튜브 어닐링로의 열 프로파일은 성공적인 REBCO 조인트 제작에 가장 중요한 요소입니다. 실현 가능한 조인트를 만들기 위해 로는 초전도 특성을 복원하기 위한 고온 구역을 유지해야 하며, 동시에 재료 손상을 방지하기 위한 짧은 냉각 구역을 사용해야 합니다. 이 정밀한 구성은 조인트의 화학적 요구 사항과 주변 테이프의 열적 취약성 사이의 균형을 맞춥니다.
이 설계는 근본적인 엔지니어링 충돌을 해결합니다. 조인트에서 산소 보상에 충분한 열(400–500°C)을 제공하는 동시에 온도를 175°C의 열화 임계값 이하로 빠르게 낮추어 인접한 테이프의 구조적 무결성을 보존합니다.
고온 구역의 역할
산소 보상 보장
고온 구역의 주요 기능은 조인트 영역 내에서 산소 보상을 용이하게 하는 것입니다. 이 특정 열처리가 없으면 조인트의 초전도 특성을 완전히 실현하거나 복원할 수 없습니다.
특정 열 창
이를 달성하기 위해 로는 400~500°C의 온도 범위를 유지해야 합니다. 가열 구역은 일반적으로 약 20mm 길이로 설계되어 조인트 형성이 발생하는 지점에 열 에너지를 집중시킵니다.
짧은 냉각 구역의 중요성
175°C 열화 임계값
REBCO 테이프에는 특정 열 한계가 있습니다. 175°C 이상의 온도에 노출되면 테이프 성능이 크게 저하될 수 있습니다.
노출 시간 단축
이 임계 온도인 175°C 임계값 이상의 테이프가 노출되는 물리적 길이를 최소화하려면 매우 짧은 냉각 구역이 필수적입니다. 냉각 구역이 길면 온도 구배가 너무 점진적이어서 더 큰 섹션의 테이프가 "위험 구역"에 더 오래 머물게 됩니다.
엔지니어링 영향 및 절충
구리 제거 최소화
냉각 구역의 효율성은 테이프 준비 방식에 직접적인 영향을 미칩니다. 열적 열화를 엄격하게 제한함으로써 구리 안정화층의 제거량을 최소화할 수 있습니다.
자석 구조 강화
구리 층을 보존하면 더욱 컴팩트한 초전도 자석 구조를 만들 수 있습니다. 스트리핑이 적을수록 구조적 무결성이 향상되고 권선 능력이 향상됩니다.
열 안정성 향상
로 설계를 최적화하여 구리 층을 유지하면 조인트의 열 안정성이 향상됩니다. 구리는 작동 중 열 폭주로부터 조인트를 보호하는 안정제 역할을 합니다.
목표에 맞는 올바른 선택
REBCO 조인트 성능을 극대화하려면 다음 설계 우선순위를 고려하십시오.
- 조인트 성능이 주요 초점인 경우: 20mm 범위에서 엄격한 400–500°C 프로파일을 유지하여 완전한 산소 보상을 보장하십시오.
- 테이프 무결성이 주요 초점인 경우: 재료 온도를 175°C 열화 임계값 이하로 빠르게 낮추기 위해 가능한 한 짧게 냉각 구역을 설계하십시오.
이 두 구역을 제어함으로써 어닐링 공정을 약점에서 컴팩트하고 안정적인 고자기장 자석을 구축하기 위한 정밀 도구로 전환합니다.
요약 표:
| 구역 유형 | 온도 범위 | 길이 (약) | 주요 기능 |
|---|---|---|---|
| 고온 구역 | 400–500°C | 20mm | 산소 보상 및 조인트 복원 촉진 |
| 짧은 냉각 구역 | < 175°C | 최소 | 열적 열화 방지 및 구리 층 보존 |
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시각적 가이드
참고문헌
- Zili Zhang, Qiuliang Wang. A Tube Furnace Design for the Oxygen Annealing of a REBCO Superconducting Joint. DOI: 10.3390/ma18133053
이 문서는 다음의 기술 정보도 기반으로 합니다 Kintek Furnace 지식 베이스 .
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