CN100416713C - 制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材 - Google Patents

制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材 Download PDF

Info

Publication number
CN100416713C
CN100416713C CNB2004800044108A CN200480004410A CN100416713C CN 100416713 C CN100416713 C CN 100416713C CN B2004800044108 A CNB2004800044108 A CN B2004800044108A CN 200480004410 A CN200480004410 A CN 200480004410A CN 100416713 C CN100416713 C CN 100416713C
Authority
CN
China
Prior art keywords
wire rod
oxide superconducting
superconducting wire
heat treatment
oxide
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.)
Active
Application number
CNB2004800044108A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1751366A (zh
Inventor
小林慎一
加藤武志
山崎浩平
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Publication of CN1751366A publication Critical patent/CN1751366A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN100416713C publication Critical patent/CN100416713C/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N60/00—Superconducting devices
    • H10N60/01—Manufacture or treatment
    • H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
    • H10N60/0801—Processes peculiar to the manufacture or treatment of filaments or composite wires
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B12/00—Superconductive or hyperconductive conductors, cables, or transmission lines

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

一种制造氧化物超导线材的方法，包括制备线材的步骤(S1，S2)，其中所述线材通过利用一种金属(3)包覆住一种氧化物超导体原材料粉末而形成；和热处理步骤(S4，S6)，在热处理过程中在一个总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中对所述线材进行热处理，其中在所述热处理步骤(S4，S6)中进行热处理之前的加热阶段，从一个使得所述金属(3)的0.2%条件屈服强度低于所述热处理过程中的总压力的温度开始加压。上述方法抑制了在氧化物超导晶体之间形成空隙和氧化物超导线材发生膨胀，也可以在热处理过程中轻易地控制氧气分压力，由此可以提高所得线材的临界电流密度。

Description

制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材
技术领域
本发明涉及一种制造氧化物超导线材的方法、一种改良氧化物超导线材的方法以及一种氧化物超导线材，尤其涉及一种制造能够提高临界电流密度的氧化物超导线材的方法、一种改良氧化物超导线材的方法以及一种氧化物超导线材。
背景技术
通常，这样一种获得氧化物超导线材的方法已公知为一种制造氧化物超导线材的方法，即对通过利用一种氧化物超导体原材料粉末填充金属管而形成的线材进行热处理，并且随后对所述金属管进行拉丝和滚轧，用于烧结所述氧化物超导体原材料粉末。但是，所述线材会在用于烧结的前述热处理步骤中发生起泡，不利地降低了所获得氧化物超导线材的超导性。
日本专利公开No.5-101723(专利文件1)提出了一种制造氧化物超导线材的方法，即在加压环境下对填充有氧化物超导体粉末的金属管或者其扁平体进行热处理，用于烧结所述氧化物超导体粉末。前述公报描述了按照该方法通过执行加压热处理获得一种具有优越超导性的线材。
更具体地说，人们尝试将填充有氧化物超导体粉末的金属管存储在耐热/耐压封闭容器中，以防止在通过在所述封闭容器中加热之后增加内部压力进行烧结的过程中发生起泡。前述公报描述了可以利用气体状态方程或者类似方程获得当前的内部压力，并且可以比如利用大约900℃的加热温度获得大约4个标准大气压的内部压力。
日本专利No.2592846(日本专利公开No.1-30114)(专利文件2)提出了一种制造氧化物超导体的方法，即至少在热处理过程中或者在热处理之后保持填充有氧化物超导粉末或者类似物质的金属管处于一种高压状态下。前述公报描述了按照所述方法通过将金属管安置在高压状态下可以防止在烧结过程中导致的在氧化物超导体与金属管交界面上出现局部分离。
更具体地说，通过至少在热处理过程中或者在热处理之后将金属管保持在500至2000公斤/平方厘米(大约50至200MPa)的高压状态下，可以将填充有氧化物超导粉末的金属管压配合于烧结体上。因此，当所述超导体局部发生淬火时，由于这种淬火所产生的热量可以被快速去除。此外，还能够防止由于分离部分导致的超导性下降，其中所述分离部分形成了导致扭曲的应力集中部分。
专利文件1：日本专利公开No.5-101723
专利文件2：日本专利No.2592846(日本专利公开No.1-30114)
发明内容
但是，在日本专利公开No.5-101723中，在封闭容器中加热之后获得的内部压力大约为4个标准大气压(0.4MPa)。因此，烧结过程中在氧化物超导晶体之间会形成空穴，不利地降低临界电流密度。
另外，由于内部压力大约为4个标准大气压(0.4MPa)，所以无法充分地抑止所述氧化物超导线材在烧结过程中发生起泡，并且由此也会不利地降低临界电流密度。
在按照日本专利No.2592846的方法中，由于施加了500至2000公斤/平方厘米(大约50MPa至200MPa)的超高压力，所以难以在热处理过程中控制氧气分压力，由此降低了临界电流密度。
因此，本发明的目的在于提供一种制造氧化物超导线材的方法，能够通过抑止在氧化物超导晶体之间形成空穴和抑止氧化物超导线材发生起泡而提高临界电流密度，同时简化在热处理过程中的氧气分压力控制。本发明的目的还在于提供一种改良氧化物超导线材的方法和一种氧化物超导线材。
按照本发明的制造氧化物超导线材的方法包括制备线材的步骤，其中所述线材通过利用一种金属包覆住氧化物超导体原材料粉末而形成；和热处理步骤，在热处理过程中在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境下对所述线材进行热处理。在热处理步骤中进行热处理之前的加热阶段，从这样一个温度开始加压，即该温度能够使得所述金属的0.2％屈服强度低于热处理过程中的总压力。
按照本发明的改良氧化物超导线材的方法包括热处理步骤，在热处理过程中在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境下对氧化物超导线材进行热处理，其中所述氧化物超导线材通过利用一种金属包覆住氧化物超导体而形成。在热处理步骤中进行热处理之前的加热阶段，从这样一个温度开始加压，即该温度能够使得所述金属的0.2％屈服强度低于总压力。
按照本发明中制造或者改良氧化物超导线材的方法，在所述金属的0.2％屈服强度低于热处理过程中的加压环境总压力的状态下向所述线材施加压力。因此，由于类似于热加工的效应，利用加压所产生的压缩力易于对所述金属部分进行压缩。因此，在加压气体通过针孔进入线材之前，线材得以压缩，由此可以利用所述加压充分地抑止空穴和气泡的形成。因此，可以提高氧化物超导体的烧结密度，并且可以提高氧化物超导线材的临界电流密度。
按照本发明的另外一种制造氧化物超导线材的方法包括制备线材的步骤，其中所述线材通过利用一种包括有银的金属包覆住氧化物超导体原材料粉末而形成；和热处理步骤，在热处理过程中在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境下对所述线材进行热处理。在热处理步骤中进行热处理之前的加热阶段，在环境温度超过400℃之后开始加压。
按照本发明的另外一种改良氧化物超导线材的方法包括热处理步骤，在热处理过程中在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境下对氧化物超导线材进行热处理，其中所述氧化物超导线材通过利用一种包括有银的金属包覆住氧化物超导体而形成。在热处理步骤中进行热处理之前的加热阶段，在环境温度超过400℃之后开始加压。
按照本发明中制造或者改良氧化物超导线材的方法，在包括有银的所述金属的0.2％屈服强度低于一个基本上等于热处理过程中加压环境总压力的值的状态下向所述线材施加压力。因此，由于类似于热加工的效应，利用加压所产生的压缩力轻易地对所述金属部分进行压缩。因此，在加压气体通过针孔进入线材之前，线材得以压缩，由此可以利用所述加压充分地抑止空穴和气泡的形成。因此，可以提高氧化物超导体的烧结密度，并且可以提高氧化物超导线材的临界电流密度。
优选的是，在前述制造和改良方法中，在热处理步骤中进入热处理之前的加热阶段，在环境温度超过600℃之后开始加压。
因此，在包括有银的所述金属的0.2％屈服强度低于热处理过程中加压环境总压力的大约一半的状态下向所述线材施加压力。因此，利用加压所产生的压缩力更为轻易地对所述金属部分进行压缩。因此，可以进一步提高氧化物超导体的烧结密度，并且可以进一步提高氧化物超导线材的临界电流密度。
优选的是，在前述制造和改良方法中，加压速度至少为0.05MPa/分钟。
本发明人已经发现，在热处理过程中，加压气体通过针孔进入所述线材的速度小于0.05MPa/分钟。因此，在进行热处理之前的加热阶段，当环境总压力受到控制来以至少0.05MPa/分钟的速度连续升高时，环境压力可以规则地保持高于所述线材中的压力。由此，无论在热处理步骤之前所述线材是否具有针孔，均可以在进行热处理之前的加热阶段向所述线材施加压缩力，由此抑止了空穴和气泡的形成。因此，由于在至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中进行热处理，可以有效地提高氧化物超导体的烧结密度，并且可以有效地提高氧化物超导线材的临界电流密度。
优选的是，在前述制造和改良方法中，加压速度至少为0.1MPa/分钟。
因此，可以保持环境压力更加高于所述线材中的压力。由此，无论在热处理步骤之前所述线材是否具有针孔，均可以在进行热处理之前的加热阶段向所述线材施加更大的压缩力，由此抑止了空穴和气泡的形成。因此，由于在至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中进行热处理，可以更为有效地提高氧化物超导体的烧结密度，并且可以更为有效地提高氧化物超导线材的临界电流密度。
优选的是，在前述制造和改良方法中，热处理步骤在氧气环境中执行，并且氧气分压力至少为0.003MPa但不超过0.02MPa。
当氧气分压力保持处于至少为0.003MPa但不超过0.02MPa的范围中时，会形成稳定的氧化物超导相态(a stable oxide superconducting phase)，并且可以提高临界电流密度。如果氧气分压力超过了0.02MPa，会形成非超导相态，并且如果氧气分压力低于0.003MPa，则很难形成氧化物超导相态并且临界电流密度会降低。
优选的是，在前述制造方法中，氧化物超导体原材料粉末包括Bi2223相态(a Bi2223 phase)，并且在热处理步骤中在温度至少为300℃但不超过600℃的含氧环境中对氧化物超导线材进行退火。
优选的是，在前述改良方法中，氧化物超导线材包括Bi2223相态，并且在热处理步骤中在温度至少为300℃但不超过600℃的含氧环境中对氧化物超导线材进行退火。
本发明人已经注意到Bi2212相态被包括在主要由Bi2223相态构成的氧化物超导体中，并且进行深入研究发现，当在氧气环境中对氧化物超导体进行退火时，Bi2212相态的氧含量会发生变化，以提高在大约20K低温下的临界电流密度。下面对在大约20K的低温下提高临界电流密度的原理进行描述。
除了Bi2223相态的主相态之外，氧化物超导线材中的氧化物超导体(氧化物超导体细丝)还包括一种Bi2212相态(目前无法获得100％由2223相态构成的氧化物超导线材)。当这种线材在氧气环境中退火从而使得Bi2212相态吸收氧气时，线材的低温性能会由于下述性能而提高。
(1)对于Bi2212相态来说
在Bi2212相态中，当线材在氧气环境中退火时氧含量会明显变化。换句话说，由于在氧气环境中进行退火，在(BiPb)2Sr2Ca1Cu2O8+z中的值z会发生变化，以改变Bi2212相态的临界温度(Tc)和临界电流密度(Jc)。更具体地说，当值z增大时，临界温度Tc会降低(在70K至90K的范围中变化)。另外，在大约为20K的低温下，临界电流密度Jc会升高，而在大约77K的高温下，临界电流密度Jc会降低。
这种变化是由于当Bi2212相态中的氧含量升高时承载传导能力的载流子(空子(holes))的浓度提高而造成的。换句话说，如果由于最佳空子浓度相对于临界温度Tc提高了Tc而导致氧气过度引入，临界温度Tc会降低，而由于在远低于临界温度Tc的温度下电子传导能力会随着载流子浓度相对于临界电流密度Jc升高，临界电流密度Jc会提高。相对于在高温下的临界电流密度Jc，临界温度Tc(77K，例如：由于Bi2212相态的临界温度Tc接近但不超过该值)会降低，并且由此临界电流密度Jc也会降低。
(2)对于Bi2223相态来说
Bi2223相态极其难以吸收或者放出氧，并且当线材在氧气环境中退火时其氧含量几乎不发生变化。换句话说，(BiPb)2Sr2Ca2Cu3O10+z中的值z基本上保持为零。因此，当线材在氧气环境中退火时，Bi2223相态的临界温度Tc和临界电流密度Jc保持不变。
正如从表示前述结果的表1中所了解的那样，Bi2223相态的性能不会由于在氧气环境中进行退火而发生变化，而Bi2212相态含有氧来改变其性能，并且由此在大约为20K的低温下提高整个线材的临界电流密度Jc。
[表1]
  退火之前   退火之后
(1)   Bi2223相态的性能(在高温和低温下的Tc和Jc) → 不变
  (2)   Bi2212相态的Tc   高   低
  (3)   Bi2212相态在高温(大约77K)下的Jc 高 低(由于前述原因(2))
(4)   Bi2212相态在低温(不超过20K)下的Jc 低 高
(5)   整个线材在高温(大约77K)下的Jc 高   低(由于前述原因(1)+(3))
(6)   整个线材在低温(不超过20K)下的Jc 低   高(由于前述原因(1)+(4))
退火温度被设定为至少为300℃但不超过600℃，这样Bi2212相态可以有效地包含氧并且可以防止Bi2223发生分解。换句话说，如果退火温度低于300℃，那么不会有氧被导入Bi2212相态/从Bi2212相态排出，但是如果退火温度超过了700℃，那么主要的Bi2223相态会发生分解。
优选的是，前述制造方法还包括在热处理步骤之前扭绞所述线材的步骤。因此，扭绞后的氧化物超导线材可以防止气泡的形成，并且可以提高临界电流密度。
优选的是，在前述制造方法中，线材未被滚轧。因此，圆形的氧化物超导线材可以防止气泡的形成。
优选的是，在前述制造方法中，在制备通过利用金属包覆住氧化物超导体原材料粉末而形成的线材的步骤中，制备出通过利用金属包覆住陶瓷包覆杆而形成的线材，其中所述陶瓷包覆杆通过利用陶瓷包覆住所述原材料粉末而获得。因此，具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材可以防止气泡的形成。
优选的是，前述制造方法还包括在热处理步骤之前将所述线材模制成线圈的步骤。由此，可以在抑止所述线材发生起泡的同时，有效地抑止氧化物超导线圈中的临界电流值降低。
优选的是，在前述制造方法中，在开始在热处理步骤中加压之前，所述线材被保持在一个减压环境中。
优选的是，在前述改良方法中，在开始在热处理步骤中加压之前，所述线材被保持在一个减压环境中。
因此，在开始在热处理步骤中加压之前，环境压力不会超过所述线材中的压力，由此气体很难进入所述线材，并且可以进一步抑止在所述线材上形成气泡。在按照本发明的氧化物超导线材中，氧化物超导体的烧结密度至少为95％，优选的是至少为99％。
当采用按照本发明的制造氧化物超导线材的方法或者改良氧化物超导线材的方法时，能够获得一种具有显现出高烧结密度的氧化物超导体的氧化物超导线材，这种氧化物超导线材无法以常规方式制造。另外，所述氧化物超导线材的临界电流密度可以通过提高该氧化物超导线材中的氧化物超导体的烧结密度而提高。
贯穿本说明书，术语“Bi2223相态”指代的是一种Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O氧化物超导相态，包含有铋、铅、锶、钙、铜，其中(铋和铅)∶锶∶钙∶铜的原子比率近似表示为2∶2∶2∶3，更具体地说，是一种(BiPb)2Sr2Ca2Cu3O10+z的超导相态。
另外，术语“Bi2212相态”指代的也是一种Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O氧化物超导相态，包含有铋、铅、锶、钙、铜，其中(铋和铅)∶锶∶钙∶铜的原子比率近似表示为2∶2∶1∶2，更具体地说，是一种(BiPb)2Sr2Ca1Cu2O8+z的超导相态。
按照本发明中制造氧化物超导线材的方法，在金属的0.2％屈服强度小于在热处理过程中加压环境总压力的同时向线材施加压力。因此，由于类似于热加工的效应，利用加压所产生的压缩力轻易地对所述金属部分进行压缩。因此，在加压气体通过针孔进入所述线材之前，所述线材得以压缩，由此可以利用所述加压充分地抑止空穴和气泡的形成。因此，可以提高氧化物超导体的烧结密度，并且可以提高氧化物超导线材的临界电流密度。
附图说明
图1示出了一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种氧化物超导线材的结构。
图2示出了按照本发明第一实施例所述的用于氧化物超导线材的制造步骤。
图3是一个高温等静压(HIP)设备的示意性剖视图。
图4(a)至4(d)概念性地逐步示出了空穴在氧化物超导晶体之间的运动。
图5示出了加压环境的总压力P(MPa)与线材上的气泡数目(每10米)之间的关系。
图6示出了对于一种大约包含80％氮气和20％氧气的气体混合物来说的总压力和氧气分压力。
图7示出了在将氧气分压力设定为恒定的情况下总压力与氧气浓度值之间的关系。
图8是一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种具有针孔的氧化物超导线材的结构。
图9A示出了在加压环境中进行热处理之前和之后的一种不具有针孔的氧化物超导线材的厚度。
图9B示出了在加压环境中进行热处理之前和之后的一种具有针孔的氧化物超导线材的厚度。
图10示出了在本发明第二实施例中热处理步骤中的温度和压力与时间之间的关系。
图11示出了在本发明第三实施例中进行热处理之前的加热阶段和热处理过程中的总压力和氧气分压力与时间之间的示例性关系。
图12示出了在用于开始加压的各种温度下加压速度与烧结密度之间的关系。
图13示出了银的0.2％屈服强度对温度的依赖关系。
图14示出了氧化物超导体的烧结密度与氧化物超导线材的临界电流值之间的关系。
图15示出了本发明第四实施例中在热处理之后进行退火的情况下，温度、总压力和氧气分压力与时间之间的示例性关系。
图16示出了在相应温度下在以500℃的温度进行退火之前和之后氧化物超导线材的临界电流值。
图17是一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种扭绞后的氧化物超导线材的结构。
图18示出了用于扭绞后的氧化物超导线材的制造步骤。
图19是一个局部剖开的透视图，示意性地示出了一种扭绞复丝线材的状态。
图20是一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种圆形氧化物超导线材的结构。
图21是一个剖视图，概念性地示出了一种具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材的结构。
图22示意性地示出了一种按照本发明第六实施例制造氧化物超导线材的方法的第一步骤。
图23示意性地示出了所述按照本发明第六实施例制造氧化物超导线材的方法的第二步骤。
图24示意性地示出了所述按照本发明第六实施例制造氧化物超导线材的方法的第三步骤。
图25是一个透视图，示出了一种线圈状氧化物超导线材的结构。
图26示出了按照本发明第七实施例用于氧化物超导线材的制造步骤。
其中，附图标记如下所述：
1、1a、1b   氧化物超导线材；
2、2a至2c   氧化物超导细丝；
3、3a至3c   护套部分；
4           进气口
5           顶盖
6           压力容器缸体
7           热绝缘体
8           待处理物体
9           加热器
10          托架
11          底盖
12          超导晶体
13         设备
14         针孔
21         陶瓷包覆层
22         陶瓷包覆杆
25         杆
具体实施方式
下面将参照附图对本发明实施例进行描述。
(第一实施例)
图1是一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种氧化物超导线材的结构。
例如，参照图1对一种复丝氧化物超导线材进行描述。氧化物超导线材1具有大量沿着长度方向延伸的氧化物超导细丝2和覆盖住这些细丝2的护套部分3。用于各根氧化物超导细丝的材料例如最好具有一种Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O成分，并且尤其优选的是一种包括Bi2223相态的材料，其中(铋和铅)∶锶∶钙∶铜的原子比率近似表示为2∶2∶2∶3。用于护套部分3的材料由诸如银制成。
尽管在上文已经描述了一种复丝线材，但是可以替代性地采用一种具有单丝线材结构的氧化物超导线材，其中所述单丝线材结构包括单根包覆有护套部分3的氧化物超导细丝2。
下面对一种制造前述氧化物超导线材的方法进行描述。
图2示出了按照本发明的第一实施例用于氧化物超导线材的制造步骤。
参照图2，一种氧化物超导体原材料粉末被首先填充到一根金属管内(步骤S1)。所述氧化物超导体原材料粉末包括诸如一种Bi2223相态。
对于所述金属管来说，最好采用具有高导热性的银或者银合金。由此，当所述超导体局部发生淬火(quenching)时产生的热量可以被快速地从所述金属管中去除。
然后，对前述线材进行拉丝处理，由此形成一根单丝线材，具有一种由包覆有诸如银这样金属的前体(a precursor)形成的芯部材料。接着，将许多这种单丝线材束扎起来，并且装配入一根例如由诸如银这样金属形成的金属管内(复丝装配：步骤S1b)。由此，获得一种复丝结构的线材，其中复丝结构具有许多由原材料粉末形成的芯体材料。接着，对所述复丝线材进行拉丝处理，由此形成一种包埋在例如由银或者类似材料形成的护套部分中的原材料粉末复丝线材(步骤S2)。由此，获得一种通过利用金属包覆住所述氧化物超导体原材料粉末而形成的复丝线材。
在所述线材上执行首次滚轧处理(步骤S3)，随后进行第一次热处理(步骤S4)。进行这些操作后，会由所述原材料粉末产生一种氧化物超导相态。在这种热处理后的线材上执行二次滚轧处理(步骤S5)。由此，去除了由于第一次热处理而形成的空穴。在二次滚轧后的线材上执行第二次热处理(步骤S6)。逐步对氧化物超导相态进行烧结，与此同时所述氧化物超导相态通过第二次热处理同时转变为一种单一相态。
例如，在图1中示出的氧化物超导线材可以按照前述制造方法制造而成。
在本实施例中，至少所述第一次热处理(步骤S4)或者第二次热处理(步骤S6)是在一种加压环境中执行的，其中在所述加压环境中，施加了一个至少为1MPa但小于50MPa的压力作为总压力。
在这种加压环境中的热处理是通过诸如高温等静压(HIP)工艺来完成的。下面对这种高温等静压工艺进行描述。
图3是一台用于执行高温等静压(HIP)工艺的设备的示意性剖视图。
参照图3，一台用于执行高温等静压工艺的设备13由下述部件构成：一个压力容器缸体6；一个顶盖5和一个底盖11，用于封闭住压力容器缸体6的两端；一个设置于顶盖5上的进气口4，用于将气体导入压力容器缸体6内；一个加热器9，用于加热待处理物体8；一个热绝缘体7；以及一个托架10，用于支撑待处理物体8。
按照本实施例，托架10在压力容器缸体6中支撑通过将原材料粉末填充到金属管内并且此后对其进行拉丝/滚轧处理而获得的线材，以将该线材作为待处理物体8。在这种状态下，规定气体通过进气口4导入压力容器缸体6内，由此在压力容器缸体6中形成至少为1MPa但小于50MPa的加压环境，并且在这种加压环境下利用加热器9将线材8加热到规定温度。这种热处理最好在氧气环境中执行，并且氧气分压力最好至少为0.003MPa但不超过0.02MPa。由此，利用高温等静压工艺使得线材8经受热处理。
按照本实施例，如前所述，热处理在至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中执行，从而主要获得下述三个效果：
首先，可以减少在热处理过程中形成于氧化物超导晶体之间的空穴数目。
本发明人已经发现，与小于1MPa的情况相比，通过在至少为1MPa的加压环境中执行热处理，可以明显减少主要在该热处理过程中形成于氧化物超导晶体之间的空穴数目。
图4(a)至4(d)概念性地逐步示出了空穴在氧化物超导晶体之间的运动。
参照图4(a)至4(d)，由于当在加压环境中执行热处理时发生塑性流动，在该热处理过程中在氧化物超导晶体12之间形成的接触面积会增大，从而减少存在于超导晶体12之间的若干微米至几十微米空穴的数目(图4(a)→图4(b))。当保持处于这种状态时，会产生如图4(c)中所示的蠕变，从而使得存在于交界面上的空穴缩小，同时诸如氧化膜这样的被污染部分局部破裂/分解，以促使原子发生扩散并且逐步烧结。如图4(d)中所示，超导晶体12之间的空穴最终基本上消失，并且形成一个稳定的交界面。
使得电流穿超导线材也就是使得电流穿过构成该超导线材的超导晶体之间。对于采用一种超导线材来说，在一种冷冻剂(比如液态氮气或者氦气，或者一种致冷器)中保持超导状态(不会产生电阻)的同时对可通过电流的量产生限制的通常是，超导晶体之间具有一种较弱的超导状态的交界处(与晶体之间的交界处相比，超导晶体具有更强的超导性)。在常压烧结过程中在超导晶体之间的交界处会不可避免地残余空穴。因此，当超导晶体之间的空穴数目减少时，超导线材的性能会得到改善，从而可以防止临界电流密度降低。
更具体地说，针对一种包含有Bi2223相态的氧化物超导线材来说，在大气压力下热处理后的氧化物超导体的烧结密度为80至90％，同时通过将加压环境的总压力设定为10MPa，所制备氧化物超导体的烧结密度为93至96％，并且发现形成于氧化物超导晶体之间的空穴数目得以减少。
其次，所述氧化物超导线材可以防止在热处理过程中形成气泡。
本发明人已经研究了当在加压环境中改变对氧化物超导线材进行热处理的总压力时在热处理后线材中形成的气泡数目。图5示出了加压环境的总压力P(MPa)与线材中的气泡数目(每10米)之间的关系。参照图5，可以了解当加压环境的总压力超过0.5MPa时，氧化物超导线材中的气泡数目明显减少，并且当总压力超导1MPa时，氧化物超导线材中的气泡基本上消失。可以想象到这种结果是由于下述原因造成的：
在烧结之前，氧化物超导体粉末通常被以理论密度的大约80％的填充系数填充到金属管内，因此在粉末间隙中存在有气体。存在于粉末间隙中的气体会在热处理过程中达到某一高温时发生体积膨胀，使得所述线材起泡。但是，按照本实施例，热处理在至少为1MPa的加压环境中进行，因此金属管外部的压力可以超过金属管内部的压力。由此，可以想象到能够防止所述线材由于存在于粉末间隙中的气体而导致发生起泡。
本发明还研究了使得线材发生起泡的原因，还认识到粘附在氧化物超导体原材料粉末上的诸如碳(C)、水(H2O)和氧气(O2)这样的被吸收物质会在烧结过程中发生汽化，并且由于这些气体导致金属管体积膨胀，使得所述线材发生起泡。但是，由于通过在至少为1MPa的加压环境中执行热处理使得外部压力可以超过金属内部压力，所以可以想象到也能够防止由于粉末的被吸收物质发生汽化而导致所述线材发生起泡。
由此，可以想象到不仅基本上去除了由于存在于氧化物超导体原材料粉末间隙之间的气体导致的起泡，而且防止了由于粘附在其颗粒表面上的被吸收物质发生汽化而导致的起泡。氧化物超导线材发生起泡会导致临界电流密度降低，由此通过防止线材发生起泡可以防止临界电流密度降低。
第三，氧气分压力易于在热处理过程中进行控制
本发明人已经发现当氧气分压力被控制在至少为0.003MPa但不超过0.02MPa时，无论总压力如何，均稳定地形成Bi基氧化物超导体的2223相态。如果氧气分压力超过了0.02MPa，会形成一种诸如Ca2PbO4这样的非超导相态，而如果氧气分压力低于0.003MPa，则很难形成Bi2223相态并且临界电流密度会降低。
图6示出了对于一种大约包含80％氮气和20％氧气的气体混合物来说的总压力和氧气分压力。图7示出了在将氧气分压力设定为恒定的情况下总压力与氧气浓度值之间的关系。
参照图6，例如，由于氧气分压力等同于由虚线示出的0.2个标准大气压(0.02MPa)水平，所以当加压环境的总压力为1个标准大气压(0.1MPa)时，无需对氧气分压力进行控制即可稳定地形成一种Bi2223相态。但是，由于加压环境的总压力增大至2个标准大气压、3个标准大气压......，氧气分压力也会增大至超过由虚线示出的0.2个标准大气压的水平。因此，不再稳定地形成Bi2223相态。因此，如图7中所示，必须通过改变气体混合物中氧气的混合比率来将氧气分压力控制成至少为0.003MPa但不超过0.02MPa。图7中的虚线类似于图6中的虚线示出了0.2个标准大气压(0.02MPa)。
实际中，通过监控总压力和氧气浓度来对氧气分压力加以控制。换句话说，通过将总压力的值乘以氧气浓度来计算出氧气分压力。因此，如果当执行热处理时总压力例如为50MPa，氧气浓度为0.01％，那么氧气分压力就是0.005MPa。因此，必须通过测定出0.01％的氧气浓度来控制所注入的气体混合物。但是，0.01％的氧气浓度基本上等同于一个测量误差，因此难以通过正确地测定出该氧气浓度来控制所注入气体混合物中的氧气。按照本发明，加压环境的总压力被设定为小于50MPa，从而通过降低由氧气浓度测量误差带来的影响，使得所注入气体混合物中的氧气浓度可以保持某种较高的程度，从而可以轻易地控制氧气分压力。
尽管已经参照利用氮气和氧气构成加压环境的情况对本实施例进行了描述，但是加压环境也可以由稀有气体和氧气构成。因此，所述加压环境例如可以由氩气和氧气构成。
(第二实施例)
人们已经认识到当一种通过利用金属包覆住氧化物超导体原材料粉末而形成的线材不具有针孔时通过在前述压力范围内(至少为1MPa但小于50MPa)执行热处理，可以有效地抑止空穴和气泡的形成，但是当所述线材具有针孔时通过仅在前述压力范围内执行热处理无法充分地抑止空穴和气泡的形成。
图8是一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种具有针孔的氧化物超导线材的结构。参照图8，针孔14被制成从外部贯穿至氧化物超导细丝2。在图8中示出的其余结构基本上与图1中示出的结构相同，因此相同构件由相同的附图标记指代，并且不再重复进行多余描述。
图9A示出了在加压环境中进行热处理步骤之前和之后一种不具有针孔的氧化物超导线材的厚度，而图9B示出了在热处理步骤之前和之后一种具有针孔的氧化物超导线材的厚度。图9A和9B中的热处理条件是总压力为20MPa，氧气分压力为0.008MPa，环境温度为825℃，并且热处理时间为50小时。
参照图9A，在热处理之后，不具有针孔的氧化物超导线材的厚度减少了大约0.006至0.01毫米。这是因为由于在总压力为20MPa的加压环境中进行热处理抑止了在氧化物超导晶体之间形成空穴和氧化物超导线材发生起泡的缘故。
相反，参照图9B，在热处理之后，具有针孔的氧化物超导线材的厚度减少了大约0.002至0.005毫米，并且没有充分抑止在氧化物超导晶体之间形成空穴和氧化物超导线材发生起泡。与热处理之前相比，在热处理之后所述线材中具有针孔部分(部分A)的厚度增大。
由此，人们已经认识到当没有针孔时通过在前述压力范围内(至少为1MPa但小于50MPa)执行热处理，可以有效地抑止空穴和气泡的形成，而当存在有针孔时，通过仅在前述压力范围内执行热处理无法充分地抑止空穴和气泡的形成。
在按照本发明所述加压环境中进行热处理的过程中，由于线材外部的压力至少为1MPa，所以会在热处理过程中所形成的超导晶体内发生塑性流动和蠕变，由此抑止了在加热过程中在氧化物超导晶体之间形成空穴。此外，由于来自于金属管外部的压力，可以抑止存在于在热处理过程中所形成的氧化物超导晶体粉末间隙中的气体或者粘附于在热处理过程中所形成的氧化物超导晶体粉末上的气体在热处理过程中发生膨胀，由此抑止了所述氧化物超导线材形成气泡。因此，防止了由于空穴和气泡而导致临界电流密度降低。
但是，在具有针孔的线材中，当在加压环境中执行前述热处理时，加压气体也会通过针孔进入线材内。因此，所述线材的外部压力与内部压力之间不存在差异，并且通过在加压环境中进行热处理无法充分地抑止空穴和气泡的形成。因此，防止临界电流密度降低的作用减弱。
参照图8，护套部分3的厚度W可以增大，以便不会形成从外部贯穿至氧化物超导细丝2的针孔14。但是，如果护套部分3的厚度W增大，那么氧化物超导细丝2在氧化物超导线材1中的比率会下降，从而降低每单位面积上的可通过的电流量。因此，本发明人进行了深入研究，发现通过采用一种下面描述的技术，可以在不增大具有针孔的线材中护套部分3的厚度W的条件下，抑止空穴和气泡的形成，用于提高临界电流密度。
按照这种技术，至少在第一次热处理(步骤S4)或者第二次热处理(步骤S6)中进行热处理之前的加热阶段，以至少0.05MPa/分钟的速度执行加压。在所述热处理过程中，环境的总压力受控持续升高。另外，在热处理之后立即进行的冷却阶段中，进行控制以补偿由于温度降低而导致的压力下降(即添加压力)。
图10示出了在本发明第二实施例中在热处理步骤之前和之后温度和压力与时间之间的关系。
参照图10，如果环境温度不超过例如700℃，那么在进行热处理之前的加热阶段按照气体状态方程缓慢地升高压力。当环境压力明显超过700℃时，环境压力被升高至大约10MPa。与此同时，环境压力以至少0.05MPa/分钟的加压速度迅速升高。
本发明人已经发现，当在加压环境中对具有针孔的氧化物超导线材进行热处理时，加压气体通过针孔进入线材内的速度小于大约0.05MPa/分钟。因此，通过在进行热处理之前的加热阶段控制环境总压力以至少0.05MPa/分钟的速度持续升高，可以在进行热处理之前的加热阶段保持环境压力高于线材内部的压力。
此后，在热处理过程中温度保持在诸如830℃。另一方面，环境压力持续升高。尽管在热处理过程中加压速度最好尽可能地高，但是如果加压速度过高，总压力会超过50MPa，并且因此压力必须以这样一个合适的加压速度持续升高，即在热处理过程中总压力不会超过50MPa。参照图16，压力被升高至大约30MPa。因此，与在热处理过程中压力保持恒定的情况相比，线材内部的压力与环境压力相等时的时间从时间t1推迟到t2。由此，可以在热处理过程中更长时间连续地保持环境压力高于线材内部压力的状态。
此后，在热处理之后立即进行的冷却阶段中，随着环境温度的降低，压力开始按照气体状态方程下降。与此同时，对压力进行控制以补偿由于温度降低所导致的压力下降(即增加压力)。为了形成一种稳定的氧化物超导相态，对氧气分压力加以控制以便规则地处于0.003至0.02MPa的范围内。
按照这种技术，在进行热处理之前的加热阶段，环境压力升高至超过线材内部的压力，由此可以向所述线材施加压缩力。另外，可以在热处理过程中更长时间连续地保持环境压力高于线材内部压力的状态。因此，在进行热处理之前的加热阶段和热处理过程中，抑止了空穴和气泡的形成，由此由于在至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中进行热处理，可以有效地抑止临界电流密度降低。
(第三实施例)
本发明人进一步进行了深入研究，发现通过采用一种下面描述的技术可以进一步提高氧化物超导线材的临界电流密度。
按照这种技术，至少在图2中所示的第一次热处理步骤(步骤S4)或者第二次热处理步骤(步骤S6)中进行热处理之前的加热阶段，当环境温度超过400℃时，最好超过600℃时，开始加压。这种加压最好以至少0.05MPa/分钟的加压速度执行，更为优选的是以至少0.1MPa/分钟的加压速度执行。
图11示出了在本发明第三实施例中进行热处理之前的加热阶段和热处理过程中的温度、总压力、氧气分压力与时间的示例性关系。参照图11，环境温度缓慢地升高至820℃。当温度低于600℃时，环境压力按照气体状态方程缓慢地升高。在环境温度达到600℃之后开始加压，并且以大约为0.1MPa/分钟的加压速度升高至大约25MPa。氧气分压力保持在至少为0.003MPa但小于0.02MPa的范围内。通过在这些条件下执行热处理，可以进一步提高氧化物超导线材的临界电流密度。为了确认前述热处理方法的效果，本发明人进行了下述试验：
图12示出了在用于开始加压的各种温度下加压速度与烧结密度之间的关系。
参照图12，在当环境温度为30℃时开始加压的情况下，以至少0.05MPa/分钟的加压速度获得的氧化物超导细丝(氧化物超导体)烧结密度大约为93％至96％。另一方面，在环境温度达到400℃之后开始加压的情况下，以至少0.05MPa/分钟的加压速度获得的氧化物超导细丝烧结密度至少大约为95％。另外，在环境温度达到600℃之后开始加压的情况下，以至少0.05MPa/分钟的加压速度获得的氧化物超导细丝烧结密度至少大约为97％，并且以至少0.1MPa/分钟的加压速度获得的氧化物超导细丝烧结密度至少大约为98％。此外，在环境温度分别达到400℃和600℃之后开始加压的情况下，以至少0.15MPa/分钟的加压速度获得的氧化物超导细丝烧结密度至少大约为99％。由于加压气体通过针孔进入线材内的速度小于0.05MPa/分钟，并且由于以一个高于这种进入速度的速度向线材加压可以规则地保持环境压力高于所述线材内部的压力，所以可以想象到以至少0.05MPa/分钟的加压速度提高了烧结密度。从图12所示结果可以了解，当在环境温度超过400℃，最好超过600℃之后开始加压时，氧化物超导细丝的烧结密度可进一步提高。还可了解，当加压速度被设定为最好至少0.05MPa/分钟时，最好是至少0.1MPa/分钟时，氧化物超导细丝的烧结密度可进一步提高。通过下述原因可以理解所述结果：
图13示出了银的0.2％屈服强度对温度的依赖性。
参照图13，当环境为室温时，银的0.2％屈服强度大约为370MPa，并且随着环境温度的升高而降低。换句话说，当环境温度达到400℃时，0.2％屈服强度降低至大约50MPa，而当环境温度达到600℃时，0.2％屈服强度降低至大约为25MPa。由此，当环境温度为400℃时，银的0.2％屈服强度降低至一个基本上等同前述加压环境总压力(至少为1MPa但小于50MPa)的水平。另外，当环境温度为600℃时，银的0.2％屈服强度降低至前述加压环境总压力(至少为1MPa但小于50MPa)的一半。按照前述技术，紧接着是当护套部分的强度降低至一个基本上等同所述加压环境总压力的水平时向线材施加压力。因此，由于一种类似于热加工的效应，通过加压产生的压缩力轻易地对所述护套部分进行压缩。因此，在加压气体通过针孔进入线材内之前对线材进行压缩，由此可以通过所述加压充分地抑制空穴和气泡的形成，并且氧化物超导细丝的烧结密度得以提高。在图13中示出的0.2％屈服强度值是通过在直径为1.5毫米的纯银线材上执行在JIS(日本工业标准)中定义的拉力测试而获得的值。
在图12中示出的氧化物超导细丝的烧结密度利用下述方法计算得知：首先，载切出各个5克(＝Mt(克))的氧化物超导线材。接着，将裁切出的氧化物超导细丝浸入酒精中，用于测定所述线材在酒精中的重量(W(克))，并且计算出作用于所述氧化物超导线材上的浮力。通过已知的酒精密度(ρ＝0.789(克/立方厘米))计算出氧化物超导线材的体积(Vt(立方厘米))。更具体地说，按照下述等式(1)和(2)计算出体积Vt，假设Ft表示浮力：
Ft＝Mt-W    (1)
Vt＝Ft/ρ   (2)
接着，将氧化物超导线材溶解在硝酸中，并且通过在溶液上执行ICP(感应耦合等离子体)发射光谱学分析确定出银的量，用于计算银在所述氧化物超导线材中的重量比率(Y)。按照下述等式(3)和(4)利用所述氧化物超导线材的重量计算出氧化物超导细丝部分的重量(Mf(克))和护套部分的重量(Ms(克))：
Ms＝Mt×Y    (3)
Mf＝Mt-Ms    (4)
随后，利用已知的银的比重(10.5(克/立方厘米))计算出护套部分的体积(Vs(立方厘米))，并且利用所述护套部分的体积计算出氧化物超导细丝的体积(Vf(立方厘米))。利用氧化物超导细丝的体积计算出氧化物超导细丝的密度ρf。更具体地说，按照下述等式(5)至(7)计算出密度ρf：
Vs＝Ms/10.5   (5)
Vf＝Vt-Vs     (6)
ρf＝Mf/Vf    (7)
另一方面，将值6.35克/立方厘米用作所述氧化物超导细丝的理论密度。该值利用下述方法计算得知：通过ICP发射光谱学和EDP(能量弥散X射线光谱学)分析计算出在所述氧化物超导细丝中的Bi2223相态的原子比率。通过X射线分析获得Bi2223相态的晶格常数，用于计算a-和c-轴的值。利用这些值计算出所述理论密度。
利用通过前述方法获得的氧化物超导细丝的密度与氧化物超导细丝的理论密度之间的比率，计算出所述氧化物超导细丝的烧结密度。更具体地说，按照下述等式(8)计算出烧结密度：
烧结密度(％)＝(ρf/6.35)×100(8)
图14示出了氧化物超导体的烧结密度与氧化物超导线材的临界电流值之间的关系。
参照图14，烧结密度不超过大约95％的氧化物超导线材的临界电流值小于80安，而烧结密度至少大约为95％的氧化物超导线材的临界电流值主要处于超过80安的范围内。通过将临界电流密度乘以氧化物超导细丝的剖面积获得临界电流值，因此临界电流密度与临界电流值成正比例关系。因此，在具有高烧结密度的氧化物超导线材中临界电流密度得以提高。由于在具有高烧结密度的氧化物超导线材中因为超导细丝中的晶体之间空穴较少而使得大量电流流向超导细丝，可以想象到所述效果。
从图12和14中所示的前述结果将会了解，当在环境温度超过400℃，优选的是600℃，之后最好以至少0.05MPa/分钟，更为优选的是至少0.1MPa/分钟，开始加压时，氧化物超导细丝的烧结密度得以提高，并且氧化物超导线材的临界电流密度也得以提高。
按照本实施例中制造氧化物超导线材的方法，当护套部分的0.2％屈服强度降低至基本上等同于热处理过程中加压环境总压力的水平时向所述线材施加压力。由此，由于类似于热加工的效应，利用加压所产生的压缩力轻易地对所述护套部分进行压缩。因此，在加压气体通过针孔进入线材内之前，所述线材得以压缩，由此可以利用所述加压充分地抑止空穴和气泡的形成。因此，氧化物超导细丝的烧结密度得以提高，并且氧化物超导线材的临界电流密度也得以提高。
优选的是，在前述制造步骤中，在热处理步骤中进行热处理之前的加热阶段，在环境温度超过600℃之后开始加压。
由此，在护套部分的0.2％屈服强度降低至热处理过程中加压环境总压力的一半时，向线材施加压力。因此，通过利用加压所产生的压缩力进一步轻易地对所述护套部分进行压缩。因此，可以进一步提高氧化物超导线材中细丝的烧结密度，并且可以进一步提高氧化物超导线材的临界电流密度。
优选的是，在前述制造方法中，加压速度至少为0.05MPa/分钟，更为优选的是至少为0.1MPa/分钟。
由此，可以进一步提高氧化物超导细丝的烧结密度，并且可以进一步提高氧化物超导线材的临界电流密度。
优选的是，在前述制造方法中，在氧气环境中执行热处理步骤，并且氧气分压力至少为0.003MPa但不超过0.02MPa。
由此，形成一种稳定的氧化物超导线材，并且可以提高临界电流密度。如果氧气分压力超过了0.02MPa，那么会形成一种异种相态(a heterophase)，但是如果氧气分压力小于0.003MPa，那么很难形成氧化物超导相态并且临界电流密度减低。
第一至第三实施例均已经参照这样的方法进行了描述，即通过至少在图2所示的第一次热处理步骤(步骤S4)或者第二次热处理步骤(步骤S6)中执行一种规定的热处理方法来提高临界电流密度(制造氧化物超导线材的方法)。可选择地，本发明还适用作在所制造的氧化物超导线材(即图2中所示步骤S1至S6结束之后的氧化物超导线材)上执行的热处理步骤，即一种改良氧化物超导线材的方法，取代前述情况。换句话说，例如可以通过应用按照本发明的热处理来改良烧结密度低于95％的氧化物超导线材，并且仍然会在将按照本发明的热处理应用到烧结密度至少为95％但小于99％的氧化物超导线材上的情况下获得改良效果。由此，当将按照本发明的热处理用作一种改良氧化物超导线材的方法时也可以提高氧化物超导线材的临界电流密度。
此外，第一至第三实施例均已经参照这样的情况进行了描述，即在热处理过程中在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中对具有银质护套部分的氧化物超导线材进行热处理，并且在热处理过程中进入热处理之前的加热阶段在环境温度超过400℃之后开始加压。但是，本发明并不局限于这种情况，而是能够应用于所有通过利用金属包覆住氧化物超导体而形成的氧化物超导线材。在这种情况下，在热处理过程中在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中执行热处理，并且在热处理步骤中进行热处理之前的加热阶段，从一个至少将所述金属的0.2％屈服强度降低至热处理过程中总压力(至少为1MPa但小于50MPa)的温度开始加压。由此，在所述金属的0.2％屈服强度小于热处理过程中加压环境总压力的状态下向线材施加压力，因此通过利用加压所产生的压缩力可轻易地对所述金属部分进行压缩。由此，由于类似于在具有银质护套部分的前述氧化物超导线材中的那些原因，氧化物超导体的烧结密度得以提高，并且氧化物超导线材的临界电流密度也得以提高。
(第四实施例)
通常，铋(Bi)基氧化物超导线材被称作氧化物超导线材的一种。这种Bi基氧化物超导线材能够在液态氮气温度下使用，并且可以获得一个相对较高的临界电流密度。另外，这种Bi基氧化物超导线材一般被应用于超导电缆或者磁体，其相对较易于拉伸。但是，常规的Bi基氧化物超导线材并不适合于在低温下需要高性能的应用领域，因为在大约为20K的低温下临界电流密度(Jc)较低。
鉴于此，本发明人已经发现，通过将下述技术与按照第一至第三实施例的技术组合使用，可以提高Bi基氧化物超导线材在大约为20K的低温下的临界电流密度。下面对这种技术进行描述：
按照这种技术，至少在图2中所示的第一次热处理步骤(步骤S4)或者第二次热处理步骤(步骤S6)中以至少300℃但不超过600℃的温度在一种含氧环境中对线材进行退火。
图15示出了在本发明的第四实施例中在执行退火的情况下温度、总压力、氧气分压力与时间的示例性关系。
参照图15，将氧化物超导线材保持在温度为820℃并且总压力为25MPa的环境中并持续恒定时间，此后降低环境温度。与此同时，环境的总压力也缓慢降低。当环境温度和压力分别大约达到300℃和16MPa时，将所述氧化物超导线材保持在恒定温度，并且大约持续30个小时进行退火。在所述线材被保持在恒定温度的同时，总压力进一步缓慢地持续降低。在退火结束之后，再次降低环境温度。在热处理过程中氧气分压力大约为0.008MPa，并且在退火过程中升高至大约0.024MPa。在退火之后，氧气分压力随着总压力一同降低。
为了确认前述退火的效果，本发明人进行了下述试验：
针对在热处理步骤中执行退火的情况和不执行退火的情况，本发明人已经研究了在20K下临界电流值Ic的提高程度。在各种氧气分压力下持续不同退火时间执行退火。表2针对相应样本示出了在热处理步骤之后在22K下临界电流值Ic(22K)相对于在77K下的临界电流值Ic(77K)的比率平均值。临界电流值在3T的磁场中进行测定。
[表2]
样品编号 温度 时间 氧气分压力   平均值：I<sub>c</sub>(22K)/I<sub>c</sub>(77K)
  1   未退火   1.6
  2   未退火   1.7
  3   未退火   1.5
  4   退火   300℃   30小时   24kPa   2.1
  5   退火   300℃   30小时   12kPa   1.9
    6   退火   300℃ 30小时     20kPa     2
参照表2，在未执行退火的情况下，在22K下的临界电流值增大比率平均值分别为1.6、1.7和1.5。另一方面，在执行退火的情况下，在22K下的临界电流增大比率平均值分别为2.1、1.9和2。由此，可以了解，与未执行退火的情况相比，在执行退火的情况下可以提高在20K下的临界电流值。
为了确认在至少为300℃但不超过600℃的温度下在含氧环境中对线材进行退火的效果，本发明人进行了下述试验：
首先，制备一种带有61根细丝的复丝结构带状Bi基氧化物超导线材，具有宽度为4.2毫米、厚度为0.24毫米的外部尺寸，并且银的比率为1.5。另外，在所述热处理过程中对这种氧化物超导线材进行热处理和退火。在表3中所示不同退火温度下持续20小时的退火时间在氧气射流中执行所述退火。在氧化物超导体中的Bi2212相态的量也发生了变化。表3还针对不同样本示出了退火之前在77K和20K下的相应临界电流值Ic，以及在退火之后在77K和20K下的相应临界电流值Ic。
所使用的线材选自于同一批次，并且假设不同线材中超导部分的剖面积均相同。因此，在下表3中给出的临界电流值Ic的大小与临界电流密度Jc成正比例关系(Jc＝Ic/超导部分的横截面积)。
[表3]
  样本编号   Bi2212相态的量(％)   退火之前77KI<sub>c</sub>(A)     退火之前20KI<sub>c</sub>(A)(1)     退火温度(℃)     退火之后77KI<sub>c</sub>(A)     退火之后20KI<sub>c</sub>(A)(2)     (2)/(1)
  7   9   95     500     无     -     -     -
  8   9   95     500     100     95     500     1.0
  9   9   95     500     200     95     500     1.0
  10   9   95     500     300     94     512     1.02
  11   9   95     500     400     92     530     1.06
  12   9   95     500     500     90     555     1.11
  13   9   95     500     600     89     550     1.1
  14   9   95     500     700     70     480     0.96
  15   9   95     500     800     60     345     0.69
  16   2   100   527   500   99   528   1.0
17 5 97 511 500 96 543 1.06
  18   9   95   500   500   90   555   1.11
  19   13   92   485   500   88   540   1.11
  20   19   90   474   500   82   530   1.12
  21   25   83   437   500   75   500   1.14
  22   50   60   316   500   50   410   1.3
从表3所示结果可以了解，由于在至少为300℃但不超过600℃的温度下的氧气环境中执行退火，所以与在退火之前相比，提高了在低温(20K)下的临界电流值Ic(临界电流密度Jc)。还会了解，由于在氧化物超导体中Bi2212相态的量被设定为至少为5摩尔百分比但不超过20摩尔百分比，所以在退火之后临界电流值Ic会超过530安，并且临界电流值Ic(临界电流密度Jc)的绝对值也会增大。
本发明人还已经研究了在500℃的温度下执行退火之前和执行退火之后氧化物超导线材在不同温度(K)下的临界电流值Ic。图16示出了该结果。
从图16所示结果可以了解，从不超过大约20K的温度开始，退火样本的临界电流值Ic高于未退火样本的临界电流值Ic。
在一种按照本发明制造氧化物超导线材的方法中，氧化物超导线材包括一种Bi2223相态，并且在至少为300℃但不超过600℃的温度下在含氧环境中进行退火。由此，所述氧化物超导线材在大约20K下的临界电流密度得以提高。
本发明已经参照这样一种方法进行了描述，即通过至少在图2所示的第一次热处理步骤(步骤S4)或者第二次热处理步骤(步骤S6)中执行一种规定的热处理方法来提高临界电流密度。但是，取代这种情况，本发明还适用作一个在所制造的氧化物超导线材(即图2中所示步骤S1至S6结束之后的氧化物超导线材)上执行的热处理步骤，即一种改良氧化物超导线材的方法。当将按照本发明所述的热处理用作一种改良氧化物超导线材的方法时，也可以提高氧化物超导线材的临界电流密度。
(第五实施例)
第一至第四实施例均已经参照所述制造方法描述了超导细丝2沿着氧化物超导线材1的长度方向延伸并且氧化物超导线材1呈带形式的情况，如图1中所示。在图1中示出的氧化物超导线材具有高临界电流密度。但是，按照本发明的制造方法也适用于诸如一种制造扭绞氧化物超导线材的方法，取代制造图1中所示氧化物超导线材的方法。
图17是一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种扭绞氧化物超导线材的结构。如图17中所示，一种扭绞氧化物超导线材1a具有大量沿着长度方向延伸的氧化物超导细丝2a和一个覆盖住这些细丝2a的护套部分3a。氧化物超导细丝2a沿着氧化物超导线材1a的长度方向发生螺旋扭绞。下面对一种制造这种扭绞氧化物超导线材1a的方法进行描述。
图18示出了用于所述扭绞氧化物超导线材的制造步骤。参照图18，在这种制造扭绞氧化物超导线材1a中通过拉丝形成复丝线材(步骤S2)之后和进行首次滚轧(步骤S3)之前，在线材处于圆形的状态下(步骤S2a)对线材进行扭绞，从而使得扭绞节距比如分别为500毫米、100毫米、50毫米以及10毫米。图19示出了这种扭绞状态。其余的制造方法基本上类似于按照第一实施例的制造方法，因此不再进行多余描述。
所述扭绞氧化物超导线材可以有效地降低AC损耗。当本发明被应用于一种制造扭绞氧化物超导线材的方法时，可以抑制所述扭绞氧化物超导线材形成气泡，并且可以提高临界电流密度。
为了确认前述效果，本发明人进行了测试。下面对这种测试进行描述。
利用Bi2O3、PbO、SrCO3、CaCO3和CuO制备出具有Bi∶Pb∶Sr∶Ca∶Cu＝1.82∶0.33∶1.92∶2.01∶3.02的组成比例的粉末。在750℃的温度下持续10个小时对这种粉末进行热处理，并且此后在800℃的温度下持续8个小时进行热处理。此后，在一种自动化研体中对通过热处理获得的烧结体进行研磨。在850℃的温度下持续4个小时对通过研磨所获得的粉末进行热处理，并且在一个自动化研体中对通过热处理获得的烧结体进行研磨。对通过研磨所获得的粉末进行热处理，并且随后填充到一个外径为36毫米、内径为30毫米的银管内(步骤S1)。随后，对填充有粉末的银管进行拉丝处理，以便获得一种单丝线材(步骤S1a)。另外，将61根这种单丝线材束扎起来并且装配入一根外径为36毫米、内径为31毫米的银管内(步骤S1b)。随后，对装配有大量单丝线材的银管进行拉丝处理，以便获得一种直径为1.5毫米的复丝线材(步骤S2)。接着，以20毫米、15毫米、10毫米、5毫米的扭绞节距对所述复丝线材进行扭绞(步骤S2a)。此后，执行首次滚轧处理(步骤S3)，用于获得一种厚度为0.26毫米、宽度为3.7毫米并且长度为100米的带状线材。随后，作为第一次热处理，在氧气浓度为8％的环境中以840℃的温度持续30个小时对所述线材进行热处理(步骤S4)。随后执行二次滚轧(步骤S5)，用于将所述线材拉长8％。接着，作为第二次热处理，在总压力为25MPa并且氧气分压力为8kPa的环境中以820℃的温度持续50个小时对所述线材进行热处理(步骤S6)。在第二次热处理之前的加热阶段中(步骤S6)，从使得银管的0.2％屈服强度低于25MPa的温度开始加压。利用通过前述步骤获得的扭绞氧化物超导线材1制备出样本1。
另一方面，在图18中示出的步骤S1至S5在与前面所述相同的条件下进行，并且作为第二次处理，在具有所述大气压力并且氧气分压力为8kPa的环境中以820℃的温度持续50个小时对线材进行热处理(步骤S6)，用于获得对比示例1中的扭绞氧化物超导线材。针对样本1和对比示例1测定出临界电流密度并且勘测所形成气泡的数目。由此，对比示例1中的临界电流密度为2.0千安/平方厘米，而样本1的临界电流密度为2.6千安/平方厘米，提高大约1.3倍。在对比示例1中每100米形成30个气泡的同时，样本1绝对没有形成气泡。由此将会了解，按照本发明中的制造方法，可以抑制在扭绞氧化物超导线材上形成气泡，并且可以提高临界电流密度。
本发明中的制造方法也适用于诸如一种制造圆形氧化物超导线材的方法。
图20是一个局部剖开的透视图，概念性地示出了一种圆形氧化物超导线材的结构。如图20中所示，一根圆形氧化物超导线材1b具有多个沿着长度方向延伸的氧化物超导细丝2b，和一个包覆住这些细丝2b的护套部分3b。氧化物超导线材1b具有一个接近真实的圆的剖面形状。
通过在图2所示的制造氧化物超导线材的方法中不执行首次滚轧处理(步骤S3)和二次滚轧处理(步骤S5)，可制造出所述圆形氧化物超导线材1b。其余的制造方法基本上类似于按照第一实施例的制造方法，因此不再进行多余描述。
所述圆形氧化物超导线材可以有效地降低AC损耗。当本发明被应用于一种制造圆形氧化物超导线材的方法时，可以抑制所述圆形氧化物超导线材形成气泡，并且可以提高临界电流密度。
(第六实施例)
第一至第四实施例均已经参照所述制造方法描述了超导细丝沿着氧化物超导线材的长度方向延伸并且氧化物超导线材1呈带状的情况。第五实施例已经参照所述制造方法描述了氧化物超导线材为扭绞线材或者圆形线材的情况。取代这些制造氧化物超导线材的方法，本发明中的制造方法还适用于一种制造例如具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材的方法。
图21是一个剖视图，概念性地示出了一种具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材的结构。如图21中所示，一根具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材1c具有多个沿着长度方向(图面方向)延伸的氧化物超导细丝2a、一个包覆住这些氧化物超导细丝2c的陶瓷包覆层21，以及一个包覆住陶瓷包覆层21的护套部分3c。陶瓷包覆层21由诸如一种金属氧化物形成，并且在氧化物超导线材1c的工作温度下转换成一种非超导体。下面对一种制造具有这种陶瓷包覆层21的氧化物超导线材1c的方法进行描述。
首先，如图22中所示，对原材料粉末进行模制来形成原材料粉末杆25。接着，通过挤压机或者类似设备在杆25的外周包覆压缩陶瓷粉末，用于形成一根陶瓷包覆杆22，具有包覆住杆25的陶瓷包覆层22，如图23中所示。接着，如图24中所示，将多个陶瓷包覆杆22装配在护套部分3c中。由此，获得具有大量原材料粉末细丝的复丝结构线材。随后，对所述复丝结构的线材进行拉丝处理，用于形成包埋在原材料银质护套部分3c中的复丝线材。由此，获得一种通过利用金属包覆住陶瓷包覆杆而形成的线材，其中所述陶瓷包覆杆利用陶瓷包覆住原材料粉末而预先形成。此后，执行在图2中示出的步骤S3至S6，用于获得按照本实施例在图21中示出的氧化物超导线材1c。
所述具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材可以有效地降低AC损耗。当本发明被应用于一种制造具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材的方法时，可以抑制所述具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材形成气泡，并且可以提高临界电流密度。
为了确认前述效果，本发明人已经通过按照本发明的制造方法制备出了具有陶瓷包覆层的氧化物超导线材，并且测定出了临界电流密度。结果，与在大气环境中执行两次热处理的情况相比，临界电流密度提高了1.4倍。
(第七实施例)
当氧化物超导线材被应用于磁体或者类似物体时，采用了一种通过将氧化物超导线材卷绕成轨道卷盘状线圈(a track reel-shaped coil)形式而制备的物质，如图25中所示。通过卷绕和复原技术(a wind and react technique)，可以将所述氧化物超导线材模制成一个线圈。
图26示出了按照本发明第七实施例用于制造氧化物超导线材的制造步骤。如图26中所示，卷绕和复原技术是一种在二次滚轧处理之后(步骤S5)立即将线材模制成线圈并且此后执行第二次热处理(步骤S6)的方法。
与经过第二次热处理(步骤S6)之后的氧化物超导线材相比，尚未经受第二次热处理(步骤S6)的线材具有更高的挠曲强度。在将线材模制成线圈的步骤中向所述线材施加挠曲载荷，并且由此与在氧化物超导线材形成之后模制而成的线圈相比，通过卷绕和复原技术制得的氧化物超导线圈在临界电流值下降方面有利地较小。通过尤其是在制备直径不超过100毫米的氧化物超导线圈过程中采用所述卷绕和复原技术，可以有效地抑制临界电流值的下降。
另一方面，所述卷绕和复原技术具有这样的缺点，即如果线圈在第二次热处理(步骤S6)中发生起泡，那么最终的氧化物超导线圈将无法使用。因此，在实际中不会频繁地采用所述卷绕和复原技术来制造氧化物超导线圈。
但是，当本发明中的热处理方法应用于第二次热处理(步骤S6)中时，在抑制所述线材发生起泡的同时可以通过所述卷绕和复原技术制备出氧化物超导线圈。由此，可以在将线材模制成线圈的情况下有效地抑制临界电流值的下降。其余的制造氧化物超导线材的方法与按照本发明第一实施例在图2中示出的制造氧化物超导线材的方法相同，因此不再进行多余的描述。
(第八实施例)
第一实施例已经参照这种情况进行了描述，即如图11中所示，在热处理过程中开始加压之前(图11中的A)，按照气体状态方程从大气压力缓慢地升高环境压力。但是，本发明人已经发现，通过在热处理过程中开始加压之前(图11中的A)将线材保持在一个减压环境中，可以进一步减少在所述线材上形成的气泡数目。下面对其原因进行描述。
正如参照第一实施例描述过的那样，当环境压力超过线材内部的压力时，环境中的气体会通过针孔进入所述线材内。因此，在热处理过程中开始加压之前将线材保持在一个减压环境中，从而使得环境压力不会超过所述线圈内部的压力。因此，在热处理过程中开始加压之前，气体很难进入线材内，并且可以进一步抑制在所述线材上形成气泡。
本发明人已经研究了在热处理过程中开始加压之前将线材保持在一个减压环境下的效果。更具体地说，发明人们在热处理过程中开始加压之前，在分别将压力大约设定为0.1MPa(大气压力)和10Pa的同时，制备出氧化物超导线材。这些氧化物超导线材被浸入填充有压力达1MPa的液态氮气的容器中，并且放置24个小时。此后，检查在相应氧化物超导线材上形成的气泡数目。因此，通过在热处理过程中开始加压之前将压力大约设定为0.1MPa(大气压力)而制备的氧化物超导线材每1000米产生了一个气泡。另一方面，通过在热处理过程中开始加压之前将压力大约设定为10Pa而制备的氧化物超导线材绝对没有气泡。由此可以了解，通过在热处理过程中开始加压之前将线材保持在一个减压环境中可以进一步抑制氧化物超导线材发生起泡。
作为一种制造氧化物超导线材的方法，本实施例已经参照这种情况进行了描述，即在热处理过程中开始加压之前将所述线材保持在一个减压环境中。但是，取代这种情况，本发明还适用作在所制造的氧化物超导线材上执行的热处理步骤，即一种改良氧化物超导线材的方法。当将本发明中的热处理用作一种改良氧化物超导线材的方法时，也可以提高氧化物超导线材的临界电流密度。
前面公开的实施例必须被看作纯粹例证目的，而非加以限制。本发明的范围并非由前述实施例加以限定，而是由专利的权利要求的范围加以限定，并且希望包括所有落入权利要求范围的意图和等效范围内的修正和改动。

Claims (22)

1. 一种制造氧化物超导线材的方法，包括：
制备线材的步骤(S1，S2)，其中所述线材通过利用一种金属包覆住一种氧化物超导体原材料粉末而形成；和
热处理步骤(S4，S6)，在热处理过程中在一个总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中对所述线材进行热处理，其中
在所述热处理步骤(S4，S6)中进行热处理之前的加热阶段中，从一个能使所述金属(3)的0.2％屈服强度低于所述热处理过程中的总压力的温度开始加压。
2. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
所述加压速度至少为0.05MPa/分钟。
3. 按照权利要求2中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
所述加压速度至少为0.1MPa/分钟。
4. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
所述热处理步骤(S4，S6)在一种氧气环境中执行，其中的氧气分压力至少为0.003MPa但不超过0.02MPa。
5. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
所述氧化物超导体原材料粉末包括Bi2223相态，并且
在所述热处理步骤(S4，S6)中，在温度至少为300℃但不超过600℃的含氧环境中对所述线材进行退火。
6. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，在所述热处理步骤(S4，S6)之前还包括扭绞所述线材的步骤(S2a)。
7. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
所述线材未经滚轧。
8. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
在所述制备线材的步骤(S1，S2)中，制备出这样一种线材，即该线材通过利用所述金属(3)包覆住陶瓷包覆杆(22)而形成，其中所述陶瓷包覆杆(22)通过利用陶瓷(21)包覆住所述原材料粉末(25)而获得。
9. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，在所述热处理步骤(S4，S6)之前还包括将所述线材模制成线圈的步骤(S5a)。
10. 按照权利要求1中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
在所述热处理步骤(S4，S6)中开始加压之前，将所述线材保持在一个减压环境中。
11. 一种制造氧化物超导线材的方法，包括：
制备线材的步骤(S1，S2)，其中所述线材通过利用一种包括有银的金属包覆住一种氧化物超导体原材料粉末而形成；和
热处理步骤(S4，S6)，在所述热处理过程中，在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境中对所述线材进行热处理，其中
在所述热处理步骤(S4，S6)中进行热处理之前的加热阶段，在所述环境温度超过400℃之后开始加压。
12. 按照权利要求11中所述制造氧化物超导线材的方法，其中，
在所述热处理步骤(S4，S6)中进行热处理之前的加热阶段，在所述环境温度超过600℃之后开始加压。
13. 一种改良氧化物超导线材的方法，包括热处理步骤(S4，S6)，在所述热处理过程中，在总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境下对氧化物超导线材(1)进行热处理，其中氧化物超导线材(1)通过利用一种金属(3)包覆住一种氧化物超导体(2)而形成，其中
在所述热处理步骤(S4，S6)中进行热处理之前的加热阶段，从一个能使所述金属的0.2％屈服强度低于所述热处理过程中的总压力的温度开始加压。
14. 按照权利要求13中所述改良氧化物超导线材的方法，其中，
所述加压速度至少为0.05MPa/分钟。
15. 按照权利要求14中所述改良氧化物超导线材的方法，其中，
所述加压速度至少为0.1MPa/分钟。
16. 按照权利要求13中所述改良氧化物超导线材的方法，其中，
所述热处理步骤(S4，S6)在一种氧气环境中执行，其中的氧气分压力至少为0.003MPa但不超过0.02MPa。
17. 按照权利要求13中所述改良氧化物超导线材的方法，其中，
所述氧化物超导线材(1)包括Bi2223相态，并且
在所述热处理步骤(S4，S6)中，在一个温度至少为300℃但不超过600℃的含氧环境中对所述氧化物超导线材(1)进行退火。
18. 按照权利要求13中所述改良氧化物超导线材的方法，其中，
在所述热处理步骤(S4，S6)中开始加压之前，将所述氧化物超导线材(1)保持在一个减压环境中。
19. 一种改良氧化物超导线材的方法，包括一个热处理步骤(S4，S6)，在热处理过程中在一个总压力至少为1MPa但小于50MPa的加压环境下对一种线材进行热处理，其中所述线材通过利用一种包括有银的金属(3)包覆住一种氧化物超导线材(2)而形成，其中
在所述热处理步骤(S4，S6)中进行热处理之前的加热阶段，在所述环境温度超过400℃之后开始加压。
20. 按照权利要求19中所述改良氧化物超导线材的方法，其中，
在所述热处理步骤(S4，S6)中进行热处理之前的加热阶段，在所述环境温度超过600℃之后开始加压。
21. 一种氧化物超导线材(1)，其中，包括纵向延伸的多根氧化物超导体(2)和覆盖所述多根氧化物超导体(2)的外皮部分(3)，所述多根氧化物超导体(2)各自的烧结密度至少为95％，所述外皮部分(3)包括银，所述多根氧化物超导体(2)的每根包括Bi2223相态。
22. 按照权利要求21中所述的氧化物超导线材(1)，其中，
所述多根氧化物超导体(2)各自的烧结密度至少为99％。
CNB2004800044108A 2003-08-28 2004-08-04 制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材 Active CN100416713C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003304536 2003-08-28
JP304536/2003 2003-08-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1751366A CN1751366A (zh) 2006-03-22
CN100416713C true CN100416713C (zh) 2008-09-03

Family

ID=34269274

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB2004800044108A Active CN100416713C (zh) 2003-08-28 2004-08-04 制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材

Country Status (12)

Country Link
US (2) US20060048854A1 (zh)
EP (2) EP2264718B1 (zh)
JP (1) JP4752505B2 (zh)
KR (1) KR20060121841A (zh)
CN (1) CN100416713C (zh)
AU (1) AU2004269540B2 (zh)
CA (1) CA2529894A1 (zh)
MX (1) MXPA05007818A (zh)
NZ (1) NZ541281A (zh)
RU (1) RU2316837C2 (zh)
TW (1) TWI298169B (zh)
WO (1) WO2005022563A1 (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2004275126B8 (en) * 2003-08-28 2011-03-24 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Superconducting device and superconducting cable
CA2518744A1 (en) * 2003-09-17 2005-03-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Superconducting device and superconducting cable
WO2007030572A2 (en) * 2005-09-06 2007-03-15 Borealis Technical Limited Method for building a motor
JP2007165207A (ja) * 2005-12-16 2007-06-28 Sumitomo Electric Ind Ltd 酸化物超電導線材の製造方法
JP4111240B1 (ja) * 2007-01-11 2008-07-02 住友電気工業株式会社 酸化物超電導材料およびその製造方法ならびに超電導線材、超電導機器
US8933335B2 (en) * 2011-10-14 2015-01-13 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. Current lead with a configuration to reduce heat load transfer in an alternating electrical current environment
CN103058668B (zh) * 2012-12-28 2014-12-03 北京英纳超导技术有限公司 氧化物超导粉棒的烧结方法以及使用该方法烧结后的粉棒制备超导线材的方法
US10804010B2 (en) * 2017-05-12 2020-10-13 American Superconductor Corporation High temperature superconducting wires having increased engineering current densities
CN110970171B (zh) * 2019-11-14 2021-01-01 西部超导材料科技股份有限公司 一种提高NbTi超导线材RRR值和屈服强度的方法
CN112086241B (zh) * 2020-09-16 2021-05-14 西北有色金属研究院 表征Bi2212高温超导线材抵抗蠕变变形能力的方法
US11887751B2 (en) * 2020-10-24 2024-01-30 The Texas A&M University System Textured-powder Bi-2212/Ag wire and method of fabrication

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1033269A (zh) * 1987-10-02 1989-06-07 藤仓电线株式会社 超导氧化物导体的制造方法以及采用该法制成的氧化物超导体
JPH03153559A (ja) * 1989-11-13 1991-07-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 酸化物超電導材料の製造方法
JPH0864044A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 高温超電導線材の製造方法
CN1333539A (zh) * 2000-07-14 2002-01-30 住友电气工业股份有限公司 氧化物超导线材的制造方法及该制造方法使用的热处理装置

Family Cites Families (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4952554A (en) * 1987-04-01 1990-08-28 At&T Bell Laboratories Apparatus and systems comprising a clad superconductive oxide body, and method for producing such body
JPS647417A (en) * 1987-06-30 1989-01-11 Nippon Steel Corp Manufacture of superconductive wire
JPS649852A (en) * 1987-06-30 1989-01-13 Nec Corp Production of superconducting oxide ceramic
JP2592846B2 (ja) 1987-07-23 1997-03-19 株式会社フジクラ 酸化物超電導導体の製造方法
US5045527A (en) * 1987-10-02 1991-09-03 Fujikura Ltd. Method of producing a superconductive oxide conductor
JP2642644B2 (ja) * 1987-11-06 1997-08-20 株式会社フジクラ 酸化物系超電導線の製造方法
JPH02278616A (ja) * 1989-04-20 1990-11-14 Furukawa Electric Co Ltd:The 多芯型酸化物超電導導体の製造方法
JPH0395808A (ja) * 1989-09-06 1991-04-22 Kokusai Chiyoudendou Sangyo Gijutsu Kenkyu Center 酸化物超電導体線材の製造方法
JPH03173017A (ja) * 1989-11-30 1991-07-26 Sumitomo Electric Ind Ltd 酸化物超電導線材の製造方法およびコイルの製造方法
AU653321B2 (en) * 1989-12-07 1994-09-29 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing oxide superconducting wire
DE4006094A1 (de) * 1990-02-27 1991-08-29 Kabelmetal Electro Gmbh Hochtemperatursupraleiter aus einem gewellten metallrohr
JP2567505B2 (ja) * 1990-08-08 1996-12-25 住友電気工業株式会社 ビスマス系酸化物超電導体の製造方法
JPH0554735A (ja) * 1991-08-26 1993-03-05 Furukawa Electric Co Ltd:The セラミツクス超電導導体の製造方法
JPH05101723A (ja) 1991-10-07 1993-04-23 Mitsubishi Cable Ind Ltd 酸化物超電導線の製造方法
US5635456A (en) * 1993-04-01 1997-06-03 American Superconductor Corporation Processing for Bi/Sr/Ca/Cu/O-2223 superconductors
US5661114A (en) * 1993-04-01 1997-08-26 American Superconductor Corporation Process of annealing BSCCO-2223 superconductors
JP3356852B2 (ja) * 1993-08-02 2002-12-16 住友電気工業株式会社 酸化物超電導線材の製造方法
JPH07232960A (ja) * 1994-02-21 1995-09-05 Kyocera Corp 酸化物超電導体の製造方法
WO1996036485A1 (en) * 1995-05-19 1996-11-21 American Superconductor Corporation A multifilamentary superconducting composite and method of manufacture
US6069116A (en) * 1997-09-10 2000-05-30 American Superconductor Corp. Method of forming BSCCO superconducting composite articles
WO2001022436A1 (en) * 1999-09-21 2001-03-29 American Superconductor Corporation Simultaneous constraint and phase conversion processing of oxide superconductors
MXPA01003663A (es) * 2000-04-26 2002-06-04 Rohm & Haas Composicion acuosa de revestimiento bloqueador de manchas.
JP3783538B2 (ja) * 2000-08-29 2006-06-07 住友電気工業株式会社 酸化物超電導線材の製造方法
AU2003242406B2 (en) * 2002-05-24 2007-09-13 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Oxide superconducting wire producing method
JP2004186025A (ja) * 2002-12-04 2004-07-02 Sumitomo Electric Ind Ltd 超電導線材の製造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1033269A (zh) * 1987-10-02 1989-06-07 藤仓电线株式会社 超导氧化物导体的制造方法以及采用该法制成的氧化物超导体
JPH03153559A (ja) * 1989-11-13 1991-07-01 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 酸化物超電導材料の製造方法
JPH0864044A (ja) * 1994-08-25 1996-03-08 Sumitomo Electric Ind Ltd 高温超電導線材の製造方法
CN1333539A (zh) * 2000-07-14 2002-01-30 住友电气工业股份有限公司 氧化物超导线材的制造方法及该制造方法使用的热处理装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN1751366A (zh) 2006-03-22
WO2005022563A1 (ja) 2005-03-10
CA2529894A1 (en) 2005-03-10
RU2316837C2 (ru) 2008-02-10
AU2004269540B2 (en) 2010-06-17
EP2264718B1 (en) 2014-01-01
EP2264718A2 (en) 2010-12-22
MXPA05007818A (es) 2005-10-18
TWI298169B (en) 2008-06-21
TW200514103A (en) 2005-04-16
NZ541281A (en) 2008-08-29
JP4752505B2 (ja) 2011-08-17
US20090197771A1 (en) 2009-08-06
AU2004269540A1 (en) 2005-03-10
JPWO2005022563A1 (ja) 2006-10-26
EP1659595A1 (en) 2006-05-24
EP1659595B1 (en) 2012-08-01
US20060048854A1 (en) 2006-03-09
KR20060121841A (ko) 2006-11-29
RU2005126947A (ru) 2006-01-20
EP1659595A4 (en) 2008-12-24
EP2264718A3 (en) 2012-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Giunchi et al. High performance new MgB2 superconducting hollow wires
Haldar et al. Processing high critical current density Bi-2223 wires and tapes
CN100416713C (zh) 制造氧化物超导线材的方法、改良氧化物超导线材的方法以及氧化物超导线材
CN100416714C (zh) 超导装置和超导电缆
CA2031692C (en) Method of manufacturing oxide superconducting wire
US7337527B2 (en) Method including a heat treatment of manufacturing superconducting wires based on MgB2
US6613270B1 (en) Method of forming superconducting composite article
EP0310033B1 (en) Superconducting wire and method of producing the same
Fischer et al. Fabrication and properties of Bi-2223 tapes
Schwartz et al. Fabrication, current density and strain dependence of sintered, Ag-sheathed BiSrCaCuO (2212) single filament and multifilamentary tape superconductors
Fischer et al. Fabrication of Bi-2223 tapes
Dou et al. Optimization of processing to improve critical current density of Ag/Bi-2223 tapes
Yoo et al. Fabrication of twisted multifilamentary BSCCO 2223 tapes by using high resistive sheath for AC application
Pachla et al. Investigation of texture formation and phase transition in press-, CIP-and roll-sintered Ag-sheathed Bi (2223) tapes
JP2557498B2 (ja) 線状超電導材の製造方法
AU2004275126B8 (en) Superconducting device and superconducting cable
AU742588B2 (en) Cryogenic deformation of ceramic superconductors
EP0756336A1 (en) Cryogenic deformation of high temperature superconductive composite structures
JP2667972B2 (ja) Ｂｉ系酸化物複合超電導線材
Wang et al. The influence of cryogenic deformation on Bi2223 superconducting tapes
Zhao et al. Effect of Liquid Nitrogen Quenching on Phase Formation in (Bi, Pb)‐/2223Ag Tapes
Jiang et al. Long term anneal study and composition variation for reducing residual Bi/sub 2/Sr/sub 2/CaCu/sub 2/O/sub x/(2212) in (Bi, Pb)/sub 2/Sr/sub 2/Ca/sub 2/Cu/sub 3/O/sub x/(2223) wires
Banno et al. First Trial to Fabricate Nb3 (Al, Si) Multifilamentary Superconductors by Rapid‐Heating and Quenching (RHQ) Process
US20020049143A1 (en) Cryogenic deformation of high temperature superconductive composite structures

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: DE

Ref document number: 1086107

Country of ref document: HK

C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
REG Reference to a national code

Ref country code: HK

Ref legal event code: WD

Ref document number: 1086107

Country of ref document: HK