Лента из сплава с высокой степенью проводимости при низких температурах 70ТМ-ВД в Минске

Лента из сплава 70ТМ-ВД для низкотемпературных токопроводящих систем

Лента 70ТМ-ВД — это прецизионный прокат из медно-никелевого сплава, легированного бериллием, с высокой электропроводностью, сохраняющейся в криогенном диапазоне температур. Материал производится методом вакуумно-дугового переплава (ВД), что обеспечивает минимальное содержание газовых включений и неметаллических примесей. Благодаря этому лента 70ТМ-ВД демонстрирует стабильные физико-механические характеристики при эксплуатации в средах с температурой до –269 C (температура жидкого гелия).

Ключевая особенность сплава 70ТМ-ВД — сочетание высокой удельной проводимости (не менее 65–70% IACS) с повышенной прочностью, достигаемой за счет дисперсионного твердения. В отличие от технической меди M1, которая при криогенных температурах склонна к охрупчиванию, лента 70ТМ-ВД сохраняет пластичность и сопротивление усталости. Это делает ее пригодной для изготовления гибких токоведущих элементов, работающих в условиях циклических термических нагрузок.

Технические характеристики ленты 70ТМ-ВД

Лента поставляется в нагартованном или отожженном состоянии. Толщина проката — 0,05–2,0 мм, ширина — до 300 мм. Допуск по толщине соответствует классу точности Б по ГОСТ 1173–2006. Микроструктура после термической обработки — твердый раствор с равномерно распределенными интерметаллидными фазами, обеспечивающими упрочнение без существенного снижения проводимости.

• Удельное электрическое сопротивление при 20 C — 0,028–0,032 Оммм/м
• Температурный коэффициент сопротивления — 0,0028–0,0032 1/C
• Предел прочности при растяжении — 450–650 МПа (в зависимости от степени нагартовки)
• Относительное удлинение — 8–25%
• Твердость по Виккерсу — 120–220 HV

Применение в криогенной технике

Основная область использования ленты 70ТМ-ВД — производство токопроводящих шин, обмоток и соединительных элементов для сверхпроводящих магнитных систем. Материал применяется в:

• криостатах и токовводах ускорителей заряженных частиц;
• обмотках магнитов томографов с сверхпроводящими катушками;
• токоведущих элементах СПИН-систем (сверхпроводящих индуктивных накопителей энергии);
• измерительных шунтах и эталонных резисторах для криогенных исследований;
• токоподводах к детекторам в физических экспериментальных установках.

В системах с жидким гелием лента 70ТМ-ВД применяется для изготовления гибких компенсаторов, сглаживающих термические усадки при захолаживании оборудования с 300 К до 4,2 К. Высокая чистота материала по примесям (суммарное содержание газов не более 0,001%) исключает десорбцию в вакуумных полостях криостатов.

Сравнение с альтернативными материалами

По сравнению с чистой медью лента 70ТМ-ВД проигрывает в проводимости, но выигрывает в механической стойкости при многократных термоциклах. От бронзы БрБ2 материал отличается значительно более высокой проводимостью при сопоставимой прочности, что критично для токоведущих элементов с ограниченным сечением.

Особенности обработки и монтажа

Лента 70ТМ-ВД допускает гибку с радиусом не менее двух толщин без появления трещин. Пайка производится серебряными припоями ПСр-72 или ПСр-45 при температуре 650–780 C. Сварка в среде аргона возможна с применением присадочной проволоки того же состава. При монтаже в криогенных модулях необходимо учитывать коэффициент линейного расширения материала — 13,5 10 1/C, что близко к значениям для нержавеющих сталей аустенитного класса, используемых в корпусах криостатов.

Для обеспечения стабильного контактного сопротивления в разъемных соединениях поверхность ленты рекомендуется покрывать гальваническим серебром толщиной 3–6 мкм. При работе в средах с повышенной влажностью или в атмосфере, содержащей сернистые соединения, требуется защитная лакировка или герметизация узла.

Вопросы и ответы