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DIN-Normenausschuss Materialprüfung (NMP)

Einführungsbeitrag

Mehrere verschiedene Typen von Verbundsupraleitern wurden bis heute kommerzialisiert. Insbesondere Hochtemperatur-Supraleiter mit Ag- und/oder Ag-Legierung ummantelten Bi-2223 (Ag/Bi-2223) und mit Ag- und/oder Ag-Legierung ummantelten Bi-2212 (Ag/Bi-2212) Bändern oder Drähten werden im industriellen Maßstab produziert. Kommerzielle Verbundsupraleiter zeichnen sich durch eine hohe Stromdichte aus und besitzen dabei eine kleine Querschnittfläche. Die hauptsächlichen Anwendungen von Verbundsupraleitern bestehen in der Ausführung von elektrotechnischen Betriebsmitteln für die Energieversorgung und für den Bau von supraleitenden Elektromagneten. Während der Herstellung eines solchen Magneten werden seine Wicklungen vielfältigen mechanischen Spannungen ausgesetzt, und bei Erregung des Magneten wird aufgrund der hohen Stromdichte eine große elektromagnetische Kraft auf die supraleitenden Drähte ausgeübt. Daher ist es unentbehrlich, die mechanischen Eigenschaften der supraleitenden Drähte, aus denen die Wicklungen hergestellt werden, zu bestimmen. Die nach dem Pulver-in-Rohr-Verfahren hergestellten Ag/Bi-2223 und Ag/Bi-2212 Verbundsupraleiterdrähte bestehen aus einer Anzahl von Oxidfilamenten mit Silber und Silberlegierungen als Stabilisator und als Trägermaterial. Wenn die externe Verstärkung von Ag/Bi-2223 und Ag/Bi-2212 Verbundsupraleiterdrähten durch Verwendung von dünnen Edelstahl- oder Kupferlegierungsfolien realisiert wird, um dem starken elektromagnetischen Feld standzuhalten, muss diese Norm ebenfalls angewendet werden. Dieser Teil der internationalen Normenreihe IEC 61788 beschreibt detailliert und im Einzelnen das Vorgehen bei der Zugfestigkeitsmessung, die an Ag/Bi-2223 und Ag/Bi-2212 Verbundsupraleitern bei Raumtemperatur durchzuführen ist. Dieses Verfahren wird verwendet, um den Elastizitätsmodul und die 0,2 % Dehngrenze des Verbundsupraleiters zu bestimmen. Wenn die 0,2 % Dehngrenze durch vorzeitigen Bruch nicht bestimmt werden kann, so wird die Zugspannung in Schrittweiten von 0,05 % bei den sichtbaren Dehnungen von 0,05 %, 0,1 %, 0,15 %, 0,2 %, 0,25 % gemessen. Die Werte für die elastische Dehngrenze, die Bruchfestigkeit, die prozentuale Längung nach dem Bruch und die extrapolierte 0,2 % Dehngrenze dienen hier lediglich als Referenzgrößen. Eine Probe, die mit diesem Messverfahren untersucht wird, weist einen runden oder rechteckigen Querschnitt mit einer Querschnittsfläche von 0,3 mm₂ bis 2,0 mm₂ auf (entsprechend der Bänder mit einer Breite von 2,0 mm bis 5,0 mm und einer Dicke von 0,16 mm bis 0,4 mm). Die Prüfung besteht darin, dass eine Probe durch eine Zugkraft belastet wird, im Allgemeinen bis zum Bruch und mit dem Ziel, ihre mechanischen Eigenschaften zu ermitteln. Abhängig vom eingesetzten Dehnungsmessverfahren sollten die gemessenen Werte begrenzt werden. Beim Einsatz eines konventionellen Einzeldehnungsmessgerätes wird die Ermittlung auf bestimmte Werte begrenzt. Bei einem Doppeldehnungsmessgerät können alle beschriebenen Werte ermittelt werden, da es die Biegung kompensieren und eine eindeutige Bestimmung des Elastizitätsmoduls garantieren kann. Zuständig ist das DKE/K 184 "Supraleiter" der DKE Deutsche Kommission Elektrotechnik Elektronik Informationstechnik im DIN und VDE.

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Zuständiges nationales Arbeitsgremium

DKE/K 184 - Supraleiter