Microstructure and kinetics of the formation of Nb3Sn from reaction between Nb6Sn5 and Nb
Creators
- 1. Technische Hogeschool Twente, Enschede (Netherlands). Dept. of Mechanical Engineering
Description
The production of filamentary Nb3Sn superconductors according to the ECN process results in filaments in which Nb3Sn is formed in both coarse and fine grained form. Since the fine grained Nb3Sn is the more beneficial in view of both superconducting and mechanical properties, this investigation intends to study the origin of the observed microstructure and eventually prevent formation of the coarse grained phase. Previously it was found that Nb6Sn5 is formed prior to Nb3Sn in the ECN process. Therefore, attention was focussed on the reaction between Nb6Sn5 and Nb. It follows that this reaction inevitably leads to both coarse and fine grained Nb3Sn, because tin is the faster diffusing species in Nb3Sn. Growth kinetics with a rate exponent of 0.75 have been observed. This behaviour has been explained as due to a combination of two processes: Decomposition of Nb6Sn5 occurring at a constant rate and diffusion of tin in Nb3Sn with a parabolic rate behaviour. (orig.)
Abstract (German)
Die Herstellung von Nb3-Sn-Filament-Supraleitern nach dem ECN-Verfahren fuehrt zu Filamenten mit grob- und feinkoernigem Nb3Sn. Im Hinblick auf die supraleitenden und mechanischen Eigenschaften ist ein feinkoerniges Gefuege vorteilhaft. In der vorliegenden Arbeit werden die Ursachen fuer das beobachtete Gefuege und eventuelle Massnahmen zur Vermeidung des grobkoernigen Anteils an Nb3Sn untersucht. Im ECN-Verfahren bildet sich zunaechst Nb6Sn5 und anschliessend Nb3Sn aus NbSn2 und Nb. Daher wurde der Reaktion von Nb6Sn5 mit Nb besondere Aufmerksamkeit gewidmet. Es folgt, dass diese Reaktion unvermeidlich zur Bildung von grob- und feinkoernigem Nb3Sn fuehrt, da Sn in Nb3Sn die schneller diffundierende Komponente ist. Die Bildung von Nb3Sn erfolgt entsprechend einem Zeitgesetz mit einem Exponenten von 0,75. Dieses Verhalten wird durch die Kombination von zwei Prozessen erklaert: Die Zersetzung von Nb6Sn5 erfolgt mit konstanter Geschwindigkeit und die Diffusion von Sn in Nb3Sn entsprechend einem parabolischen Zeitgesetz. (orig.)Additional details
Publishing Information
- Journal Title
- Zeitschrift fuer Metallkunde
- Journal Volume
- 81
- Journal Issue
- 5
- Series
- Z. Metallkd.
- Journal Page Range
- 314-321
- ISSN
- 0044-3093
- CODEN
- ZEMTA
INIS
- Country of Publication
- Germany
- Country of Input or Organization
- Germany
- INIS RN
- 21066747
- Subject category
- S36: MATERIALS SCIENCE; S36: MATERIALS SCIENCE;
- Descriptors DEI
- BINARY ALLOY SYSTEMS; CHEMICAL REACTIONS; DECOMPOSITION; GRAIN SIZE; MICROSTRUCTURE; NIOBIUM BASE ALLOYS; REACTION KINETICS; TIN ALLOYS
- Descriptors DEC
- ALLOY SYSTEMS; ALLOYS; CRYSTAL STRUCTURE; KINETICS; NIOBIUM ALLOYS; SIZE