JP3536920B2 - 合金超伝導体及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、大規模な超伝導送
電、超伝導電力貯蔵、高性能なジョセフソン素子、高周
波素子等の超伝導エレクトロニクス等に利用でき、特
に、高い超伝導転移温度を有し、製造が容易で、かつ、
展性、延性に優れた全く新規な合金超伝導体、並びにそ
の製造方法に関する。
電、超伝導電力貯蔵、高性能なジョセフソン素子、高周
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展性、延性に優れた全く新規な合金超伝導体、並びにそ
の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超伝導体には、単体金属からなる
超伝導体、化合物からなる超伝導体、合金からなる超伝
導体、及び複合酸化物からなる超伝導体等が知られてい
る。単体金属からなる超伝導体には、Ｐｂ、Ｎｂ等が良
く知られているが、超伝導転移温度が低く実用性に欠け
る。金属間化合物からなる超伝導体には、Ｎｂ3 Ｇｅ、
Ｎｂ3 Ｇａ、Ｎｂ3 Ａｌ、及びＮｂ3 Ｓｎに代表される
Ａｌ５型結晶構造を有する金属間化合物超伝導体、及び
ＰｂＭｏ6 Ｓ8 に代表されるシェブレル型結晶構造を有
する金属間化合物超伝導体等が知られている。また、Ｎ
ｂＢ2 に代表されるＡｌＢ2 型結晶構造を有する金属間
化合物超伝導体も知られているが、超伝導転移温度（Ｔ
ｃ）が極めて低い（Ｔｃ＝０．６２Ｋ，Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ ｔｈｅ Ｌｅｓｓ−Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｅｔａｌ
ｓ，６７（１９７９）２４９−２５５）。これらの金属
間化合物超伝導体には、Ｎｂ3 Ｇｅ（超伝導転移温度：
約２３Ｋ）のように、超伝導転移温度が比較的高いもの
もあるが、歪みに弱く、また脆いと言った欠点を有して
いる。
超伝導体、化合物からなる超伝導体、合金からなる超伝
導体、及び複合酸化物からなる超伝導体等が知られてい
る。単体金属からなる超伝導体には、Ｐｂ、Ｎｂ等が良
く知られているが、超伝導転移温度が低く実用性に欠け
る。金属間化合物からなる超伝導体には、Ｎｂ3 Ｇｅ、
Ｎｂ3 Ｇａ、Ｎｂ3 Ａｌ、及びＮｂ3 Ｓｎに代表される
Ａｌ５型結晶構造を有する金属間化合物超伝導体、及び
ＰｂＭｏ6 Ｓ8 に代表されるシェブレル型結晶構造を有
する金属間化合物超伝導体等が知られている。また、Ｎ
ｂＢ2 に代表されるＡｌＢ2 型結晶構造を有する金属間
化合物超伝導体も知られているが、超伝導転移温度（Ｔ
ｃ）が極めて低い（Ｔｃ＝０．６２Ｋ，Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ ｔｈｅ Ｌｅｓｓ−Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｅｔａｌ
ｓ，６７（１９７９）２４９−２５５）。これらの金属
間化合物超伝導体には、Ｎｂ3 Ｇｅ（超伝導転移温度：
約２３Ｋ）のように、超伝導転移温度が比較的高いもの
もあるが、歪みに弱く、また脆いと言った欠点を有して
いる。
【０００３】複合酸化物からなる超伝導体には、Ｌａ
2-x Ｂａx ＣｕＯ4 の組成に代表されるＬａ系酸化物超
伝導体、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の組成に代表されるＹ
系酸化物超伝導体、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａn-1 Ｃｕn Ｏ2n+2
の組成に代表されるＢｉ系酸化物超伝導体、Ｔｌ2 Ｂａ
2 Ｃａn-1 Ｃｕn Ｏ2n+2の組成に代表されるＴｌ系酸化
物超伝導体、Ｈｇ1 Ｂａ1 ＣａＣｕ1 Ｏ6+x の組成に代
表されるＨｇ系酸化物超伝導体等が知られている。これ
らの複合酸化物からなる超伝導体は、超伝導転移温度が
高く、なかには１５０Ｋに達するものもある。これらの
複合酸化物系超伝導体は、八面体型、ピラミッド型、ま
たは平面型からなるＣｕＯ2 超伝導層と、Ｌａ，Ｃａ、
Ｙ，Ｂｉ、あるいはＨｇ等の原子と酸素とからなるブロ
ック層（超伝導層とは結晶構造が異なる）とが、互いに
積層して構成されるペロブスカイト構造を有している。
このように、結晶構造が極めて複雑であることから、再
現性よく、大量に生産することが困難であり、また、複
合酸化物であることから、展性、延性といった特性に乏
しく、超伝導電線として使用することが難しい。
2-x Ｂａx ＣｕＯ4 の組成に代表されるＬａ系酸化物超
伝導体、Ｙ1 Ｂａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-x の組成に代表されるＹ
系酸化物超伝導体、Ｂｉ2 Ｓｒ2 Ｃａn-1 Ｃｕn Ｏ2n+2
の組成に代表されるＢｉ系酸化物超伝導体、Ｔｌ2 Ｂａ
2 Ｃａn-1 Ｃｕn Ｏ2n+2の組成に代表されるＴｌ系酸化
物超伝導体、Ｈｇ1 Ｂａ1 ＣａＣｕ1 Ｏ6+x の組成に代
表されるＨｇ系酸化物超伝導体等が知られている。これ
らの複合酸化物からなる超伝導体は、超伝導転移温度が
高く、なかには１５０Ｋに達するものもある。これらの
複合酸化物系超伝導体は、八面体型、ピラミッド型、ま
たは平面型からなるＣｕＯ2 超伝導層と、Ｌａ，Ｃａ、
Ｙ，Ｂｉ、あるいはＨｇ等の原子と酸素とからなるブロ
ック層（超伝導層とは結晶構造が異なる）とが、互いに
積層して構成されるペロブスカイト構造を有している。
このように、結晶構造が極めて複雑であることから、再
現性よく、大量に生産することが困難であり、また、複
合酸化物であることから、展性、延性といった特性に乏
しく、超伝導電線として使用することが難しい。
【０００４】合金からなる超伝導体には、Ｎｂ−Ｔｉ合
金が良く知られており、展性及び延性に優れるため、超
伝導電線及び超電導磁石等に広く使用されている。しか
しながら、合金からなる超伝導体は、超伝導転移温度が
低く（Ｎｂ−Ｔｉ合金で最良のものでも約９Ｋであ
る）、改善が望まれている。
金が良く知られており、展性及び延性に優れるため、超
伝導電線及び超電導磁石等に広く使用されている。しか
しながら、合金からなる超伝導体は、超伝導転移温度が
低く（Ｎｂ−Ｔｉ合金で最良のものでも約９Ｋであ
る）、改善が望まれている。
【０００５】また、超伝導電線においては、超伝導電線
の一部分が偶発的に常伝導状態になる現象があり、この
現象が生じると、この常伝導部分の有限な電気抵抗によ
るジュール熱が引き金となって、超伝導電線全体が一瞬
にして常伝導状態に変化してしまう現象、すなわち、ク
エンチ現象が生ずる。クエンチ現象が生ずると、大電流
のジュール熱による超伝導電線の焼損、冷媒の爆発的蒸
発と言った重大な事故を招く。従来の超伝導電線は、超
伝導電線の回りに電気抵抗率（比抵抗）の低い金属線を
巻き付けた電流バイパスを設け、超伝導電線の一部分が
偶発的に常伝導状態になった場合にこの電流バイパスを
介して電流を逃がし、クエンチ現象を防止している。し
かしながら、これらの電気抵抗率の低い金属線には、銀
（Ａｇ）等のコストの高い材料を使用しなければならな
いため、超伝導電線のコストが高いと言った課題があ
る。
の一部分が偶発的に常伝導状態になる現象があり、この
現象が生じると、この常伝導部分の有限な電気抵抗によ
るジュール熱が引き金となって、超伝導電線全体が一瞬
にして常伝導状態に変化してしまう現象、すなわち、ク
エンチ現象が生ずる。クエンチ現象が生ずると、大電流
のジュール熱による超伝導電線の焼損、冷媒の爆発的蒸
発と言った重大な事故を招く。従来の超伝導電線は、超
伝導電線の回りに電気抵抗率（比抵抗）の低い金属線を
巻き付けた電流バイパスを設け、超伝導電線の一部分が
偶発的に常伝導状態になった場合にこの電流バイパスを
介して電流を逃がし、クエンチ現象を防止している。し
かしながら、これらの電気抵抗率の低い金属線には、銀
（Ａｇ）等のコストの高い材料を使用しなければならな
いため、超伝導電線のコストが高いと言った課題があ
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記課題に
鑑み、超伝導転移温度が高く、展性及び延性に優れ、か
つ、超伝導電線として使用した場合に電流バイパス用金
属線を必要としない合金超伝導体を提供することを目的
とする。さらに本発明は、再現性よく、製造コストが低
い、この超伝導体の製造方法を提供することを目的とす
る。
鑑み、超伝導転移温度が高く、展性及び延性に優れ、か
つ、超伝導電線として使用した場合に電流バイパス用金
属線を必要としない合金超伝導体を提供することを目的
とする。さらに本発明は、再現性よく、製造コストが低
い、この超伝導体の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の合金超伝導体は、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy
（０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される組成を有
し、六方晶ＡｌＢ2 型結晶構造を有することを特徴とす
る。この合金超伝導体は、超伝導転移温度（Ｔｃ）３５
Ｋを有する。また、この合金超伝導体は、超伝導転移温
度（Ｔｃ）から室温に渡って、６×１０-5Ωｃｍ以下の
比抵抗を有する。
に、本発明の合金超伝導体は、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy
（０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される組成を有
し、六方晶ＡｌＢ2 型結晶構造を有することを特徴とす
る。この合金超伝導体は、超伝導転移温度（Ｔｃ）３５
Ｋを有する。また、この合金超伝導体は、超伝導転移温
度（Ｔｃ）から室温に渡って、６×１０-5Ωｃｍ以下の
比抵抗を有する。
【０００８】この構成による合金超伝導体は超伝導転移
温度（Ｔｃ）３５Ｋを有しており、、従来知られている
いずれの合金超伝導体より超伝導転移温度が高く、ま
た、従来知られているＡｌＢ2 型結晶構造を持つ合金超
伝導体よりも遙かに超伝導転移温度が高い。また、展性
及び延性に富んでおり、かつ、超伝導転移温度から室温
に渡っての比抵抗が小さい。
温度（Ｔｃ）３５Ｋを有しており、、従来知られている
いずれの合金超伝導体より超伝導転移温度が高く、ま
た、従来知られているＡｌＢ2 型結晶構造を持つ合金超
伝導体よりも遙かに超伝導転移温度が高い。また、展性
及び延性に富んでおり、かつ、超伝導転移温度から室温
に渡っての比抵抗が小さい。
【０００９】上記構成の合金超伝導体を用いれば、超伝
導転移温度が高く、展性、延性に優れ、かつ、電流バイ
パス用金属線を必要としない、超伝導送電用、超伝導電
力貯蔵用、超伝導マグネット用等の超伝導電線に使用で
き、また、高性能なジョセフソン素子、高周波素子等の
超伝導エレクトロニクス用材料としても使用できる。
導転移温度が高く、展性、延性に優れ、かつ、電流バイ
パス用金属線を必要としない、超伝導送電用、超伝導電
力貯蔵用、超伝導マグネット用等の超伝導電線に使用で
き、また、高性能なジョセフソン素子、高周波素子等の
超伝導エレクトロニクス用材料としても使用できる。
【００１０】
【００１１】本発明の合金超伝導体の製造方法は、Ｍｇ
を含む原料粉末とＢｅを含む原料粉末とＢを含む原料粉
末とを、化学組成比Ｍｇ：Ｂｅ：Ｂ＝１：ｘ：ｙ，（０
＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２０）で混合して成型し、１〜２
００ＭＰの加圧不活性ガス中で６００〜１１００℃に加
熱して形成することを特徴とする。また、本発明の合金
超伝導体の製造方法は、Ｍｇを含む原料粉末とＢｅを含
む原料粉末とＢを含む原料粉末とを、化学組成比Ｍｇ：
Ｂｅ：Ｂ＝１：ｘ：ｙ，（０＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２
０）で混合して成型し、０．１〜６ＧＰａ、７００〜１
４００℃の加圧加熱成形して形成することを特徴とす
る。
を含む原料粉末とＢｅを含む原料粉末とＢを含む原料粉
末とを、化学組成比Ｍｇ：Ｂｅ：Ｂ＝１：ｘ：ｙ，（０
＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２０）で混合して成型し、１〜２
００ＭＰの加圧不活性ガス中で６００〜１１００℃に加
熱して形成することを特徴とする。また、本発明の合金
超伝導体の製造方法は、Ｍｇを含む原料粉末とＢｅを含
む原料粉末とＢを含む原料粉末とを、化学組成比Ｍｇ：
Ｂｅ：Ｂ＝１：ｘ：ｙ，（０＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２
０）で混合して成型し、０．１〜６ＧＰａ、７００〜１
４００℃の加圧加熱成形して形成することを特徴とす
る。
【００１２】
【００１３】合金超伝導体の製造方法における加圧不活
性ガス中の加熱は、１〜２００ＭＰａの不活性ガス圧力
中で、６００〜１１００℃の温度で数分以上行えばよ
い。また、合金超伝導体の製造方法における加圧加熱成
形は、０．１〜６ＧＰａの圧力を加えながら、７００〜
１４００℃の温度で数分以上加熱するようにしてもよ
い。
性ガス中の加熱は、１〜２００ＭＰａの不活性ガス圧力
中で、６００〜１１００℃の温度で数分以上行えばよ
い。また、合金超伝導体の製造方法における加圧加熱成
形は、０．１〜６ＧＰａの圧力を加えながら、７００〜
１４００℃の温度で数分以上加熱するようにしてもよ
い。
【００１４】上記構成の合金超伝導体の製造方法によれ
ば、合金超伝導体を再現性よく、かつ、容易に製造する
ことができる。
ば、合金超伝導体を再現性よく、かつ、容易に製造する
ことができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の実
施の形態を詳細に説明する。最初に、本発明の合金超伝
導体の結晶構造を説明する。図１は本発明の、組成式Ｍ
ｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表さ
れる合金超伝導体の粉末Ｘ線回折の測定結果を示す図で
ある。Ｘ線回折測定は、二軸Ｘ線回折測定装置（ＲＩＧ
ＡＫＵ社製，ＲＩＮＴ２０００）を用いて行った。図１
に示した回折パターンから、本発明の合金超伝導体は、
六方晶系、空間群ｐ６／ｍｍｍに属し、ａ軸及びｃ軸
長、０．３０８４ｎｍ、０．３５５０８ｎｍを有する六
方晶ＡｌＢ2 型結晶構造を有していることが解る。ま
た、本発明の合金超伝導体の化学組成の同定には、ＥＰ
ＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａ
ｎａｌｙｓｉｓ）法及びＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ Ｐｌａｚｍａ）法を使用した。
施の形態を詳細に説明する。最初に、本発明の合金超伝
導体の結晶構造を説明する。図１は本発明の、組成式Ｍ
ｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表さ
れる合金超伝導体の粉末Ｘ線回折の測定結果を示す図で
ある。Ｘ線回折測定は、二軸Ｘ線回折測定装置（ＲＩＧ
ＡＫＵ社製，ＲＩＮＴ２０００）を用いて行った。図１
に示した回折パターンから、本発明の合金超伝導体は、
六方晶系、空間群ｐ６／ｍｍｍに属し、ａ軸及びｃ軸
長、０．３０８４ｎｍ、０．３５５０８ｎｍを有する六
方晶ＡｌＢ2 型結晶構造を有していることが解る。ま
た、本発明の合金超伝導体の化学組成の同定には、ＥＰ
ＭＡ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｒｏｂｅ Ｍｉｃｒｏ Ａ
ｎａｌｙｓｉｓ）法及びＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｅｄ Ｃｏ
ｕｐｌｅｄ Ｐｌａｚｍａ）法を使用した。
【００１６】次に、本発明の、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy
（０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導
体の超伝導特性について説明する。図２は本発明の、組
成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）
で表される合金超伝導体の比抵抗（電気抵抗率）の温度
特性の測定結果を示す図である。比抵抗の測定は、四探
針法で行った。図２から、温度が低下するに従って電気
抵抗が下がり、３５Ｋで急峻に０になることが解る。す
なわち、本発明の合金超伝導体は、超伝導転移温度３５
Ｋを有している。また、図２から、超伝導転移温度３５
Ｋから室温に渡る常伝導比抵抗が６×１０-5Ωｃｍ以下
と、非常に低いことがわかる。
（０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導
体の超伝導特性について説明する。図２は本発明の、組
成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）
で表される合金超伝導体の比抵抗（電気抵抗率）の温度
特性の測定結果を示す図である。比抵抗の測定は、四探
針法で行った。図２から、温度が低下するに従って電気
抵抗が下がり、３５Ｋで急峻に０になることが解る。す
なわち、本発明の合金超伝導体は、超伝導転移温度３５
Ｋを有している。また、図２から、超伝導転移温度３５
Ｋから室温に渡る常伝導比抵抗が６×１０-5Ωｃｍ以下
と、非常に低いことがわかる。
【００１７】次に、本発明の、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy
（０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導
体の磁化率（Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）の測定結
果を示す。図３は本発明の、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂ
y （０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝
導体の磁化率の温度特性の測定結果を示す図である。磁
化率の測定は、直流磁化率測定装置（カンタム・デザイ
ン社製磁気特性測定システム，ＭＰＭＳシリーズＭＰＭ
ＳＲ２）を使用した。図３から明らかなように、Ｔｃ＝
３５Ｋから低温側で負の磁化率、すなわち反磁性を示し
ており、本発明の組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜２
０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体は、超伝導
転移温度Ｔｃ＝３５Ｋを有する超伝導体であることがわ
かる。
（０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導
体の磁化率（Ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ）の測定結
果を示す。図３は本発明の、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂ
y （０＜ｘ＜２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝
導体の磁化率の温度特性の測定結果を示す図である。磁
化率の測定は、直流磁化率測定装置（カンタム・デザイ
ン社製磁気特性測定システム，ＭＰＭＳシリーズＭＰＭ
ＳＲ２）を使用した。図３から明らかなように、Ｔｃ＝
３５Ｋから低温側で負の磁化率、すなわち反磁性を示し
ており、本発明の組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜２
０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体は、超伝導
転移温度Ｔｃ＝３５Ｋを有する超伝導体であることがわ
かる。
【００１８】次に、本発明の合金超伝導体の製造方法を
説明する。以下に説明する本発明の製造方法によれば、
混合粉が化学組成比Ｍｇ：Ｂｅ：Ｂ＝１：ｘ：ｙ，（０
＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２０）で混合されている場合に
は、上記の合金超伝導体となり、使用目的に応じて組成
比を変えることができる。例えば、Ｍｇの組成比を大き
くすれば、展性及び延性に特に優れた超伝導電線を製造
することができる。Ｍｇの原料粉末には、Ｍｇ粉末又は
ＭｇＯ粉末を使用することができ、また、Ｂｅの原料粉
末にはＢｅ粉末、また、Ｂの原料粉末にはＢ粉末、又は
ＢＮ粉末を使用できる。
説明する。以下に説明する本発明の製造方法によれば、
混合粉が化学組成比Ｍｇ：Ｂｅ：Ｂ＝１：ｘ：ｙ，（０
＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２０）で混合されている場合に
は、上記の合金超伝導体となり、使用目的に応じて組成
比を変えることができる。例えば、Ｍｇの組成比を大き
くすれば、展性及び延性に特に優れた超伝導電線を製造
することができる。Ｍｇの原料粉末には、Ｍｇ粉末又は
ＭｇＯ粉末を使用することができ、また、Ｂｅの原料粉
末にはＢｅ粉末、また、Ｂの原料粉末にはＢ粉末、又は
ＢＮ粉末を使用できる。
【００１９】
【００２０】
【００２１】本発明の合金超伝導体の製造方法として、
いくつか例を挙げることができる。第１の方法は、Ｍｇ
粉末、Ｂｅ粉末、またはＢ粉末を撹拌装置で混合して混
合粉末を形成し、この混合粉末をペレット状に成型した
ものを、ＨＩＰ加圧装置（例えば、神戸製鋼社製，高温
高圧雰囲気炉）等を用いて、不活性ガスを充填し、１〜
２００ＭＰａの不活性ガス圧力中で、６００〜１１００
℃の温度で数分以上加熱することからなり、この方法に
よって容易に形成できる。
いくつか例を挙げることができる。第１の方法は、Ｍｇ
粉末、Ｂｅ粉末、またはＢ粉末を撹拌装置で混合して混
合粉末を形成し、この混合粉末をペレット状に成型した
ものを、ＨＩＰ加圧装置（例えば、神戸製鋼社製，高温
高圧雰囲気炉）等を用いて、不活性ガスを充填し、１〜
２００ＭＰａの不活性ガス圧力中で、６００〜１１００
℃の温度で数分以上加熱することからなり、この方法に
よって容易に形成できる。
【００２２】第２の方法は、Ｍｇ粉末、Ｂｅ粉末、また
はＢ粉末を撹拌装置で混合して混合粉末を形成し、この
混合粉末をペレット状に成型したものを、立方体アンビ
ル加圧装置等の加圧装置を用いて、０．１〜６ＧＰａの
圧力を加えながら、７００〜１４００℃の温度で数分以
上加熱することからなり、この方法によって容易に形成
できる。高圧力は、粒界結合を促進するために必要であ
り、高温度は、超伝導相を成長するために必要である。
はＢ粉末を撹拌装置で混合して混合粉末を形成し、この
混合粉末をペレット状に成型したものを、立方体アンビ
ル加圧装置等の加圧装置を用いて、０．１〜６ＧＰａの
圧力を加えながら、７００〜１４００℃の温度で数分以
上加熱することからなり、この方法によって容易に形成
できる。高圧力は、粒界結合を促進するために必要であ
り、高温度は、超伝導相を成長するために必要である。
【００２３】なお、本発明の合金超伝導体は、上記の多
結晶焼結体に限らず、多結晶バルク体、大型単結晶、又
は薄膜であってもよい。公知の鍛造装置、超高圧加圧加
熱合成装置等のバルク体作製装置を用いれば、軽量、高
硬度、及び耐腐食性に優れた多結晶バルク体の金属間化
合物超伝導体、及び合金超伝導体を製造できる。また、
大型合金超伝導体は、再結晶法、単純引き上げ法、浮遊
帯域溶融法、フラックス法等の公知の単結晶育成法を使
用し、適切なるつぼを使用し、雰囲気制御を行って製造
できる。
結晶焼結体に限らず、多結晶バルク体、大型単結晶、又
は薄膜であってもよい。公知の鍛造装置、超高圧加圧加
熱合成装置等のバルク体作製装置を用いれば、軽量、高
硬度、及び耐腐食性に優れた多結晶バルク体の金属間化
合物超伝導体、及び合金超伝導体を製造できる。また、
大型合金超伝導体は、再結晶法、単純引き上げ法、浮遊
帯域溶融法、フラックス法等の公知の単結晶育成法を使
用し、適切なるつぼを使用し、雰囲気制御を行って製造
できる。
【００２４】また、合金超伝導体の薄膜は、Ｍｇ、Ｂ
ｅ、Ｂの組成比が１：ｘ：ｙ、（０＜ｘ＜２０，０≦ｙ
＜２０）となるような気相源を用いた化学気相蒸着法、
又は、上記組成を有するターゲットをスパッタして形成
するスパッタ法を用いて製造できる。また、合金超伝導
体の薄膜を付着させる基板として、Ｃｕなどの金属基
板、セラミックス基板、または、金属基板の上にセラミ
ックスを被覆した複合基材等を用いることができる。用
途に合わせて適宜の基板を選択すればよい。また、展
性、延性に富んだＭｇの組成比を大きくして、または、
展性、延性に富んだ他の金属を混合して合成することに
よって、適宜の展性、延性を有する超伝導合金を製造で
きる。この超伝導合金は、圧延、押し出し等の加工技術
を使用すれば、極細多芯形超伝導線材、超伝導細線、又
は、超伝導合金線に加工することができる。
ｅ、Ｂの組成比が１：ｘ：ｙ、（０＜ｘ＜２０，０≦ｙ
＜２０）となるような気相源を用いた化学気相蒸着法、
又は、上記組成を有するターゲットをスパッタして形成
するスパッタ法を用いて製造できる。また、合金超伝導
体の薄膜を付着させる基板として、Ｃｕなどの金属基
板、セラミックス基板、または、金属基板の上にセラミ
ックスを被覆した複合基材等を用いることができる。用
途に合わせて適宜の基板を選択すればよい。また、展
性、延性に富んだＭｇの組成比を大きくして、または、
展性、延性に富んだ他の金属を混合して合成することに
よって、適宜の展性、延性を有する超伝導合金を製造で
きる。この超伝導合金は、圧延、押し出し等の加工技術
を使用すれば、極細多芯形超伝導線材、超伝導細線、又
は、超伝導合金線に加工することができる。
【００２５】
【発明の効果】以上の説明から理解できるように、本発
明の合金超伝導体は、超伝導転移温度が高く、展性、延
性に優れ、かつ、この合金超伝導体の常伝導比抵抗が小
さいから、電流バイパス用金属線を必要としない極めて
低コストの超伝導電線を提供できる。また、高性能なジ
ョセフソン素子、高周波素子等の超伝導エレクトロニク
ス用材料としても使用できる。また、本発明の合金超伝
導体の製造方法を用いれば、極めて再現性よく、容易
に、かつ、低コストで、合金超伝導体を製造することが
できる。
明の合金超伝導体は、超伝導転移温度が高く、展性、延
性に優れ、かつ、この合金超伝導体の常伝導比抵抗が小
さいから、電流バイパス用金属線を必要としない極めて
低コストの超伝導電線を提供できる。また、高性能なジ
ョセフソン素子、高周波素子等の超伝導エレクトロニク
ス用材料としても使用できる。また、本発明の合金超伝
導体の製造方法を用いれば、極めて再現性よく、容易
に、かつ、低コストで、合金超伝導体を製造することが
できる。
【図１】本発明の、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜
２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体の粉末Ｘ
線回折の測定結果を示す図である。
２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体の粉末Ｘ
線回折の測定結果を示す図である。
【図２】本発明の、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜
２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体の電気抵
抗率の温度特性の測定結果を示す図である。
２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体の電気抵
抗率の温度特性の測定結果を示す図である。
【図３】本発明の、組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜
２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体の磁化率
の温度特性の測定結果を示す図である。
２０、０＜ｙ＜２０）で表される合金超伝導体の磁化率
の温度特性の測定結果を示す図である。
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フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ
Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡ Ｈ０１Ｌ 39/12 ＺＡＡＡ
(56)参考文献 特開 平４−297542（ＪＰ，Ａ)
特公 昭45−39325（ＪＰ，Ｂ１)
国際公開95／20059（ＷＯ，Ａ１)
国際公開02／72903（ＷＯ，Ａ１)
ＦＥＬＮＥＲ， Ｉ．，Ａｂｓｅｎｃ
ｅ ｏｆ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉ
ｖｉｔｙ ｉｎ ＢｅＦ２，Ｌｏｓ Ａ
ｌａｍｏｓ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｌａｂ
ｏｒａｔｏｒｙ， Ｐｒｅｐｒｉｎｔ
Ａｒｃｈｉｖｅ， Ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ
Ｍａｔｔｅｒ，（2001） Ｎｏ ｐ
ｐ． Ｇｉｖｅｎ，ａｒＸｉｖ：ｃｏｎ
ｄ−ｍａｔ／0102508， 28 Ｆｅｂ
2001．，（ａｂｓｔｒａｃｔ） ＣＡＳ
［ｏｎｌｉｎｅ］；Ａｍｅｒｉｃａｎ
Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ,
ＵＳＡ． ［ｒｅｔｒｉｅｖｅｄ ｏ
ｎ 25 Ｍａｒｃｈ 2002］ ｆｒｏ
ｍ：ＳＴＮ
Ｊｕｎ ＮＡＧＡＭＡＴＳＵ ｅｔ
ａｌ．，Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖ
ｉｔｙ ａｔ 39 Ｋ ｉｎ ｍａｇｎ
ｅｓｉｕｍ ｄｉｂｏｒｉｄｅ，Ｎａｔ
ｕｒｅ，１ Ｍａｒｃｈ 2001，Ｖｏ
ｌ．410， ｐｐ．63−65
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
C30B 1/00 - 35/00
C01B 35/04
C22C 1/05
C22C 25/00
H01B 13/00
H01L 39/12
ＣＡ（ＳＴＮ)
ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (5)
- 【請求項１】 組成式Ｍｇ1 Ｂｅx Ｂy （０＜ｘ＜２
０、０＜ｙ＜２０）で表される組成を有し、六方晶Ａｌ
Ｂ2 型結晶構造を有することを特徴とする、合金超伝導
体。 - 【請求項２】 前記合金超伝導体は、超伝導転移温度
（Ｔｃ）３５Ｋを有することを特徴とする、請求項１に
記載の合金超伝導体。 - 【請求項３】 前記合金超伝導体は、超伝導転移温度
（Ｔｃ）から室温に渡って、６×１０-5Ωｃｍ以下の比
抵抗を有することを特徴とする、請求項１に記載の合金
超伝導体。 - 【請求項４】 Ｍｇを含む原料粉末とＢｅを含む原料粉
末とＢを含む原料粉末とを、化学組成比Ｍｇ：Ｂｅ：Ｂ
＝１：ｘ：ｙ，（０＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２０）で混合
して成型し、１〜２００ＭＰａの加圧不活性ガス中で、
６００〜１１００℃に加熱して形成することを特徴とす
る、合金超伝導体の製造方法。 - 【請求項５】 Ｍｇを含む原料粉末とＢｅを含む原料粉
末とＢを含む原料粉末とを、化学組成比Ｍｇ：Ｂｅ：Ｂ
＝１：ｘ：ｙ，（０＜ｘ＜２０，０＜ｙ＜２０）で混合
して成型し、０．１〜６ＧＰａ、７００〜１４００℃の
加圧加熱成形して形成することを特徴とする、合金超伝
導体の製造方法。
Priority Applications (6)
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| Ｊｕｎ ＮＡＧＡＭＡＴＳＵ ｅｔ ａｌ．，Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｔ ３９ Ｋ ｉｎ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ｄｉｂｏｒｉｄｅ，Ｎａｔｕｒｅ，１ Ｍａｒｃｈ ２００１，Ｖｏｌ．４１０， ｐｐ．６３−６５ |
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