CN102113064A

CN102113064A - 氧化物超导线材的前体线材及其制造方法以及使用所述前体线材制造的氧化物超导线材

Info

Publication number: CN102113064A
Application number: CN2009801307438A
Authority: CN
Inventors: 绫井直树
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2008-08-05
Filing date: 2009-04-22
Publication date: 2011-06-29
Also published as: US8238991B2; DE112009001911T5; JPWO2010016302A1; US20110136673A1; WO2010016302A1

Abstract

本发明提供了一种氧化物超导线材的前体线材，其包含围绕中心部紧密布置的多个外围分段，所述中心部在银或银合金的第一鞘内部。所述外围分段包含拱形横截面的单芯分段，同时银或银合金的第二鞘包覆氧化物超导体的前体的条形细丝。以外围分段的宽表面包围所述芯的方式，以同心多层的形式来布置多个所述外围分段。

Description

氧化物超导线材的前体线材及其制造方法以及使用所述前体线材制造的氧化物超导线材

技术领域

本发明涉及氧化物超导线材的前体线材、制造所述前体线材的方法以及使用所述前体线材制造的氧化物超导线材，所述前体线材具有包围其中心部的多个外围分段，所述各个外围分段具有拱形横截面。

背景技术

通常，通过粉末填管(PIT)法来制造氧化物超导线材。更具体地，通过下列方法来制造在其内部具有由氧化物超导材料制成的多根细丝的复丝氧化物超导线材。首先，对主要由氧化物超导体的前体构成的粉末进行热处理。将所述粉末装入由金属制成的第二鞘中。实施拉伸加工以得到单丝线材。将多根单丝线材插入由金属制成的第一鞘中。实施拉伸加工以得到复丝线材，然后对所述复丝线材进行压延加工。最后，对压延后的线材进行热处理，从而完成制造。

迄今为止，通常按如下所述通过PIT法来制造氧化物超导线材。如图5中所示，通过利用具有圆管形状的第二鞘3对具有圆形横截面的细丝2进行包覆来制造圆形单丝线材14。或者，如图6中所示，通过利用具有六边形管形状的第二鞘3对具有六边形横截面的细丝2’进行包覆来制造六边形单丝线材15。将多根圆形单丝线材14或六边形单丝线材15插入第一鞘6中(例如，在具有圆形横截面的细丝的情况中，插入50～200根线材)(在图5中，为了避免图变得复杂，减少了线材的数目)。对第一鞘进行拉伸以制造前体线材5。对前体线材5进行压延，然后进行热处理，从而完成氧化物超导线材的制造。图7为显示在上述图5中所示前体线材5的制造过程中将规定数目的圆形单丝线材14插入第一鞘6中的步骤的图。

然而，在通过使用图5或6中所示氧化物超导线材的前体线材而制造的氧化物超导线材中，由于细丝的横截面形状为各向同性形状如圆形或六边形，所以细丝厚，因而不能提高氧化物超导体晶体的取向能力。由此，难以提供具有高临界电流密度的氧化物超导线材。

作为提高氧化物超导线材的临界电流密度的方法，例如已经尝试了下列方法。第一种方法在超导体内部提供了芯材(专利文献1)。第二种方法在中心部中提供了具有圆形横截面的芯材，制备了带状单丝线材，并在纵向上将所述线材连接到所述芯材上，使得所述线材的整个表面与所述芯材密切接触(专利文献3)。第三种方法将多根条形细丝放入稳定的基体中，所述基体具有圆形或旋转对称多边形的横截面，并具有由硬质材料形成的中心部(专利文献2)。

引用列表

专利文献

PTL1：日本特许第2844632号

PTL2：日本特许第3657397号

PTL3：日本特许第3724128号

发明内容

技术问题

尽管具有上述说明，但是不能说在上述专利文献1～3中所述的方法已经理想地满足了近年来的提高临界电流密度的要求。

鉴于上述情况，本发明的难题在于既提供具有更高临界电流密度的氧化物超导线材的前体线材又进一步提供氧化物超导线材。

解决问题的手段

本发明人已经对如下所述提高临界电流密度的方法进行了研究，从而完成了本发明。

首先，作为提高晶体取向能力的方法，可以设想使用薄细丝的方法。更具体地，关于具有规定直径的氧化物超导线材，可以设想一种方法，在所述方法中，如图8中所示，例如，形成其细丝2具有矩形横截面的单丝线材16(在下文中也称作矩形单丝线材)，然后将多个矩形单丝线材16堆叠成层。作为进一步提高效果的方法，可以设想一种方法，在所述方法中，如图9中所示，增加矩形单丝线材16的数目以降低单根线材的厚度，然后以多层的状态放置线材。

然而，已经发现，图8和9中所示的结构可能产生新的问题，即在拉伸、缩小直径以及随后用于制造氧化物超导线材的压延步骤中产生形状的不规则且所述不规则降低了在最终热处理之后获得的临界电流密度。

下面显示了一个实例，其中通过拉伸步骤而降低了临界电流密度。图13中所示的实例为使用正六边形单丝线材且单丝线材的数目为211的实例，所述数目比通常使用的数目大。在该实例中，可确认，在拉伸步骤期间，如图13中所示，第二鞘3的壁发生破裂，然后在细丝2的构造中产生不规则。产生的不规则很可能导致临界电流密度降低。认为产生不规则的原因如下。

当在将超导体的体积比保持为特定值的同时增大细丝2的数目时，第二鞘3的壁不可避免地变薄。因此，在直径缩小加工的过程期间，所述鞘壁破裂，从而在细丝的构造中产生不规则。

即使在按如图8和9中所示简单地将矩形单丝线材堆叠成层的情况中，在单丝线材之间以及在单丝线材与第一鞘之间形成间隙。结果，可能与上述情况相同，鞘壁可能发生破裂，因此有很大可能使得细丝的构造变得不规则。另一方面，当使用其中鞘具有足够厚的壁的设计时，能够防止上述缺陷的发展。然而，当在将鞘壁保持为厚的同时增加单丝线材的数目时，封装在鞘中的氧化物超导体的体积比下降，从而使临界电流下降。

在所述拉伸加工中，通过模具从氧化物超导线材的外围表面向氧化物超导线材横截面的中心施加压缩应力。在构成元件的实际构造中，不需要向各根细丝和第二鞘均匀施加压缩应力。因此，在压缩应力集中的部分处，所述鞘壁易于破裂且因此所述构造易于变得不规则。

另外，难以避免在最终热处理之后的细丝中残留非超导相如直径为几个微米的碱土金属铜氧化物(Ca-Sr-Cu-O)。为了防止临界电流的下降，必须提供绕过上述非超导相的通道。然而，当在常规结构或制造方法中增加细丝的数目以降低单根细丝的厚度时，宽度也会下降。因此，限制了旁路通道的数目，从而降低了临界电流。

本发明人已经进行了细致的研究，设计了氧化物超导线材前体的结构和制造方法，并发现了即使在通过拉伸操作来缩小直径时仍具有高临界电流密度且不会造成临界电流密度下降的聚集形式(前体线材)。由此完成了本发明。

本发明的第一方面是氧化物超导线材的前体线材。所述前体线材包含：

(a)由银或银合金制成的第一鞘；

(b)放置在所述第一鞘内部的中心部；和

(c)多个外围分段，所述多个外围分段相互紧靠地放置在所述第一鞘的内部以包围所述中心部。

所述多个外围分段各自作为单丝分段形成，所述单丝分段具有拱形横截面，并包含由氧化物超导体的前体制成且包覆有由银或银合金制成的第二鞘的条形细丝。以同心圆的形式将所述外围分段放置成多层状，使得所述外围分段的宽度宽的(wide-width)表面包围所述中心部。

在本发明的第一方面中，通过利用由银等制成的鞘对由氧化物超导体的前体制成的条形细丝进行包覆来制造各个外围分段，并对所述各个外围分段进行加工以使其具有拱形横截面，并以同心圆的形式放置。因此，在为了缩小直径而进行加工时，在对同心圆横截面的几何形状进行精确保持而不损失所述形状的同时，进行缩小直径的加工。因此，向为了包围所述中心部而放置的上述细丝的宽度宽的表面施加均匀应力。这种均匀应力的施加提高了氧化物超导体晶体的取向能力。因此，本发明能够提供具有高临界电流密度的氧化物超导线材的前体线材。

因为在进行直径缩小加工时，向细丝的宽度宽的表面上施加均匀应力，所以所述细丝之间的第二鞘的壁(银壁)不会破裂。另外，从这点来看，能够保持横截面的几何形状而不在细丝构造中引起不规则。

因为使用具有拱形横截面的单丝分段，所以与使用具有矩形横截面的单丝分段的情况不同，在以同心圆的形式多层状地放置多个单丝分段时，能够降低单丝分段之间的间隙，从而能够增大第一鞘中单丝分段的填充密度。

因为在缩小直径之前将薄的条形细丝用作由氧化物超导体的前体制成的细丝，所以能够制造具有更高的晶体取向能力的氧化物超导体。

因为将具有拱形横截面且厚度薄、宽度宽的单丝分段用作外围分段，所以即使在拉伸和压延加工之后，在保持晶体取向所必需的细丝厚度(在横截面中短轴的长度)的薄度的同时，所述细丝的宽度(在横截面中长轴的长度)也可以足够大。因此，能够确保绕过局部缺陷如残留在单根细丝中的碱土金属氧化物的电流通道。因此，能够获得高临界电流密度。

通常，晶体取向不令人满意且不能获得高临界电流，除非在获得复丝结构之后进行压延操作。然而，根据本发明的方法，即使因为通过对单丝线材实施压延步骤以制造具有拱形横截面的单丝分段，使得圆形线材能够具有比较高的临界电流，也可以在一定程度上使前体晶体取向且呈同心圆形状的放置可保持所述取向。特别地，当将线材用于交流电(AC)中时，圆形线材在其最终尺寸下发生扭曲。在这种情况下，当以圆形线材的形式使用所述线材时，能够省略通常在所述扭曲操作之后实施的压延操作。当省略压延操作时，扭曲的节距(pitch)不会伸长。因此，可以保持短节距的扭曲，从而提高了降低交流电损失的效果。

即使在加工成带状之前具有圆形横截面的线材中，上述本发明的第一方面仍能够获得如下加工结构，其中例如Bi2212和Bi2201的ab面沿细丝的宽度宽的表面取向，所述Bi2212和Bi2201两者都为Bi2223的前体。对圆形线材进行热处理能够获得Bi2223的ab面沿细丝的宽度宽的表面取向的结构，从而形成良好的电流旁路。

在上述中心部中，可放置具有单一细丝的分段或放置不具有单丝线材的棒状分段。另外，在所述中心部中，可放置各自具有圆形或另一种形状的横截面且大小不同的一个或多个分段。

在本发明中，不必将术语“同心圆”、“圆形”、“正六边形”等限制为几何学完美的形状。在本发明的第一方面中包含在不背离本发明主旨的范围内在一定程度上进行修改的形状。

本发明的第二方面是如本发明第一方面所述的氧化物超导线材的前体线材且还具有下述特征。在所述前体线材中，在中心部中放置单丝分段，所述单丝分段具有圆形或正六边形横截面，且包含由氧化物超导体的前体制成并包覆有由银或银合金制成的第二鞘的细丝。

在本发明的第二方面中，在中心部中放置单丝分段，所述单丝分段具有圆形或正六边形横截面，且包含由氧化物超导体的前体制成的细丝。因此，本发明能够提供具有更高临界电流密度的氧化物超导线材的前体线材。另外，能够易于以同心圆的形式放置外围分段，且在安装步骤中在直径缩小操作时，不易产生外围分段的位置偏离。

本发明的第三方面是如本发明第二方面所述的氧化物超导线材的前体线材，且还具有下述特征。在所述前体线材中，在中心部中放置七个单丝分段，所述单丝分段各自具有圆形或正六边形横截面，且各自包含由氧化物超导体的前体制成并包覆有由银或银合金制成的第二鞘的细丝，设置所述七个单丝分段，使得六个单丝分段相互紧靠地放置以包围一个单丝分段。

在本发明的第三方面中，在中心部中放置七个单丝分段，所述单丝分段各自具有圆形或正六边形横截面，且设置所述七个单丝分段，使得六个单丝分段相互紧靠地放置以包围一个单丝分段。因此，中心部中的细丝也因压延操作而变薄，从而使取向得到改善且临界电流变得高于使用并入了大直径细丝的大直径分段时得到的临界电流。此外，通过使用小直径单丝分段能够获得本发明第二方面的效果，所述小直径单丝分段易于制造和处理。

本发明的第四方面是如本申请方面第一至第三方面中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材且还具有下述特征。在所述前体线材中，所有分段的层数为八以上，所有所述分段由放置在中心部的一个或多个分段和以同心圆形式多层状地放置的外围分段构成。

在本发明的第四方面中，因为所有分段的层数为八以上，所以能够充分降低外围分段中细丝的厚度，从而提高细丝中晶体的取向能力。此外，由于通过使用各自具有拱形横截面的单丝分段来形成外围分段，所以能够无限制地确定各个层中外围分段的宽度。因此，如上所述，在外围分段变得足够薄的同时，能够增大分段的宽度即细丝的宽度，从而能够保护通道使得电流绕过局部缺陷。因此，本发明能够提供一种氧化物超导线材的前体线材，其由少数分段构成、易于制造、不易扰乱细丝构造且具有高临界电流密度。

在本发明的第四方面中，当如在本发明的第二方面中那样将一个单丝分段放置到中心部中时，将单丝分段的层数看作是1。类似地，当如本发明第三方面中那样，在中心部中围绕一个单丝分段放置六个单丝分段时，将中心部中分段的层数看作是2。所有分段的层数的增加能够提高压延加工之后所有分段中晶体的取向能力，所述层数为放置在中心部中的一个或多个单丝分段的层数与外围分段的层数的总和。因此，本发明能够提供具有更高临界电流密度的氧化物超导线材。

本发明的第五方面是如本发明的第一至第四方面中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材，且还具有下述特征。在所述前体线材中，分段的总数为100以上。

在本发明的第五方面中，因为作为放置在中心部中的分段数与外围分段数总和的分段总数为100以上，所以放置在中心部中的分段和外围分段两者的细丝都变得足够薄。因此，能够充分提高细丝中晶体的取向能力。此外，因为按上述来对结构进行设计，所以所述细丝之间的第二鞘不会破裂。因此，本发明能够提供一种具有更高临界电流密度的氧化物超导线材的前体线材。

在考虑氧化物超导线材所需性能的条件下，适当确定放置在中心部中的分段数与外围分段数之比。

本发明的第六方面是制造如本发明第一至第五方面中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材的方法。所述方法包括：

(a)外围分段制造步骤，所述步骤制造作为单丝分段形成的外围分段，所述单丝分段具有拱形横截面，并包含由氧化物超导体的前体制成且包覆有由银或银合金制成的第二鞘的条形细丝；

(b)外围分段放置步骤，所述步骤以同心圆的形式多层状地将上述多个外围分段放置到由银或银合金制成的第一鞘中以包围所述中心部，使得宽度宽的表面包围所述中心部；以及

(c)外围分段安装步骤，所述步骤通过拉伸所述第一鞘而对所述多个外围分段进行紧密安装。

本发明的第六方面使得可利用几个步骤既有效地制造具有高临界电流密度的氧化物超导线材的前体线材，又进一步有效地制造氧化物超导线材，所述前体线材如本发明的第一至第五方面中所述。

本发明的第七方面是如本发明第六方面所述的制造氧化物超导线材的前体线材的方法且还具有下述特征。在所述方法中，所述外围分段制造步骤包括：

(a)圆形单丝分段制造步骤，所述步骤制造圆形单丝分段，所述圆形单丝分段具有圆形横截面，并包含由氧化物超导体的前体制成且包覆有由银或银合金制成的第二鞘的细丝；

(b)压延步骤，所述步骤对在所述圆形单丝分段制造步骤中制造的圆形单丝分段进行压延；和

(c)拉伸步骤，所述步骤通过使用具有规定形状的特制模具对在所述压延步骤中压延后的圆形单丝分段进行拉伸而获得拱形横截面。

在本发明的第七方面中，首先，制造了具有圆形横截面的圆形单丝分段(所述分段易于制造)。在压延之后，使用特制模具对所述分段进行拉伸操作。因此，制造了具有拱形横截面的单丝分段。因此，能够容易地制造外围分段。

本发明的第八方面是一种氧化物超导线材，其通过对本发明第一方面至第五方面中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材进行拉伸，然后对所拉伸的前体线材进行热处理而制得。

本发明的第八方面使得可以提供一种显著展示本发明效果的氧化物超导线材，所述本发明的效果包括提高了氧化物超导体晶体的取向能力且未对用于绕过电流的通道进行限制。因此，本发明能够提供一种具有高临界电流密度的氧化物超导线材。

本发明的第九方面是如本发明第八方面所述的氧化物超导线材且还具有下述特征。通过对氧化物超导线材的前体线材进行拉伸以使得形成的前体线材具有各向同性形状的横截面，然后对所拉伸的前体线材进行热处理来制造所述线材。

在本发明的第九方面中，对前体线材进行拉伸使得具有各向同性形状，在所述前体线材中以同心圆的形式放置条形细丝使其包围所述中心部。因此，例如在Bi-2223的情况中，获得了其中ab面沿所述细丝的宽度宽的表面取向的结构。因此，能够形成良好的电流通道。另外，本发明能够提供相对于外部磁场在临界电流中不具有各向异性的氧化物超导线材。此外，在经历了扭曲操作的氧化物超导线材的情况中，可在所述扭曲操作之后不实施压延操作。因此，与经历压延操作的线材如带状氧化物超导线材相比，能够降低扭曲节距，从而能够进一步降低交流电损失。

在上述说明中，术语“各向同性的横截面”是指具有圆形、规则多边形如正六边形或正八边形等形状的横截面。

在完成的线材为圆形线材的情况中，为了降低细丝的厚度，期望与带状线材的情况相比，增加细丝的数目或者期望对线材进行加工直至作为完成的线材，其具有更小的尺寸。

本发明的第十方面是如本发明第八方面中所述的氧化物超导线材且还具有下述特征。通过对氧化物超导线材的前体线材进行拉伸，然后对所拉伸的前体线材进行压延使得其具有带形形状，然后对压延后的前体线材进行热处理来制造所述线材。

在本发明的第十方面中，因为在对线材进行热处理之前对其进行压延而使其具有带形形状，所以各个长宽比高的细丝能够以高密度进行填充。因此，本发明能够提供具有高临界电流密度的氧化物超导线材。

例如，当将具有直径为1.5mm的横截面的氧化物超导线材的前体线材加工成具有约0.2mm厚度和约4mm宽度的带状线材时，能够得到各自具有约5μm厚度和200～300μm宽度的均匀细丝。

本发明的第十一方面是如本发明的第八至第十方面中任一项所述的氧化物超导线材且还具有下述特征。所述线材是基于Bi的氧化物超导线材。

在本发明的第十一方面中，所述细丝主要由基于Bi的氧化物超导体构成，其中ab面具有高取向能力。因此，本发明能够提供具有特别高的临界电流密度的氧化物超导线材。

更具体地，在所述氧化物超导体中，具有其中ab面发生取向的结构的基于Bi的氧化物超导体，具有特别高的临界电流密度。在并入本发明的基于Bi的氧化物超导线材的情况中，因为如上所述以同心圆的形式放置所述细丝，所以即使在被加工成带状之前的圆形线材也能够获得下述加工结构。即，如上所述，例如Bi-2212(铋基2212相如Bi₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-δ和(Bi，Pb)₂Sr₂Ca₁Cu₂O_8-δ)和Bi-2201的ab面都沿细丝的宽度宽的表面取向，所述两者都是Bi-2223的前体。对这种圆形线材进行热处理能够获得其中Bi-2223的ab面沿细丝的宽度宽的表面取向的结构。因此，本发明能够提供具有特别高的临界电流密度的氧化物超导线材。

发明效果

本发明既能够稳定地提供具有高临界电流密度的氧化物超导线材的前体线材，也能够进一步稳定地提供氧化物超导线材。

附图说明

图1示出了各个显示单丝分段结构的实例的横截面视图，所述单丝分段将被放置到本发明实施方案中的氧化物超导线材前体线材的中心部中。

图2是显示本发明实施方案中在氧化物超导线材的前体线材中包含的外围分段结构实例的横截面视图。

图3是本发明实施方案中氧化物超导线材的前体线材的横截面视图。

图4是显示本发明实施方案中氧化物超导线材的前体线材中细丝放置实例的横截面视图。

图5是显示现有技术中氧化物超导线材的前体线材结构的第一实例的横截面视图。

图6是显示现有技术中氧化物超导线材的前体线材结构的第二实例的横截面视图。

图7是显示在现有技术中在氧化物超导线材的前体线材的制造方法中将分段插入鞘的步骤的透视图。

图8是显示现有技术中氧化物超导线材的前体线材结构的第三实例的横截面视图。

图9是显示现有技术中氧化物超导线材的前体线材结构的第四实例的横截面视图。

图10是显示在对线材进行拉伸之后实施例1中氧化物超导线材横截面中的构造的图。

图11是实施例1中前体线材横截面的显微照片。

图12是显示在对线材进行拉伸之后比较例3中线材横截面中的构造的图。

图13是显示在对线材进行拉伸之后比较例4中线材横截面中的构造的图。

图14是比较例3中前体线材横截面的显微照片。

图15是显示实施例和比较例中氧化物超导线材的临界电流密度(Jc)测量结果的图。

具体实施方式

下面参考附图对本发明的实施方案进行说明。本发明不限于下述实施方案。在与本发明相同或等价的范围内，能够对下述实施方案进行多种修改。在下列说明中，为了简便，将具有正六边形横截面的单丝分段称作六边形单丝分段，并将具有拱形横截面的单丝分段称作拱形单丝分段。

(1)中心部的结构

首先，对中心部的结构进行说明。能够将具有各种形状和结构的分段放在中心部中。作为分段，期望使用具有由氧化物超导体的前体制成的细丝的单丝分段，因为能够放置更大数量的细丝而获得更高的临界电流密度。下面示出期望的实例。

(1-1)放置一个单丝分段的结构

图1的部分(a)和部分(b)是分别显示圆形单丝分段21和六边形单丝分段22的横截面视图，所述各个单丝分段将被放置到本发明实施方案中的氧化物超导线材前体线材的中心部中。所述圆形单丝分段21和六边形单丝分段22分别包含具有圆形横截面的细丝26a和具有六边形横截面的细丝26b。各种细丝主要由氧化物超导体的前体构成并包覆有由银或银合金制成的第二鞘27。

(1-2)包围一个单丝分段相互紧靠地放置六个单丝分段的结构

在中心处放置图1的部分(a)中所示的一个圆形单丝分段21或图1的部分(b)中所示的一个六边形单丝分段22，并包围中心处的单丝分段相互紧靠地放置与放置在中心处的单丝分段相同的六个单丝分段，从而形成中心部。

(2)外围分段的结构

在包围中心部的外围部分处以同心圆的形式相互紧靠地放置拱形单丝分段。图2是本发明实施方案中外围分段的横截面视图。通过利用由银或银合金制成的第二鞘对细丝26c进行包覆而形成外围分段，所述细丝26c主要由氧化物超导体的前体构成且通过压延操作形成的细丝26c为条状。将所述外围分段形成为拱形单丝分段23，其中将各自具有拱形的两个宽度宽的表面24相互面对安置且将各自具有直线形状的侧面25与所述宽度宽的表面24相邻安置。

在所述拱形单丝分段中，通过考虑中心部的直径、前体线材的直径和待放置外围分段的数目等，将宽度宽的表面的曲率与宽度宽的表面和侧面的宽度适当地确定为期望值。期望的是，通过考虑在以同心圆的形式放置分段时圆的半径大小等来确定放置分段的各个位置的宽度宽的表面的曲率和侧面直线与宽度宽的表面形成的角，因为这种方法能够进一步缩小外围分段之间的间隙。

(3)分段的层数和分段数

期望的是，分段的总层数为八以上以提高细丝中晶体的取向能力并进一步提高临界电流密度，所述总层数为放置在中心部中的分段的层数与外围分段的层数的总和。期望分段的总数为100以上。

(4)氧化物超导线材的前体线材的结构

然后，对本发明实施方案中氧化物超导线材的前体线材的结构进行说明。图3是本发明实施方案中典型的氧化物超导线材的前体线材28的横截面视图。

(4-1)中心部

如图3中所示，在中心部中放置六个圆形单丝分段21，使得它们包围中心处的一个圆形单丝分段。所述中心部具有形状接近于正六边形的横截面。

(4-2)外围部分

在所述外围部分中，以同心圆的形式多层状地放置多个外围分段，使得邻近拱形单丝分段23的侧面25相互接触且宽度宽的表面24包围所述中心部，所述各个单丝分段是拱形单丝分段23。在图3中，为了避免图形变得复杂，省略了细丝的显示。

(4-3)细丝的放置

图4是显示图3中所示氧化物超导线材的前体线材的横截面中、由氧化物超导体的前体制成的细丝的放置的横截面视图。如图4中所示，以同心圆的形式放置多个条形细丝26c，使得宽度宽的表面包围所述中心部，所述条形细丝26c每个都具有拱形宽度宽的表面。

(5)分段、前体线材和氧化物超导线材的制造

(5-1)制造要放置到中心部中的单丝分段

(a)圆形单丝分段

通过下述方法能够制造圆形单丝分段。在规定尺寸下制备具有圆管形状且由银或银合金制成的第二鞘27。制备了主要由氧化物超导体的前体构成的粉末。更具体地，例如，以Bi∶Pb∶Sr∶Ca∶Cu＝1.7∶0.3∶1.9∶2∶3的比率对Br₂O₃、PbO、SrCO₃、CaCO₃和CuO进行混合。对所述混合物进行重复热处理并进行粉碎而得到粉末。将所述粉末装入第二鞘27中以形成细丝26a。对所述细丝26a进行拉伸以获得规定的直径。由此，制造了圆形单丝分段21。

(b)六边形单丝分段

作为要放置到中心部中的单丝分段，除了上述圆形单丝分段之外，还可以使用六边形单丝分段。通过使用具有规定尺寸的正六边形模具对例如上述圆形单丝分段21进行拉伸，制造了六边形单丝分段22。

(5-2)制造外围分段

通过对圆形单丝分段进行加工使得其具有拱形横截面，能够容易地制造外围分段。更具体地，在将上述圆形单丝分段21压延成规定厚度之后，使用具有规定尺寸的拱形特制模具对压延后的分段进行拉伸，从而完成制造。

(5-3)制造前体线材

按如下制造前体线材。首先，在具有圆管形的第一鞘内部，以同心圆的形式包围中心部放置多个外围分段，使得所述外围分段的宽度宽的表面包围所述中心部。然后，对所述第一鞘进行拉伸以紧密安装所述外围分段。

更具体地，如图3中所示，在具有圆管形状、由银或银合金制成且具有规定的外径和内径的第一鞘29中，放置七个圆形单丝分段21，使得六个分段包围中心处的一个分段而形成具有接近正六边形的横截面的中心部。然后，在上述中心部的外侧，放置外围分段，使得拱形单丝分段23的宽度宽的表面24包围所述中心部，所述单丝分段23形成外围分段。换言之，使所述拱形单丝分段23相互接触而形成包围中心部的圆。随后，在上述圆的外侧，放置其他外围分段，从而形成与上述圆同心的圆。重复这种程序，从而通过以同心圆的形式将多个外围分段堆叠成层而放置它们。然后，进行拉伸操作而将多个分段紧密安装入第一鞘29中。由此制造了前体线材28。

(5-4)制造氧化物超导线材

对按如上所述制造的氧化物超导线材的前体线材28进一步进行拉伸操作，然后在规定条件下进行热处理，从而制造氧化物超导线材。在按如上所述制造的前体线材中，如图3中所示，在紧密布置的条件下，以同心圆的形式多层状地放置多个外围分段。换言之，如图4中所示，以同心圆的形式放置条形细丝26c，使得宽度宽的表面包围中心部。因此，在对前体线材进行拉伸以缩小直径时，均匀地向细丝26c的宽度宽的表面上施加应力。结果，形成了氧化物超导线材，其中不仅提高了形成细丝26c的氧化物超导体的前体晶体的取向能力，而且抑制了第二鞘27发生破裂。

期望的是，在氧化物超导线材的前体线材的拉伸操作中，对氧化物超导线材的前体线材进行拉伸，使得其具有各向同性形状的横截面如具有规定尺寸的圆形或六边形。另外，在进行拉伸操作之后，还能够进行压延操作而制造带状线材或矩形线材，所述带状线材或矩形线材在带与圆之间的某处具有横截面。与圆形线材相比，相对于外部磁场，这些带状线材和矩形线材的临界电流密度的各向异性更大且交流电损失更大。然而，通过压延操作从圆形线材加工成矩形线材，这能够提高粉末的密度，从而提高临界电流密度。

实施例

下面根据实施例来更详细地对本发明进行说明。

实施例

本实施例在中心部中放置一个具有圆形横截面的单丝分段，并包围所述中心部，以同心圆的九个层的形式放置各自具有拱形横截面的112个外围分段，即在10个层中放置113个分段。

1.制造氧化物超导线材

(1)制造外围分段

(1-1)制造圆形单丝分段

以Bi∶Pb∶Sr∶Ca∶Cu＝1.7∶0.3∶1.9∶2∶3的比率对Br₂O₃、PbO、SrCO₃、CaCO₃和CuO进行混合。对所述混合物进行重复热处理并进行粉碎而得到粉末。将所述粉末装入具有46mm外径和43mm内径的第二鞘中而形成细丝。对所述细丝进行拉伸以获得3mm的直径。由此，制造了圆形单丝分段。

(1-2)加工成拱形

对得到的圆形单丝分段进行加工使得其具有四种拱形横截面，所述四种拱形横截面各自在不同曲率条件下具有4.1～4.5mm的宽度宽的表面宽度。由此，制造了各自具有条形细丝的外围分段。

(2)制造前体线材

(2-1)分段的放置

包围具有外径为3mm的圆形横截面的中心分段，以同心圆的形式放置上述112个外围分段，使得包含中心分段的所有分段的层数变为10。将放置的分段插入由银制成且具有36mm外径和31mm内径的第一鞘中。

(2-2)拉伸

然后，进行拉伸操作，使得第一鞘具有1.6mm的直径。在拉伸之后，对线材的一部分进行切割以观察横截面中的构造。

(2-3)压延

对所拉伸的线材进一步进行压延操作以制造具有4.2mm宽度和0.23mm厚度的前体线材。对得到的前体线材的一部分进行切割以观察横截面中的构造。

2.前体线材横截面的观察结果

(1)拉伸之后

图10是显示本实施例中拉伸之后线材横截面中的构造的图。从图10能够看出，拉伸之后的线材保持了分段的形状，在保持横截面拱形的状态下以同心圆的形式构造所述分段，且第二鞘未破裂。

(2)压延之后

图11是本实施例中前体线材横截面的显微照片。从图11能够看出，各个细丝具有均匀的厚度。

3.制造氧化物超导线材并测量Jc

然后，在具有8kPa氧分压的加压气氛中于830℃下对前体线材进行热处理20小时。然后，进行中间压延操作，并在具有8kPa氧分压的加压气氛中于830℃下再次热处理30小时。由此，制造了氧化物超导线材。将制造的氧化物超导线材冷却至液氮温度以测量其Jc。将测量的结果示于表I和图15中。

比较例1～4

比较例1～4以蜂巢的形式放置各自具有正六边形横截面的外围分段。在拉伸操作之后，通过与实施例相同的方法进行压延操作以形成前体线材。然后，进行热处理以制造氧化物超导线材。

1.制造氧化物超导线材

1-1.制造外围分段和中心分段

将相同类型的分段用于外围分段和中心分段两者。将与用于实施例中的粉末具有相同组成的粉末装入具有规定直径的第二鞘中以形成细丝。对细丝进行拉伸以制造圆形单丝分段。对比较例1～4分别进行加工使得其具有规定尺寸的正六边形横截面，从而可以对表I中所示的所有分段进行封装。由此制造了外围分段和中心分段。

1-2.制造前体线材

然后，包围一个中心分段以蜂巢的形式放置外围分段，使得所有分段的数目与表I中所示的数目相符。将分段插入与实施例中具有相同尺寸的第一鞘中。进行拉伸操作，使得第一鞘的直径与实施例中相同。在拉伸操作之后，进行压延操作以制造前体线材。对比较例3和4拉伸之后的线材、以及比较例3压延之后的前体线材的横截面进行观察。

2.前体线材横截面的观察结果

(1)拉伸之后

图12和13是分别显示在比较例3和4中拉伸之后线材横截面中的构造的图。从图12和13能够看出，在比较例3和4的情况中，拉伸之后线材的第二鞘的一部分发生破裂而产生架桥(bridging)。

(2)压延之后

图14是比较例3中前体线材的横截面的显微照片。从图14能够看出，在比较例3的情况中，即使在宽度方向上的中心部中，压延之后前体线材的细丝厚度也不均匀。

3.制造氧化物超导线材并测量Jc

然后，在与实施例中使用的条件相同的条件下对比较例1～4的前体线材进行热处理以制造氧化物超导线材。然后，测量其Jc。将测量结果与实施例的测量结果一起示于表I和图15中。

表I

从表I能够看出，与比较例1～4的氧化物超导线材相比，实施例的氧化物超导线材的Jc更高。可将实施例的氧化物超导线材具有如上所述的高Jc的原因归因于下述因素。因为外围分段各自具有拱形横截面，且以同心圆的形式放置，所以当进行直径缩小操作时，在外围分段精确保持同心圆横截面中的构造而不损失其形状的同时，缩小直径。因此，向包围中心部放置的条形细丝的宽度宽的表面施加均匀应力。这种均匀应力的施加提高了氧化物超导体晶体的取向能力。

另外，从表15能够看出，在比较例的情况中，当包含中心分段和外围分段的所有分段的层数超过六时，即使当层数增加时，Jc也不会增加。将这种情况的原因归因于如下事实，在比较例的情况中，由为了缩小直径的加工引起了外围分段之间架桥放置数的增加。相反，在实施例的情况中，因为抑制了架桥的发展，所以Jc明显增大。

如上所述，本发明能够提供具有高Jc的优异的氧化物超导线材。

参考符号列表

2、2’、26a、26b和26c：细丝

3和27：第二鞘

5和28：前体线材

6和29：第一鞘

14：圆形单丝线材

15：六边形单丝线材

16：矩形单丝线材

21：圆形单丝分段

22：六边形单丝分段

23：拱形单丝分段

24：宽度宽的表面

25：侧面

Claims

1.一种氧化物超导线材的前体线材，所述前体线材包含：

(a)由银或银合金制成的第一鞘；

(b)放置在所述第一鞘内部的中心部；和

(c)多个外围分段，所述多个外围分段相互紧靠地放置在所述第一鞘的内部以包围所述中心部；

所述多个外围分段各自作为单丝分段形成，所述单丝分段具有拱形横截面，且包含由氧化物超导体的前体制成且包覆有由银或银合金制成的第二鞘的条形细丝；

以同心圆的形式将所述外围分段放置成多层状，使得所述外围分段的宽度宽的表面包围所述中心部。

2.如权利要求1所述的氧化物超导线材的前体线材，其中在所述中心部中放置单丝分段，所述单丝分段具有圆形或正六边形的横截面，并包含由氧化物超导体的前体制成且包覆有由银或银合金制成的第二鞘的细丝。

3.如权利要求2所述的氧化物超导线材的前体线材，其中在所述中心部中放置七个单丝分段，所述单丝分段各自具有圆形或正六边形的横截面，且各自包含由氧化物超导体的前体制成且包覆有由银或银合金制成的第二鞘的细丝，设置所述七个单丝分段，使得六个单丝分段相互紧靠地放置以包围一个单丝分段。

4.如权利要求1～3中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材，其中所有分段的层数为八以上，所有所述分段由放置在所述中心部中的单个分段或多个分段和以同心圆的形式多层状地放置的所述外围分段构成。

5.如权利要求1～4中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材，其中所述分段的总数为100以上。

6.一种制造权利要求1～5中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材的方法，所述方法包括：

7.如权利要求6所述的制造氧化物超导线材的前体线材的方法，其中所述外围分段制造步骤包括：

(a)圆形单丝分段制造步骤，所述步骤制造具有圆形横截面并包含细丝的圆形单丝分段，所述细丝由氧化物超导体的前体制成且包覆有由银或银合金制成的第二鞘；

(b)压延步骤，所述步骤对在所述圆形单丝分段制造步骤中制造的所述圆形单丝分段进行压延；以及

8.一种氧化物超导线材，通过对权利要求1～5中任一项所述的氧化物超导线材的前体线材进行拉伸，然后对所拉伸的前体线材进行热处理而制得。

9.如权利要求8所述的氧化物超导线材，通过对氧化物超导线材的前体线材进行拉伸使得形成的所述前体线材具有各向同性形状的横截面，然后对所拉伸的前体线材进行热处理而制得。

10.如权利要求8所述的氧化物超导线材，通过对氧化物超导线材的前体线材进行拉伸，然后对所拉伸的前体线材进行压延使得其具有带形形状，然后对所压延的前体线材进行热处理而制得。

11.如权利要求8～10中任一项所述的氧化物超导线材，其为基于Bi的氧化物超导线材。