرئيسية:
| المعلمة | التفاصيل |
|---|---|
| نقاء المسحوق | تعظيم لمنع تدهور الأسلاك؛ التحقق من شهادات الفحص |
| التحكم في حجم الجسيمات | توزيع محكم للكثافة وقابلية التدفق |
| التجانس العنصري | تقليل التباين بين الدفعات إلى الحد الأدنى |
| سلامة التعبئة والتغليف | منع الأكسدة ودخول الرطوبة |
| تتبُّع الدفعة | تسهيل تحليل الأسباب الجذرية للعيوب |
| بروتوكولات أخذ العينات | التأكد من تحليل الدفعات التمثيلية |
| اتساق المنتج | التحقق من ملاءمة تصنيع الأسلاك في كل عملية تشغيل |
| الشهادات | مراجعة المطابقة للمواصفات الدولية |
| التسعير | قارن بين عروض الأسعار الشفافة؛ القيمة مقابل الدرجات الممتازة |
حدد شركاء المسحوق الذين يركزون على قيادة مقاييس أداء المغناطيس - قوة المجال وكثافة التيار والفاقد لميزانيتك.
أسئلة وأجوبة
س: هل مسحوق قصدير النيوبيوم سام؟
ج: تتسم سبائك النيوبيوم القصدير البينية بتوافر بيولوجي منخفض وغير سامة نسبياً. ولكن يجب اتخاذ احتياطات التعامل معها لتجنب استنشاق المساحيق أو ملامستها للجلد أو العينين حيث أن الجسيمات قد تسبب تهيجاً. استخدم معدات الحماية.
س: ما الفرق بين مسحوق Nb-46.5wt%Ti مقابل مسحوق Nb3Sn؟
ج: تُظهر مساحيق النيوبيوم والتيتانيوم مثل Nb-46.5wt%Ti موصلية فائقة بدرجة حرارة أقل وتُستخدم في تطبيقات متخصصة، في حين أن Nb3Sn التي تعمل عند 4K لديها قدرات مجال مغناطيسي أعلى لاستخدامها على نطاق أوسع في الأبحاث والمغناطيسات الطبية.
س: هل يحتاج مسحوق قصدير النيوبيوم إلى تخزين خاص؟
ج: احتفظ بمسحوق NbSn محكم الإغلاق في جو غازي خامل بعيدًا عن الرطوبة التي تؤدي إلى تدهور الجودة. يخزن على المدى الطويل في درجة حرارة تتراوح بين 10-30 درجة مئوية لتجنب الأكسدة وتدهور الهيدريد بمرور الوقت.
س: ما هي مواصفات الأسلاك التي تتطابق بشكل جيد مع مسحوق NbSn؟
ج: أسلاك NbSn F عالية الأداء (أسلاك NbSn F (متعددة الخيوط ذات عملية برونزية مع تدفق القصدير) تحسن استخدام المسحوق المركب بشكل صحيح لتحقيق قوة مجال تزيد عن 20 تسلا عند درجات حرارة 4.5 كيلو أو أعلى.
س: من أين يمكنني الحصول على اختبار عينة من مسحوق القصدير النيوبيوم للتأهيل؟
ج: لدى كبار موردي المعادن المتخصصة العالميين الرائدين في مجال المعادن المتخصصة مجموعات عينات المسحوق المتاحة خصيصًا لمصنعي الأسلاك فائقة التوصيل لتقييم تركيبات المسحوق. اتصل بمندوبي المبيعات لبدء تقييم المواد.