JP3505894B2 - 化合物系超電導線材 - Google Patents
化合物系超電導線材Info
- Publication number
- JP3505894B2 JP3505894B2 JP02954196A JP2954196A JP3505894B2 JP 3505894 B2 JP3505894 B2 JP 3505894B2 JP 02954196 A JP02954196 A JP 02954196A JP 2954196 A JP2954196 A JP 2954196A JP 3505894 B2 JP3505894 B2 JP 3505894B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting wire
- compound
- bronze
- based superconducting
- critical current
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物系超電導線
材に係り、特に、ブロンズ法によって作製されるＮｂ−
Ｓｎ系の化合物系超電導線材に関するものである。
材に係り、特に、ブロンズ法によって作製されるＮｂ−
Ｓｎ系の化合物系超電導線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来のブロンズ法によって作製されるＮ
ｂ−Ｓｎ系の化合物系超電導線材３０は、図１２（萩原
宏康著:「応用超電導」、日刊工業新聞社、P75 ）に示すよ
うに、ブロンズ３１中にＮｂロッド３２が分散した構造
のブロンズロッド３３を、バリア材としてのＮｂまたは
Ｔａ３４、および安定化Ｃｕ３５を被覆した構造を有す
る線材（図示せず）に熱処理を施し、Ｎｂロッド３２に
ブロンズ３１中のＳｎ成分を拡散・反応させて、Ｎｂロ
ッド３２の表面にＮｂ3 Ｓｎを生成させたものである。
ｂ−Ｓｎ系の化合物系超電導線材３０は、図１２（萩原
宏康著:「応用超電導」、日刊工業新聞社、P75 ）に示すよ
うに、ブロンズ３１中にＮｂロッド３２が分散した構造
のブロンズロッド３３を、バリア材としてのＮｂまたは
Ｔａ３４、および安定化Ｃｕ３５を被覆した構造を有す
る線材（図示せず）に熱処理を施し、Ｎｂロッド３２に
ブロンズ３１中のＳｎ成分を拡散・反応させて、Ｎｂロ
ッド３２の表面にＮｂ3 Ｓｎを生成させたものである。
【０００３】ブロンズ法によって作製されたＮｂ−Ｓｎ
系の化合物系超電導線材３０における非Ｃｕ部の臨界電
流密度ＪC は、外部磁界１２Ｔにおいて６００〜７００
Ａ／ｍｍ2 である（G.Iwaki et al.,IEEE Trans. on Ap
plied Superconductivity,1993,pp998-pp1001.）。この
臨界電流密度ＪC を決定する要因として、磁束を動かな
いようにする役割を果たすピンニングセンターの密度や
材質が挙げられ、例えば、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導体のピン
ニングセンターとしては、その粒界が挙げられるという
ことは周知の事実である。
系の化合物系超電導線材３０における非Ｃｕ部の臨界電
流密度ＪC は、外部磁界１２Ｔにおいて６００〜７００
Ａ／ｍｍ2 である（G.Iwaki et al.,IEEE Trans. on Ap
plied Superconductivity,1993,pp998-pp1001.）。この
臨界電流密度ＪC を決定する要因として、磁束を動かな
いようにする役割を果たすピンニングセンターの密度や
材質が挙げられ、例えば、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導体のピン
ニングセンターとしては、その粒界が挙げられるという
ことは周知の事実である。
【０００４】この臨界電流密度ＪC を、更に向上させる
試みとして、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導線材内部にピンニング
センターを人工的に導入させる手法があり、 Ｎｂの周囲に銅メッキを施す方法（R.Zhou et al.,
IEEE Trans. on AppliedSuperconductivity,1993,pp986
-pp989.）、 化合物超電導体層とＣｕ層とを交互に積層した基本
クラスタ線の多数本を合体させる方法（特開平６−３３
３４３９号公報）、などが挙げられる。
試みとして、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導線材内部にピンニング
センターを人工的に導入させる手法があり、 Ｎｂの周囲に銅メッキを施す方法（R.Zhou et al.,
IEEE Trans. on AppliedSuperconductivity,1993,pp986
-pp989.）、 化合物超電導体層とＣｕ層とを交互に積層した基本
クラスタ線の多数本を合体させる方法（特開平６−３３
３４３９号公報）、などが挙げられる。
【０００５】また、Ｃｕ以外の人工ピンニング材とし
て、Ｔａを用いた例があり、その導入の手法として、
(1) Ｎｂ芯の周囲にＴａバリアを形成する方法（バリア
タイプ）（松本 要他：「第４５ 回低温工学・超電導学
界講演概要集」、(1991、5月)、p243）、(2) Ｎｂ中にＴａ
を分散させる方法（アイランドタイプ）（M.Klemn et a
l.,tobe published in "Superconductors,Science and
Technology". ）、(3) ＮｂとＴａのメッシュを層状に
巻く方法（K.De Moranville et al.,IEEE Trans. on Ap
plied Superconductivity,Vol.3,NO1,MARCH,1993,pp982
-pp985. ）、などが挙げられる。
て、Ｔａを用いた例があり、その導入の手法として、
(1) Ｎｂ芯の周囲にＴａバリアを形成する方法（バリア
タイプ）（松本 要他：「第４５ 回低温工学・超電導学
界講演概要集」、(1991、5月)、p243）、(2) Ｎｂ中にＴａ
を分散させる方法（アイランドタイプ）（M.Klemn et a
l.,tobe published in "Superconductors,Science and
Technology". ）、(3) ＮｂとＴａのメッシュを層状に
巻く方法（K.De Moranville et al.,IEEE Trans. on Ap
plied Superconductivity,Vol.3,NO1,MARCH,1993,pp982
-pp985. ）、などが挙げられる。
【０００６】また、付け加えると、Ｎｂ−Ｔｉ系超電導
線材においては、と同様なもの（松本 要他:低温工学
Vol.29. No.6(1994)、PP245-PP250. ）や、Ｎｂロッド
（三浦大介他:低温工学Vol.29. No.12(1994)、PP624-PP6
36.）をＮｂＴｉ芯内に埋め込んだものが挙げられる。
線材においては、と同様なもの（松本 要他:低温工学
Vol.29. No.6(1994)、PP245-PP250. ）や、Ｎｂロッド
（三浦大介他:低温工学Vol.29. No.12(1994)、PP624-PP6
36.）をＮｂＴｉ芯内に埋め込んだものが挙げられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ブロン
ズ法によるＮｂ−Ｓｎ系超電導線材作製に用いられるブ
ロンズ（スズ青銅）は、ブロンズ中のＳｎ濃度を１５ｗ
ｔ％以上にすると、α母相中にδ相（Ｃｕ31Ｓｎ8）が
析出するため、母材の脆化により線材への加工が困難と
なる（井上 至他：低温工学予稿集（1989春）C2−
４）。したがって、ブロンズ中のＳｎ濃度が制限される
ため、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導層の厚さを十分に成長させる
ことができない。
ズ法によるＮｂ−Ｓｎ系超電導線材作製に用いられるブ
ロンズ（スズ青銅）は、ブロンズ中のＳｎ濃度を１５ｗ
ｔ％以上にすると、α母相中にδ相（Ｃｕ31Ｓｎ8）が
析出するため、母材の脆化により線材への加工が困難と
なる（井上 至他：低温工学予稿集（1989春）C2−
４）。したがって、ブロンズ中のＳｎ濃度が制限される
ため、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導層の厚さを十分に成長させる
ことができない。
【０００８】従来のブロンズ法によって作製されたＮｂ
−Ｓｎ系超電導線材における臨界電流値は、熱処理条件
などの最適化を図って得られた値である。このため、従
来のブロンズ法によって作製されたＮｂ−Ｓｎ系超電導
線材において、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導体内の粒界を増大さ
せてピンニングすると共に、臨界電流密度ＪC を更に向
上させることは困難であった。
−Ｓｎ系超電導線材における臨界電流値は、熱処理条件
などの最適化を図って得られた値である。このため、従
来のブロンズ法によって作製されたＮｂ−Ｓｎ系超電導
線材において、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導体内の粒界を増大さ
せてピンニングすると共に、臨界電流密度ＪC を更に向
上させることは困難であった。
【０００９】この臨界電流密度ＪC を更に向上させる方
法として、，、および（１）〜（３）が挙げられ
た。しかし、これらの方法を用いることによって、ピン
ニングセンターが人工的に導入されたＮｂ−Ｓｎ系超電
導線材において、臨界電流値が、従来のブロンズ法によ
って作製されたＮｂ−Ｓｎ系超電導線材の臨界電流密度
とほぼ同程度しかないこともあった。また、これらの方
法は、従来のブロンズ法と比較して１．５〜２倍の製造
工程を要するため、コストパフォーマンスの観点から利
点が活かせないものが多かった。
法として、，、および（１）〜（３）が挙げられ
た。しかし、これらの方法を用いることによって、ピン
ニングセンターが人工的に導入されたＮｂ−Ｓｎ系超電
導線材において、臨界電流値が、従来のブロンズ法によ
って作製されたＮｂ−Ｓｎ系超電導線材の臨界電流密度
とほぼ同程度しかないこともあった。また、これらの方
法は、従来のブロンズ法と比較して１．５〜２倍の製造
工程を要するため、コストパフォーマンスの観点から利
点が活かせないものが多かった。
【００１０】すなわち、コスト面と性能面（臨界電流密
度）の両方を満足するようなＮｂ−Ｓｎ系超電導線材は
存在しなかった。
度）の両方を満足するようなＮｂ−Ｓｎ系超電導線材は
存在しなかった。
【００１１】そこで、本発明は、上記課題を解決し、高
磁界下において超電導特性を有すると共に、特に、高い
臨界電流密度を有した化合物系超電導線材を提供するこ
とにある。
磁界下において超電導特性を有すると共に、特に、高い
臨界電流密度を有した化合物系超電導線材を提供するこ
とにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に請求項１の発明は、ブロンズ内にＮｂもしくはＮｂ合
金芯を埋め込んで作製されるＮｂ−Ｓｎ系の化合物系超
電導線材において、上記ＮｂもしくはＮｂ合金芯を、Ｎ
ｂもしくはＮｂ合金とＣｕまたはＴａの薄板を重ねて密
巻きにして形成されるＣｕまたはＴａの分散構造とした
ものである。
に請求項１の発明は、ブロンズ内にＮｂもしくはＮｂ合
金芯を埋め込んで作製されるＮｂ−Ｓｎ系の化合物系超
電導線材において、上記ＮｂもしくはＮｂ合金芯を、Ｎ
ｂもしくはＮｂ合金とＣｕまたはＴａの薄板を重ねて密
巻きにして形成されるＣｕまたはＴａの分散構造とした
ものである。
【００１３】
【００１４】請求項２の発明は、上記薄板は、シート状
あるいはメッシュ状に形成される請求項１記載の化合物
系超電導線材である。
あるいはメッシュ状に形成される請求項１記載の化合物
系超電導線材である。
【００１５】
【００１６】
【００１７】請求項３の発明は、上記Ｎｂ合金は、純Ｎ
ｂ、もしくは純Ｎｂの母材中に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚ
ｒからなる添加元素の内の一種または二種以上が添加さ
れてなる請求項１または２記載の化合物系超電導線材で
ある。
ｂ、もしくは純Ｎｂの母材中に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚ
ｒからなる添加元素の内の一種または二種以上が添加さ
れてなる請求項１または２記載の化合物系超電導線材で
ある。
【００１８】請求項４の発明は、上記Ｎｂ合金中への上
記添加元素の添加量が１０ａｔ％以下である請求項３記
載の化合物系超電導線材である。
記添加元素の添加量が１０ａｔ％以下である請求項３記
載の化合物系超電導線材である。
【００１９】請求項５の発明は、上記ブロンズ中に、Ｔ
ｉ、Ｉｎ、Ｚｎからなる添加元素の内の一種または二種
以上が添加されてなる請求項１記載の化合物系超電導線
材である。
ｉ、Ｉｎ、Ｚｎからなる添加元素の内の一種または二種
以上が添加されてなる請求項１記載の化合物系超電導線
材である。
【００２０】以上の構成によれば、Ｃｕメッキ等による
ピンニングセンターの代わりに、Ｎｂ合金芯をＮｂとＣ
ｕまたはＴａの薄板を重ねて密巻きにして形成したもの
を用いて化合物系超電導線材を作製することによって、
大幅に臨界電流密度を向上させることができる。
ピンニングセンターの代わりに、Ｎｂ合金芯をＮｂとＣ
ｕまたはＴａの薄板を重ねて密巻きにして形成したもの
を用いて化合物系超電導線材を作製することによって、
大幅に臨界電流密度を向上させることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。
する。
【００２２】本発明の化合物系超電導線材は、図１に示
すように、Ｎｂ合金芯１をブロンズ２で被覆してなるブ
ロンズロッド６を複数本束ねると共に、そのブロンズロ
ッド６をバリア材（図示せず）および安定化Ｃｕ（図示
せず）で被覆してなるものである。本発明の化合物系超
電導線材は、Ｎｂ合金芯１中にＣｕまたはＴａをピンニ
ング材として分散させた構造としたことに特徴がある。
すように、Ｎｂ合金芯１をブロンズ２で被覆してなるブ
ロンズロッド６を複数本束ねると共に、そのブロンズロ
ッド６をバリア材（図示せず）および安定化Ｃｕ（図示
せず）で被覆してなるものである。本発明の化合物系超
電導線材は、Ｎｂ合金芯１中にＣｕまたはＴａをピンニ
ング材として分散させた構造としたことに特徴がある。
【００２３】先ず、ブロンズ２（例えば、Ｃｕ− 14.5a
t%Ｓｎ−0.3at%Ｔｉ）のロッドの中央部に穴を形成す
る。その穴に嵌合すべく、Ｎｂ合金（例えば、Ｎｂ−0.
5at%Ｔａ）シート４（薄板）とピンニング材であるＣｕ
またはＴａシート５（薄板）を、Ｎｂ合金シート４を外
側に、ＣｕまたはＴａシート５を内側にして重ねると共
に、純Ｃｕロッド３に密巻きにしてＮｂ合金芯１を形成
する。ブロンズ２のロッドに形成された穴にＮｂ合金芯
１を挿入した後、そのブロンズロッド６に押出し加工お
よび伸線加工を施すことによって、断面６角形状のブロ
ンズロッド６に成形する。この断面６角形状に成形され
たブロンズロッド６を複数本束ねると共にＴａバリア
（図示せず）で被覆した後、安定化ＣｕであるＣｕ管
（図示せず）に入れてビレット（図示せず）とする。こ
のビレットに押出し加工および伸線加工を施して所定の
直径・長さを有した複合線材とする。この複合線材に熱
処理を加えて、ブロンズ２中のＳｎ成分をＮｂ中に拡散
・反応させることによって、Ｎｂ合金芯１の周囲に（Ｎ
ｂＴｉ）3 Ｓｎが形成された超電導線材とする。
t%Ｓｎ−0.3at%Ｔｉ）のロッドの中央部に穴を形成す
る。その穴に嵌合すべく、Ｎｂ合金（例えば、Ｎｂ−0.
5at%Ｔａ）シート４（薄板）とピンニング材であるＣｕ
またはＴａシート５（薄板）を、Ｎｂ合金シート４を外
側に、ＣｕまたはＴａシート５を内側にして重ねると共
に、純Ｃｕロッド３に密巻きにしてＮｂ合金芯１を形成
する。ブロンズ２のロッドに形成された穴にＮｂ合金芯
１を挿入した後、そのブロンズロッド６に押出し加工お
よび伸線加工を施すことによって、断面６角形状のブロ
ンズロッド６に成形する。この断面６角形状に成形され
たブロンズロッド６を複数本束ねると共にＴａバリア
（図示せず）で被覆した後、安定化ＣｕであるＣｕ管
（図示せず）に入れてビレット（図示せず）とする。こ
のビレットに押出し加工および伸線加工を施して所定の
直径・長さを有した複合線材とする。この複合線材に熱
処理を加えて、ブロンズ２中のＳｎ成分をＮｂ中に拡散
・反応させることによって、Ｎｂ合金芯１の周囲に（Ｎ
ｂＴｉ）3 Ｓｎが形成された超電導線材とする。
【００２４】本発明の化合物系超電導線材に用いられる
Ｎｂ合金シート４とＣｕまたはＴａシート５の形状は特
に限定しないが、シート状あるいはメッシュ状に形成さ
れたものが好ましい。
Ｎｂ合金シート４とＣｕまたはＴａシート５の形状は特
に限定しないが、シート状あるいはメッシュ状に形成さ
れたものが好ましい。
【００２５】本発明の化合物系超電導線材に用いられる
Nｂ合金芯１は、純Ｎｂの母材中に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｈ
ｆ、Ｚｒからなる添加元素の内の一種または二種以上が
添加されてなるものである。Ｎｂ合金中への添加元素の
添加量は特に限定しないが、１０ａｔ％以下が好まし
い。
Nｂ合金芯１は、純Ｎｂの母材中に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｈ
ｆ、Ｚｒからなる添加元素の内の一種または二種以上が
添加されてなるものである。Ｎｂ合金中への添加元素の
添加量は特に限定しないが、１０ａｔ％以下が好まし
い。
【００２６】本発明の化合物系超電導線材に用いられる
ブロンズ２は特に限定しないが、ブロンズ中に、Ｔｉ、
Ｉｎ、Ｚｎからなる添加元素の内の一種または二種以上
が添加されてなるものを用いてもよい。
ブロンズ２は特に限定しないが、ブロンズ中に、Ｔｉ、
Ｉｎ、Ｚｎからなる添加元素の内の一種または二種以上
が添加されてなるものを用いてもよい。
【００２７】本発明の化合物系超電導線材に用いられる
Ｎｂ合金シート４とＣｕまたはＴａシート５は、純Ｃｕ
のロッドに密巻きにしているが、Ｃｕ−ＮｉやＣｕ−Ｚ
ｒなどの合金を用いてもよく、それらの合金を用いた場
合においても、本発明の化合物系超電導線材と同等の作
用効果が得られることは言うまでもない。
Ｎｂ合金シート４とＣｕまたはＴａシート５は、純Ｃｕ
のロッドに密巻きにしているが、Ｃｕ−ＮｉやＣｕ−Ｚ
ｒなどの合金を用いてもよく、それらの合金を用いた場
合においても、本発明の化合物系超電導線材と同等の作
用効果が得られることは言うまでもない。
【００２８】尚、本発明の化合物系超電導線材において
は、線材の中央部に超電導線材の芯群を配置した構造と
したが、線材の中央部に安定化Ｃｕを配置した構造や、
超電導線材の芯群を安定化Ｃｕ内に分散させた構造であ
ってもよい。
は、線材の中央部に超電導線材の芯群を配置した構造と
したが、線材の中央部に安定化Ｃｕを配置した構造や、
超電導線材の芯群を安定化Ｃｕ内に分散させた構造であ
ってもよい。
【００２９】次に、本発明の対称範囲外である化合物系
超電導線材の構造について、他の実施の形態として説明
する。
超電導線材の構造について、他の実施の形態として説明
する。
【００３０】図２に、本実施の形態の化合物系超電導線
材の横断面図を示す。尚、図１と同様の部材には同じ符
号を付している。
材の横断面図を示す。尚、図１と同様の部材には同じ符
号を付している。
【００３１】本実施の形態の化合物系超電導線材は、図
２に示すように、ブロンズ２のロッドの中央部に形成さ
れた穴に挿入されるＮｂ合金芯９として、Ｎｂ合金（例
えば、Ｎｂ−0.5at%Ｔａ）ロッド７の内部に単数または
複数の穴（図中では、中央に１個、その周囲に６個）を
形成し、それぞれの穴にＣｕまたはＴａロッド８を挿入
したものを用いる。このようにして形成されるブロンズ
ロッド１０を用いて、Ｎｂ合金芯９の周囲に（ＮｂＴ
ｉ）3 Ｓｎが形成された超電導線材を作製する。
２に示すように、ブロンズ２のロッドの中央部に形成さ
れた穴に挿入されるＮｂ合金芯９として、Ｎｂ合金（例
えば、Ｎｂ−0.5at%Ｔａ）ロッド７の内部に単数または
複数の穴（図中では、中央に１個、その周囲に６個）を
形成し、それぞれの穴にＣｕまたはＴａロッド８を挿入
したものを用いる。このようにして形成されるブロンズ
ロッド１０を用いて、Ｎｂ合金芯９の周囲に（ＮｂＴ
ｉ）3 Ｓｎが形成された超電導線材を作製する。
【００３２】尚、ＣｕまたはＴａの形状は、ロッド状に
特に限定されるものではなく、板状、管状などの任意の
形状であってもよい。
特に限定されるものではなく、板状、管状などの任意の
形状であってもよい。
【００３３】
【実施例】図３に実施例１（本発明の実施例）および実
施例２（本発明の対象範囲外の実施例、以下同じ。）で
作製した超電導線材の製造工程を示す。
施例２（本発明の対象範囲外の実施例、以下同じ。）で
作製した超電導線材の製造工程を示す。
【００３４】（実施例１）図３に示すように、Ｎｂ合金
（Ｎｂ−0.5at%Ｔａ）シートとピンニング材であるＣｕ
またはＴａシートを、Ｎｂ合金シートを外側に、Ｃｕま
たはＴａシートを内側にして重ねると共に、純Ｃｕロッ
ドに密巻き（シート巻き）にしてＮｂ合金芯を形成し、
これをブロンズロッド（Ｃｕ− 14.5at%Ｓｎ−0.3at%Ｔ
ｉ）に形成された穴に挿入した後、そのブロンズロッド
に押出し加工（静水圧押出し）および伸線加工を施し
て、断面６角形状のブロンズロッドを作製する。この断
面６角形状のブロンズロッドを複数本束ねる（矯正・切
断）と共にＴａバリアで被覆し、その後、Ｃｕ管に入れ
てビレットとする。このビレットに押出し加工（静水圧
押出し）および伸線加工を施して、所定の直径・長さを
有した複合線材を作製する（ツイスト）。この複合線材
に、真空中で６２０℃×２００ｈｒの熱処理を加え、ブ
ロンズ中のＳｎ成分をＮｂ中に拡散・反応させて、Ｎｂ
合金芯の周囲に（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎが形成された化合物
系超電導線材を作製した。
（Ｎｂ−0.5at%Ｔａ）シートとピンニング材であるＣｕ
またはＴａシートを、Ｎｂ合金シートを外側に、Ｃｕま
たはＴａシートを内側にして重ねると共に、純Ｃｕロッ
ドに密巻き（シート巻き）にしてＮｂ合金芯を形成し、
これをブロンズロッド（Ｃｕ− 14.5at%Ｓｎ−0.3at%Ｔ
ｉ）に形成された穴に挿入した後、そのブロンズロッド
に押出し加工（静水圧押出し）および伸線加工を施し
て、断面６角形状のブロンズロッドを作製する。この断
面６角形状のブロンズロッドを複数本束ねる（矯正・切
断）と共にＴａバリアで被覆し、その後、Ｃｕ管に入れ
てビレットとする。このビレットに押出し加工（静水圧
押出し）および伸線加工を施して、所定の直径・長さを
有した複合線材を作製する（ツイスト）。この複合線材
に、真空中で６２０℃×２００ｈｒの熱処理を加え、ブ
ロンズ中のＳｎ成分をＮｂ中に拡散・反応させて、Ｎｂ
合金芯の周囲に（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎが形成された化合物
系超電導線材を作製した。
【００３５】ここで、ピンニング材の種類としてＣｕ、
Ｔａの２種類を用い、シートの形状は、シート状、メッ
シュ状の２種類を用い、合計４種類作製した。
Ｔａの２種類を用い、シートの形状は、シート状、メッ
シュ状の２種類を用い、合計４種類作製した。
【００３６】（実施例２）図３に示すように、Ｎｂ合金
（Ｎｂ−0.5at%Ｔａ）ロッドに穴を形成し、その穴にピ
ンニング材であるＣｕまたはＴａロッドを挿入してＮｂ
合金芯を形成し、このＮｂ合金芯に押出し加工（静水圧
押出し）および伸線加工を施して、断面６角形状のＮｂ
合金芯を作製する。これを複数本束ねて（矯正・切
断）、ブロンズロッド（Ｃｕ− 14.5at%Ｓｎ−0.3at%Ｔ
ｉ）に形成された穴に挿入し、実施例１と同様にして化
合物系超電導線材を作製した。
（Ｎｂ−0.5at%Ｔａ）ロッドに穴を形成し、その穴にピ
ンニング材であるＣｕまたはＴａロッドを挿入してＮｂ
合金芯を形成し、このＮｂ合金芯に押出し加工（静水圧
押出し）および伸線加工を施して、断面６角形状のＮｂ
合金芯を作製する。これを複数本束ねて（矯正・切
断）、ブロンズロッド（Ｃｕ− 14.5at%Ｓｎ−0.3at%Ｔ
ｉ）に形成された穴に挿入し、実施例１と同様にして化
合物系超電導線材を作製した。
【００３７】表１に実施例１および実施例２で作製した
化合物系超電導線材の基本諸元を示す。
化合物系超電導線材の基本諸元を示す。
【００３８】
【表１】
【００３９】実施例１および実施例２で作製した化合物
系超電導線材は、線径が０．８１ｍｍ、線材中のＣｕに
対する（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎの割合（銅比）が１．４４、
Ｔａバリアの厚さが１０μｍ、フィラメントの径が４．
２μｍ、フィラメントの数は４５７９本である。
系超電導線材は、線径が０．８１ｍｍ、線材中のＣｕに
対する（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎの割合（銅比）が１．４４、
Ｔａバリアの厚さが１０μｍ、フィラメントの径が４．
２μｍ、フィラメントの数は４５７９本である。
【００４０】表２に実施例１におけるＮｂ合金芯（表中
ではＮｂ合金コア）内の銅の厚み、銅メッシュの厚み、
Ｔａの厚み、Ｔａメッシュの厚みを示す。それぞれの厚
みは、２、５、７、１０、３０、５０、７０、１００
（ｎｍ）とした。また、表３に実施例２におけるＮｂ合
金芯内の銅の平均直径、Ｔａの平均直径を示す。それぞ
れの平均直径は、２、５、７、１０、３０、５０、７
０、１００（ｎｍ）とした。
ではＮｂ合金コア）内の銅の厚み、銅メッシュの厚み、
Ｔａの厚み、Ｔａメッシュの厚みを示す。それぞれの厚
みは、２、５、７、１０、３０、５０、７０、１００
（ｎｍ）とした。また、表３に実施例２におけるＮｂ合
金芯内の銅の平均直径、Ｔａの平均直径を示す。それぞ
れの平均直径は、２、５、７、１０、３０、５０、７
０、１００（ｎｍ）とした。
【００４１】
【表２】
【００４２】
【表３】
【００４３】実施例１および実施例２で作製した化合物
系超電導線材は、図４に示すように、先ず、外径２５ｍ
ｍ、ピッチ１０ｍｍのコイル状に巻かれた化合物系超電
導線材をサンプル２４とし、このサンプル２４をＦＲＰ
（Ｇ−１０）製のホルダーに取り付け、真空グリースで
サンプル２４とホルダーとの隙間を埋めると共に、測定
中に電磁力でサンプル２４が必要以上に動かないように
配慮を施した。
系超電導線材は、図４に示すように、先ず、外径２５ｍ
ｍ、ピッチ１０ｍｍのコイル状に巻かれた化合物系超電
導線材をサンプル２４とし、このサンプル２４をＦＲＰ
（Ｇ−１０）製のホルダーに取り付け、真空グリースで
サンプル２４とホルダーとの隙間を埋めると共に、測定
中に電磁力でサンプル２４が必要以上に動かないように
配慮を施した。
【００４４】それぞれの化合物系超電導線材の評価は、
外部磁界１２Ｔでの臨界電流密度の測定によって行っ
た。その時における測定温度は液体ヘリウム温度、サン
プル２４の電圧タップ間距離は２８ｍｍとした。臨界電
流密度の測定は、図５に示すような装置を用いて行っ
た。
外部磁界１２Ｔでの臨界電流密度の測定によって行っ
た。その時における測定温度は液体ヘリウム温度、サン
プル２４の電圧タップ間距離は２８ｍｍとした。臨界電
流密度の測定は、図５に示すような装置を用いて行っ
た。
【００４５】容器２９の内側に、液体窒素２１によって
壁面を冷却されてなる容器２８を配置する。その容器２
８の内側に、液体ヘリウム２２が充填された容器２７を
配置する。その液体ヘリウム２２中に最大中心磁界１２
Ｔを発生できる円筒状の超電導マグネット２３を浸漬す
る。この超電導マグネット２３の円筒部内側に、ホルダ
ー３０に取り付けられたサンプル２４が対峙すべく配置
する。サンプル２４は、電源２７によって電圧が印加さ
れると共に、シャント抵抗器２５によって抵抗値を変化
させることができる。サンプル２４への通電電流値は、
シャント抵抗器２５の電圧をＸ−Ｙレコーダ２６に記録
させることによって求められ、また、電圧の記録は、ア
ンプを介してＸ−Ｙレコーダ２６で行う。
壁面を冷却されてなる容器２８を配置する。その容器２
８の内側に、液体ヘリウム２２が充填された容器２７を
配置する。その液体ヘリウム２２中に最大中心磁界１２
Ｔを発生できる円筒状の超電導マグネット２３を浸漬す
る。この超電導マグネット２３の円筒部内側に、ホルダ
ー３０に取り付けられたサンプル２４が対峙すべく配置
する。サンプル２４は、電源２７によって電圧が印加さ
れると共に、シャント抵抗器２５によって抵抗値を変化
させることができる。サンプル２４への通電電流値は、
シャント抵抗器２５の電圧をＸ−Ｙレコーダ２６に記録
させることによって求められ、また、電圧の記録は、ア
ンプを介してＸ−Ｙレコーダ２６で行う。
【００４６】臨界電流密度の測定は、サンプル２４が圧
縮歪を受ける方向と拡張歪を受ける方向の両方向の通電
を行うことによって測定する。また、臨界電流値の定義
は、０．１μＶ／ｃｍの電圧が発生したときの電流値か
ら求めた。
縮歪を受ける方向と拡張歪を受ける方向の両方向の通電
を行うことによって測定する。また、臨界電流値の定義
は、０．１μＶ／ｃｍの電圧が発生したときの電流値か
ら求めた。
【００４７】図６〜図９に、実施例１によって作製され
た化合物系超電導線材の非銅部の臨界電流密度および
（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度の測定結果を示
す。また、図１０、図１１に、実施例２によって作製さ
れた化合物系超電導線材の非銅部の臨界電流密度および
（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度の測定結果を示
す。尚、通常のブロンズ法によって作製されると共に、
ＣｕまたはＴａをピンニングセンターとして配置してい
ないサンプルは、それぞれの図中における横軸ゼロ（ｎ
ｍ）の点で表す。
た化合物系超電導線材の非銅部の臨界電流密度および
（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度の測定結果を示
す。また、図１０、図１１に、実施例２によって作製さ
れた化合物系超電導線材の非銅部の臨界電流密度および
（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度の測定結果を示
す。尚、通常のブロンズ法によって作製されると共に、
ＣｕまたはＴａをピンニングセンターとして配置してい
ないサンプルは、それぞれの図中における横軸ゼロ（ｎ
ｍ）の点で表す。
【００４８】図６〜図１１のいずれにおいても、本実施
例の非銅部の臨界電流密度（図中の○印）および（Ｎｂ
Ｔｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度（図中の黒丸印）は、Ｃ
ｕまたはＴａをピンニングセンターとして配置していな
いサンプルの非銅部の臨界電流密度（図中の△印）およ
び（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度（図中の▲印）
と比較して、Ｃｕの厚みまたは平均直径およびＴａの厚
みまたは平均直径が２ｎｍ以上の場合の全てにおいて良
好な特性を示す。
例の非銅部の臨界電流密度（図中の○印）および（Ｎｂ
Ｔｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度（図中の黒丸印）は、Ｃ
ｕまたはＴａをピンニングセンターとして配置していな
いサンプルの非銅部の臨界電流密度（図中の△印）およ
び（ＮｂＴｉ）3 Ｓｎ部の臨界電流密度（図中の▲印）
と比較して、Ｃｕの厚みまたは平均直径およびＴａの厚
みまたは平均直径が２ｎｍ以上の場合の全てにおいて良
好な特性を示す。
【００４９】また、本実施例におけるＣｕの厚みまたは
平均直径およびＴａの厚みまたは平均直径が約５ｎｍの
時において、非銅部の臨界電流密度および（ＮｂＴｉ）
3 Ｓｎ部の臨界電流密度が共に最高値を示す。Ｃｕの厚
みまたは平均直径およびＴａの厚みまたは平均直径が５
ｎｍ以下の時に臨界電流密度が低下するのは、近接効果
の影響が加味されるためであり、逆に、Ｃｕの厚みまた
は平均直径およびＴａの厚みまたは平均直径が５ｎｍ以
上の時に臨界電流密度が低下するは、Ｎｂ−Ｓｎ系超電
導体のＮｂ合金芯内の体積分率が減少するためである。
平均直径およびＴａの厚みまたは平均直径が約５ｎｍの
時において、非銅部の臨界電流密度および（ＮｂＴｉ）
3 Ｓｎ部の臨界電流密度が共に最高値を示す。Ｃｕの厚
みまたは平均直径およびＴａの厚みまたは平均直径が５
ｎｍ以下の時に臨界電流密度が低下するのは、近接効果
の影響が加味されるためであり、逆に、Ｃｕの厚みまた
は平均直径およびＴａの厚みまたは平均直径が５ｎｍ以
上の時に臨界電流密度が低下するは、Ｎｂ−Ｓｎ系超電
導体のＮｂ合金芯内の体積分率が減少するためである。
【００５０】超電導体のコヒーレント長をξ、Ｎｂ合金
芯内のＣｕの厚みおよび平均直径またはＴａの厚みまた
は平均直径をｄｐとした時、臨界電流値は、ｄｐ＝２ξ
の時に最大値を示すことが知られている（山藤 馨:低温
工学Vol.29,No.4,(1994),p123-p137.）。超電導体のコ
ヒーレント長ξは、 ξ＝Φ0 ／２πＢC2 （Φ0 ：磁束量子、ＢC2：下
部臨界磁界） なる式で与えられ（「超電導工学」電気学界編、コロナ社、p18
）、ここで、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導体のＢC2を２４Ｔと
すると、ξは２．５ｎｍとなり、Ｃｕの厚みまたは平均
直径およびＴａの厚みまたは平均直径ｄｐが５ｎｍの時
に、臨界電流密度は最大値を示すことになる。すなわ
ち、実施例１および実施例２の測定結果は、理論値によ
って求められる値とほぼ一致することになる。
芯内のＣｕの厚みおよび平均直径またはＴａの厚みまた
は平均直径をｄｐとした時、臨界電流値は、ｄｐ＝２ξ
の時に最大値を示すことが知られている（山藤 馨:低温
工学Vol.29,No.4,(1994),p123-p137.）。超電導体のコ
ヒーレント長ξは、 ξ＝Φ0 ／２πＢC2 （Φ0 ：磁束量子、ＢC2：下
部臨界磁界） なる式で与えられ（「超電導工学」電気学界編、コロナ社、p18
）、ここで、Ｎｂ−Ｓｎ系超電導体のＢC2を２４Ｔと
すると、ξは２．５ｎｍとなり、Ｃｕの厚みまたは平均
直径およびＴａの厚みまたは平均直径ｄｐが５ｎｍの時
に、臨界電流密度は最大値を示すことになる。すなわ
ち、実施例１および実施例２の測定結果は、理論値によ
って求められる値とほぼ一致することになる。
【００５１】本発明によって得られる化合物系超電導線
材は、超電導導体、あるいは超電導マグネットなどに用
いることができる。
材は、超電導導体、あるいは超電導マグネットなどに用
いることができる。
【００５２】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、高磁界下
において、高い臨界電流密度を有した化合物系超電導線
材を得ることができるという優れた効果を発揮する。
において、高い臨界電流密度を有した化合物系超電導線
材を得ることができるという優れた効果を発揮する。
【図１】本発明の化合物系超電導線材のブロンズロッド
の横断面を示す図である。
の横断面を示す図である。
【図２】本発明の化合物系超電導線材における他の実施
の形態のブロンズロッドの横断面を示す図である。
の形態のブロンズロッドの横断面を示す図である。
【図３】本発明の化合物系超電導線材の製造工程を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図４】本発明の化合物系超電導線材を用いて作製した
臨界電流密度測定用サンプルの外観を示した図である。
臨界電流密度測定用サンプルの外観を示した図である。
【図５】本発明の化合物系超電導線材の臨界電流密度を
測定する装置の概略を示した図である。
測定する装置の概略を示した図である。
【図６】本発明の化合物系超電導線材において、ピンニ
ング材としてＣｕシートを用いた場合におけるＣｕシー
トの厚みと臨界電流密度との関係を示した図である。
ング材としてＣｕシートを用いた場合におけるＣｕシー
トの厚みと臨界電流密度との関係を示した図である。
【図７】本発明の化合物系超電導線材において、ピンニ
ング材としてＣｕメッシュを用いた場合におけるＣｕメ
ッシュの厚みと臨界電流密度との関係を示した図であ
る。
ング材としてＣｕメッシュを用いた場合におけるＣｕメ
ッシュの厚みと臨界電流密度との関係を示した図であ
る。
【図８】本発明の化合物系超電導線材において、ピンニ
ング材としてＴａシートを用いた場合におけるＴａシー
トの厚みと臨界電流密度との関係を示した図である。
ング材としてＴａシートを用いた場合におけるＴａシー
トの厚みと臨界電流密度との関係を示した図である。
【図９】本発明の化合物系超電導線材において、ピンニ
ング材としてＴａメッシュを用いた場合におけるＴａメ
ッシュの厚みと臨界電流密度との関係を示した図であ
る。
ング材としてＴａメッシュを用いた場合におけるＴａメ
ッシュの厚みと臨界電流密度との関係を示した図であ
る。
【図１０】他の実施の形態のブロンズロッド中に配置さ
れるピンニング材としてＣｕロッドを用いた場合におけ
るＣｕロッドの平均直径と臨界電流密度との関係を示し
た図である。
れるピンニング材としてＣｕロッドを用いた場合におけ
るＣｕロッドの平均直径と臨界電流密度との関係を示し
た図である。
【図１１】他の実施の形態のブロンズロッド中に配置さ
れるピンニング材としてＴａロッドを用いた場合におけ
るＴａロッドの平均直径と臨界電流密度との関係を示し
た図である。
れるピンニング材としてＴａロッドを用いた場合におけ
るＴａロッドの平均直径と臨界電流密度との関係を示し
た図である。
【図１２】従来の化合物系超電導線材の横断面を示す図
である。
である。
１ Ｎｂ合金芯
２ ブロンズ
５ ＣｕまたはＴａシート（ＣｕまたはＴａ）
８ ＣｕまたはＴａロッド（ＣｕまたはＴａ）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平５−101720（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−32111（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−216915（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−139841（ＪＰ，Ａ)
特公 平５−70888（ＪＰ，Ｂ２)
特公 昭63−66889（ＪＰ，Ｂ１)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01B 12/00 - 13/00
Claims (5)
- 【請求項１】 ブロンズ内にＮｂもしくはＮｂ合金芯を
埋め込んで作製されるＮｂ−Ｓｎ系の化合物系超電導線
材において、上記ＮｂもしくはＮｂ合金芯を、Ｎｂもし
くはＮｂ合金とＣｕまたはＴａの薄板を重ねて密巻きに
して形成されるＣｕまたはＴａの分散構造としたことを
特徴とする化合物系超電導線材。 - 【請求項２】 上記薄板は、シート状あるいはメッシュ
状に形成される請求項１記載の化合物系超電導線材。 - 【請求項３】上記Ｎｂ合金は、純Ｎｂの母材中に、Ｔ
ａ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒからなる添加元素の内の一種また
は二種以上が添加されてなる請求項１記載の化合物系超
電導線材。 - 【請求項４】 上記Ｎｂ合金中への上記添加元素の添加
量が１０ａｔ％以下である請求項３記載の化合物系超電
導線材。 - 【請求項５】 上記ブロンズ中に、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｚｎか
らなる添加元素の内の一種または二種以上が添加されて
なる請求項１記載の化合物系超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02954196A JP3505894B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 化合物系超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02954196A JP3505894B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 化合物系超電導線材 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09223417A JPH09223417A (ja) | 1997-08-26 |
| JP3505894B2 true JP3505894B2 (ja) | 2004-03-15 |
Family
ID=12278983
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02954196A Expired - Fee Related JP3505894B2 (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | 化合物系超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3505894B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1746667B1 (en) * | 2005-07-19 | 2008-02-27 | Bruker BioSpin AG | Superconductive elements containing Nb3Sn filaments with copper inclusions, and a composite and a method for their production |
-
1996
- 1996-02-16 JP JP02954196A patent/JP3505894B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09223417A (ja) | 1997-08-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0979519B1 (en) | Improved structure for laminated superconducting ceramic composite conductors and method of manufacture | |
| US4161062A (en) | Method for producing hollow superconducting cables | |
| US4857675A (en) | Forced flow superconducting cable and method of manufacture | |
| US5753862A (en) | Compound superconducting wire and method for manufacturing the same | |
| EP0613192B1 (en) | Wire for NB3X superconducting wire | |
| JP2019186167A (ja) | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体及びＮｂ３Ｓｎ超電導線材 | |
| EP3859754B1 (en) | Compound superconducting twisted wire and rewinding method thereof | |
| US4094059A (en) | Method for producing composite superconductors | |
| JP3505894B2 (ja) | 化合物系超電導線材 | |
| US7216418B2 (en) | Method for using divider rods for separating superconducting regions in fine filament internal tin wire | |
| US3857173A (en) | Method of producing a composite superconductor | |
| JP3520699B2 (ja) | 酸化物超電導線材及びその製造方法 | |
| JPH09223418A (ja) | 酸化物超電導線材及びその製造方法 | |
| JP4013335B2 (ja) | Ｎｂ３Ｓｎ化合物超電導体の前駆線材およびその製造方法、Ｎｂ３Ｓｎ化合物超電導導体の製造方法、並びにＮｂ３Ｓｎ化合物超電導コイルの製造方法 | |
| JP4737094B2 (ja) | 酸化物超電導線材、超電導構造体、酸化物超電導線材の製造方法、超電導ケーブルおよび超電導マグネットならびに超電導マグネットを含む製品 | |
| Pyon et al. | Development of Nb/sub 3/Sn conductors for fusion and high energy physics | |
| JP3143908B2 (ja) | 超電導導体 | |
| JPH09147635A (ja) | Ａ１５型超電導線材およびその製造方法 | |
| JP3273764B2 (ja) | 化合物系超電導線の製造方法 | |
| Scanlan et al. | Multifilamentary Nb 3 Sn for superconducting generator applications | |
| JPS58189909A (ja) | Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線の製造方法 | |
| JP3248190B2 (ja) | 酸化物超電導線材、その製造方法およびその取扱方法 | |
| EP0169078A2 (en) | Superconductor prepared from Nb3Sn compound | |
| Agatsuma et al. | The forced cooled Nb 3 Sn superconductor and its magnet | |
| JPH08212847A (ja) | 複合多芯超電導線 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20031208 |
|
| S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081226 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081226 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091226 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |