Déformation plastique sévère appliquée à la nanostructuration des fils composites pour aimants supraconducteurs ou résistifs – NANOFILMAG

Contexte scientifique et objectifs du projet et Résultats attendus - Deux laboratoires du CNRS et deux laboratoires du CEA associés à la société Alstom/MSA - proposent de mettre en commun leurs compétences pour maîtriser les conditions - d'élaboration et de transformation de conducteurs nanocomposites à base de cuivre/niobium. - Les domaines d'application visés concernent deux types d'électroaimants très différents : les - électroaimants résistifs pulsés dans la gamme 60 à 100 T et les électroaimants - supraconducteurs à fonctionnement continu dans la gamme 10 à 25 T. - Dans le cas des aimants pulsés, la nanostructuration du composite cuivre/niobium permet de - repousser la limite élastique du conducteur au delà de 1 GPa et donc de supporter les - contraintes très élevées créées par les forces de Lorentz dans le bobinage tout en - maintenant une bonne conductivité électrique du cuivre pour le transport du courant. Dans le - cas des aimants supraconducteurs, les composites cuivre/niobium sont complétés par des - réserves d'étain puis soumis à un traitement thermique durant lequel l'étain diffuse dans le - cuivre qui devient du bronze et réagit avec le niobium pour précipiter le composé - intermétallique polycristallin Nb3Sn. Quand il est refroidi à très basse température, le Nb3Sn - devient un supraconducteur de type II et ses propriétés dépendent fortement de - l'homogénéité et de la finesse de sa microstructure et sont optimales pour des tailles de - grains de 10 à 50 nm. - Pour ces deux applications, il y a donc un intérêt commun à promouvoir le développement de - grandes longueurs (> 100 m) de fils composites constitués de nanofilaments de niobium - insérés dans une matrice de cuivre pur. Le projet NANOFILMAG a pour but d'étudier la - faisabilité de tels fils en mettant en oeuvre divers procédés de co-filage, co-étirage et - d'Extrusion Coudée à Aire Egale (ECAE) avec recours à des taux extrêmes de déformation à - froid (Déformation Plastique Sévère - DPS). Les matériaux nanocomposites obtenus seront - évalués du point de vue microstructural (taille des grains, texture, nature des interfaces) et - caractérisés sur le plan mécanique (essais macroscopiques, nanoindentation, déformation in - situ sous RX et neutrons) et électrique (mesures de conductivité pour les applications - pulsées, mesures de courant critique et étude des forces d'ancrage des tubes de flux pour - les applications supraconductrices). - La mutualisation des moyens et des efforts entre les différents partenaires de NANOFILMAG - leur permettra de travailler plus efficacement, et si le projet réussit, de lever divers verrous - technologiques bloquant aujourd'hui leurs développements et de renforcer leur rôle de leader - dans leur domaines respectif. NANOFILMAG permettra également à Alstom/MSA de - promouvoir sa R&D et d'améliorer les performances et la rentabilité de certains de ses - produits, assurant par la même la viabilité économique à l'horizon 2010 de son unité de - production de Belfort. ...