DE69508208T2

DE69508208T2 - Draht aus supraleitender Verbindung

Info

Publication number: DE69508208T2
Application number: DE69508208T
Authority: DE
Inventors: Naoki Ayai
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-12-20
Filing date: 1995-12-15
Publication date: 1999-11-11
Anticipated expiration: 2015-12-16
Also published as: EP0718898B1; JPH08227621A; DE69508208D1; EP0718898A1

Description

Hintergrund der Erfindung

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Draht aus supraleitender Verbindung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1, und insbesondere betrifft sie einen Draht aus supraleitender Verbindung, der als ein supraleitendes Material für ein starkes Magnetfeld für einen supraleitenden Magneten oder dergleichen dient, der für die Supraleitungsenergiespeicherung, die Kernfusion oder noch eine andere Anwendung verwendet wird.

Beschreibung des Standes der Technik

Von einem Draht, der aus einem Material einer supraleitenden Verbindung wie etwa Nb&sub3;Al, Nb&sub3;Sb oder V&sub3;Ga hergestellt ist, das anders als ein Material einer supraleitenden Legierung wie etwa NbTi für eine Anwendung in einem starken Magnetfeld verwendet werden kann, wird erwartet, daß er ein supraleitendes Material für ein starkes Magnetfeld ist. Unter den vorgenannten Materialien einer supraleitenden Verbindung erwartet man von Nb&sub3;Al, das ein hohes kritisches Magnetfeld und eine hohe kritische Temperatur besitzt, insbesondere, daß es ein fortschrittliches Material für ein starkes Magnetfeld ist.
Was ein Verfahren zum Herstellen eines Drahtes aus einem supraleitendem Nb&sub3;X-Material betrifft, so sind anderer seits Versuche mit verschiedenen Verfahren, wie etwa einem Rohrverfahren, Pulvermetallurgie und einem Biskuitrollenverfahren beispielsweise nach GB-A-2 092 043 gemacht worden. Was ein Verfahren zum Herstellen eines Drahtes aus Nb&sub3;Al betrifft, wird das Biskuitrollenverfahren gegenwärtig als der praktischen Verwendung am nächstliegend angesehen, da Kupferstabilisierung und Implementierung eines Multifilamentzustandes, die für einen praxisnahen Draht unverzichtbar sind, leicht ausführbar sind.
Fig. 10 ist ein Schrittdiagramm, das schematisch ein Verfahren zum Herstellen eines supraleitenden Nb&sub3;Al-Multifilamentdrahtes durch das Biskuitrollenverfahren, beispielsweise nach EP 0 613 192 A1, zeigt.
Nach Fig. 10 werden zuerst ein hochreines Nb-Blech (bzw. dünne Nb-Platte) und ein hochreines Al-Blech durch Schmelzen und Walzen hergestellt. Dann werden das Nb-Blech und das Al-Blech übereinandergelegt und um einen Sauerstofffreien Kupferstab herum aufgerollt, um einen Draht herzustellen (Biskuitrolle). Dann wird dieser Draht in ein Sauerstoff-freies Kupferrohr eingesetzt, dann gezogen, so daß es einen hexagonalen Querschnitt besitzt, und danach auf eine gewünschte Länge geschnitten, wodurch ein hexagonales Segment 100 hergestellt wird. Dann wird eine Vielzahl solcher hexagonalen Segmente 100 in ein Kupferrohr zum Herstellen eines Walzblocks bzw. Barrens eingeladen, der wiederum im Vakuum durch Elektronenstrahlschweißen (EB- Schweißen) abgeschlossen und dann extrudiert wird. Ein auf diese Weise gewonnener Multifilamentdraht wird gezogen, gewünschter Verdrillung, Formung, Verseilung, Isolierung und dergleichen unterzogen, aufgespult und danach wärmebehandelt, um eine supraleitende Phase zu bilden (Nb&sub3;Al-Struktur vom A15-Typ).
In dem wie vorhin beschriebenen konventionellen Biskuitrollenverfahren werden ein Nb-Blech, das aus Nb oder einer Nb enthaltenden Legierung besteht, und ein X-Blech, das aus einem Element X, das eine Supraleitfähigkeit zeigende Verbindung durch Reaktion mit Nb bildet, oder einer das Element X enthaltenden Legierung besteht, in Schleifenwicklung um einen aus Kupfer oder einer Kupferlegierung bestehenden Rundstab gewickelt, um dadurch einen Draht aus supraleitender Verbindung als ein Laminat herzustellen.
In dem konventionellen Biskuitrollenverfahren ist es jedoch schwierig, den Filamentdurchmesser zu verringern, und daraus resultiert nachteilig ein hoher Wechselstromverlust aus einer Fluktuation eines Stroms oder eines externen Magnetfeldes.
Um den Filamentdurchmesser zu verringern, kann die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht werden. Wenn die Verarbeitungsgeschwindigkeit erhöht wird, wird das Laminat jedoch so oft unterbrochen, daß ein langer Draht nicht gewonnen werden kann. Um den Filamentdurchmesser zu verringern, während die Verarbeitungsgeschwindigkeit zum Verhindern einer Unterbrechung niedrig gehalten wird, muß das gerollte Laminat, das durch Aufrollen der Rohstoffbleche hergestellt wird, einen kleinen Durchmesser haben. Zu dem Zweck ist es vorteilhaft, den Durchmesser des Materials, das im Zentrum des gerollten Laminats angeordnet ist, zu minimieren.
In der konventionellen Technik unter Verwendung eines runden Stabes als Kernmaterial ist die Verringerung des Durchmessers des zentralen Stabes aufgrund des hohen Widerstands beim Biegen des Nb-Blechs auf etwa 60 mal der Dicke des Nb-Blechs beschränkt. Wenn der Durchmesser des zentralen Stabs verringert wird, ist die Reibungskraft des Blechs gegen den zentralen Stab so verringert, daß es unmöglich ist, Reibungskraft zu erzielen, die für einen vorgeschriebenen Aufrollvorgang nötig ist. Somit ist eine lange Zeit für den Aufrollschritt erforderlich.

Kurzfassung der Erfindung

Folglich ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Struktur eines Drahtes aus supraleitender Verbindung bereitzustellen, die ein gerolltes Laminat leicht aufrollen kann, während die Verarbeitungszeit verringert wird.
Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Struktur eines Drahtes aus supraleitender Verbindung bereitzustellen, die den Durchmesser eines im Zentrum eines gerollten Laminats angeordneten Stabkörpers weiter verringern kann.
Diese Aufgaben werden durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst.
Ein Draht aus supraleitender Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung umfaßt einen Stabkörper und ein gerolltes Laminat. Der Stabkörper hat eine äußere Umfangsoberfläche. Das gerollte Laminat wird durch Übereinanderlegen eines ersten und eines zweiten Blechs um die äußere Umfangsoberfläche des Stabkörpers und Aufwickeln derselben gebildet. Das erste Blech besteht aus wenigstens einem Material, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Nb-Metall und einer Nb enthaltenden Legierung besteht. Das zweite Blech besteht wenigstens aus einem Material, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Element X, das eine Supraleitfähigkeit zeigende Verbindung durch Reaktion mit Nb bildet, und einer das Element X enthaltenden Legierung besteht. Der Stabkörper hält einen Endabschnitt von wenigstens einem Blech, das aus einer aus dem ersten und dem zweiten Blech bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Zusätzlich wird der Stabkörper aus einem ersten und einem zweiten Stabkörper mit halbkreisförmigen Querschnitten gebildet. Ein Endabschnitt von wenigstens einem Blech und der erste und der zweite Stabkörper werden so miteinander kombiniert, daß die Querschnitte des ersten und des zweiten Stabkörpers, die den Endabschnitt von wenigstens einem Blech halten, eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt definieren.
Vorzugsweise können die Endabschnitte des ersten und des zweiten Blechs zwischen dem ersten und dem zweiten Stabkörper gehalten werden.
Vorzugsweise können der Stabkörper und wenigstens ein Blech direkt oder indirekt durch Klemmkraft einer Schraube aneinander befestigt sein.
Vorzugsweise ist das Element X ein Element, das aus einer aus Sn und Al bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Vorzugsweise besteht der Stabkörper aus einem Material, das aus einer aus Kupfer und einer Kupferlegierung bestehenden Gruppe ausgewählt wird.
Vorzugsweise wird das erste Blech so aufgerollt, daß es in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des Stabkörpers ist, während das zweite Blech aufgerollt wird, während es über dem ersten Blech angeordnet ist.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfaßt der Draht aus supraleitender Verbindung nach der vorliegenden Erfindung den die vorgenannte Struktur besitzenden Stabkörper, das gerollte Laminat und eine stabilisierende Materialschicht, die so angeordnet ist, daß sie das gerollte Laminat umschließt.
In der vorgenannten Ausführungsform besteht der Stabkörper vorzugsweise aus Kupfer oder einer Kupferlegierung, das Element X ist Sn oder Al und die stabilisierende Mate rialschicht besteht aus Kupfer oder einer Kupferlegierung. Das erste Blech wird so aufgerollt, daß es in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des Stabkörpers und der stabilisierenden Materialschicht als eine Diffusionsbarriereschicht zum Unterdrücken der Diffusion des Elements X in die stabilisierende Materialschicht steht.
In dem Draht aus supraleitender Verbindung gemäß der vorliegenden Erfindung werden zwei oder mehrere Stabkörper als das Zentrum des gerollten Laminats angewendet. Ein Endabschnitt des ersten Nb enthaltenden Blechs oder des zweiten das Element X enthaltenden Blechs oder die Endabschnitte beider Bleche werden zwischen den zwei oder mehreren Stabkörpern gehalten, so daß das erste und das zweite Blech aufgerollt werden, während sie übereinander angeordnet sind. Auf diese Weise kann der Endabschnitt (können die Endabschnitte) des Blechs (der Bleche) festsitzend am Stabkörper (an den Stabkörpern) befestigt werden. Folglich kann das gerollte Laminat leicht aufgerollt werden, und die Bearbeitungszeit kann deshalb auch verringert werden.
Der Endabschnitt (die Endabschnitte) des Blechs (der Bleche) kann (können) so festsitzend an dem Stabkörper (an den Stabkörpern) befestigt werden, daß der Aufrollvorgang sogar dann leicht ausgeführt werden kann, wenn die Reibungskraft zwischen dem Blech (den Blechen) und dem Stabkörper (den Stabkörpern) aufgrund der Verringerung im Durchmesser des Stabkörpers (der Stabkörper) verringert ist. Mit anderen Worten, es ist möglich, den Durchmesser (die Durchmesser) des Stabkörpers (der Stabkörper), der (die) im Zentrum des gerollten Laminats angeordnet ist (sind), im Vergleich zum Stand der Technik zu verringern. Auf diese Weise kann der Filamentdurchmesser so verringert werden, daß eine Verringerung des Wechselstromverlusts erzielt werden kann. Ferner kann die von der Diffusionsbarriereschicht für das Unterdrücken der Diffusion des Elements X in die stabilisierende Materialschicht in dem Fila ment eingenommene Rate verringert werden. Folglich wird die kritische Stromdichte in Abschnitten, die die Kupferabschnitte ausschließen, erhöht.
Ferner ist es möglich, die Diffusionsbarriereschicht für das Unterdrücken wechselseitiger Diffusion zwischen dem Material, das den (die) Stabkörper bildet, und dem Element X, das das zweite Blech bildet, durch das erste Blech einer vorgeschriebenen Dicke zu bilden, durch ein Aufrollen des ersten Nb enthaltenden Blechs, so daß es in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche (den äußeren Umfangsoberflächen) des (der) Stabkörper steht.
Wenn das erste Blech aufgerollt wird, so daß es in Kontakt mit der stabilisierenden Materialschicht steht, ist es möglich, die Diffusionsbarriereschicht für das Unterdrücken wechselseitiger Diffusion zwischen Kupfer, das die stabilisierende Materialschicht bildet, und dem Element X, das das zweite Blech bildet, durch das eine vorgeschriebene Dicke besitzende erste Blech zu bilden.
Die vorhergehenden und andere Aufgaben, Merkmale, Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung der vorliegenden Erfindung deutlicher werden, wenn sie in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen gelesen wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht, die die Beziehung in der Anordnung zwischen einem Kupferstab und entsprechenden Blechen für die Bildung eines Drahtes gemäß einer Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 2 ist eine Schnittansicht, die ein hexagonales Einzelfilamentsegment gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 3 ist eine Schnittansicht, die ein gerolltes Laminat gemäß der Ausführungsform 1 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 4 ist eine schematische Schnittansicht, die einen Multifilamentdraht gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 5 ist eine perspektivische Ansicht, die die Beziehung in der Anordnung zwischen einem Kupferstab und entsprechenden Blechen für die Bildung eines Drahtes gemäß einer Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 6 ist eine Schnittansicht, die ein hexagonales Einzelfilamentsegment gemäß der Ausführungsform 2 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 7 ist eine perspektivische Ansicht, die die Beziehung in der Anordnung zwischen einem Kupferstab und entsprechenden Blechen für die Bildung eines Drahtes gemäß einer Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 8 ist eine Schnittansicht, die ein hexagonales Einzelfilamentsegment gemäß der Ausführungsform 3 der vorliegenden Erfindung zeigt;
Fig. 9 ist eine perspektivische Ansicht, die die Beziehung in der Anordnung zwischen einem Kupferstab und entsprechenden Blechen für die Bildung eines Drahtes gemäß einer Ausführungsform 4 der vorliegenden Erfindung zeigt; und
Fig. 10 ist ein Schrittdiagramm, das schematisch ein conventionelles Verfahren zum Herstellen eines supraleiten den Nb&sub3;Al-Multifilamentdraht durch ein Biskuitrollenverfahren zeigt.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen

Ausführungsform 1

Wie in Fig. 1 gezeigt, wird ein Kupferstab 1, der im Zentrum eines gerollten Laminats angeordnet ist, durch zwei Kupferstäbe 11 und 12 mit halbkreisförmigen Querschnitten gebildet. Ein Endabschnitt eines Nb-Blechs 2 wird zwischen den zwei Kupferstäben 11 und 12 gehalten. Ein Al-Blech 3 ist auf dem Nb-Blech 2 angeordnet. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Länge des aufzurollenden Al-Blechs 3 kleiner als die des Nb-Blechs 2. Das Nb-Blech 2 und das Al- Blech 3 werden in einer solchen Anordnung übereinander angeordnet und um die äußere Umfangsoberfläche des Kupferstabes 1 aufgerollt.
Fig. 3 zeigt einen Querschnitt eines durch Aufrollverarbeitung gewonnenen supraleitenden Drahtes. Wie in Fig. 3 gezeigt, umfaßt ein gerolltes Laminat 110 einen gestapelten Abschnitt 50 und Diffusionsbarriereschichten 51 und 52. Der gestapelte Abschnitt 50 wird von dem Nb-Blech 2 und dem Al- Blech 3 gebildet, die aufgerollt werden, während sie übereinander angeordnet sind. Die Diffusionsbarriereschicht 51 wird durch Multiplex-Rollen des Nb-Blechs 2 gebildet, um wechselseitige Diffusion von Kupfer, das in dem Kupferstab 1 enthalten ist, und Al, das das Al-Blech 3 bildet, zu unterdrücken. Die andere Diffusionsbarriereschicht 52 wird durch Multiplex-Rollen des Nb-Blechs 2 für die Unterdrückung wechselseitiger Diffusion von Kupfer, das in einem auf seiner Außenseite angeordneten Abschnitt enthalten ist, und Al, das das Al-Blech 3 bildet, gebildet. Um solche Diffusionsbarriereschichten 51 und 52 mit dem Nb-Blech 2 zu bil den, wird das Nb-Blech 2 so angeordnet, daß seine Länge größer ist als die des Al-Blechs 3 in Fig. 1.
Das gerollte Laminat 110, das durch die vorgenannte Aufrollverarbeitung gebildet wird, wird gezogen, nachdem sein äußerer Umfangsabschnitt mit einem Kupfermaterial 4 beschichtet ist. Dann wird ein Draht in vorgeschriebenen Dimensionen gebildet, so daß er einen hexagonalen äußeren Querschnitt besitzt. Fig. 2 zeigt einen auf diese Weise erhaltenen Schnitt. Ein hexagonales Einzelfilamentsegment 100 wird wie in Fig. 2 gezeigt gebildet.
Eine Anzahl von solchen hexagonalen Einzelfilamentsegmenten 100 werden gebündelt, in einer Kupfermatrix angeordnet und einem Ziehvorgang unterzogen, wodurch ein Multifilamentdraht gebildet wird. Fig. 4 zeigt einen auf die vorgenannte Weise erhaltenen Multifilamentdraht 1000. In diesem Multifilamentdraht 1000 sind eine Anzahl von hexagonalen Einzelfilamentsegmenten 100 in einer Kupfermatrix 200 angeordnet.
Gemäß Fig. 4 entsprechen schraffierte Abschnitte Filamenten.
Somit ist es möglich, den Endabschnitt des Nb-Blechs 2 an dem Stab 1 festsitzend zu befestigen, indem dasselbe zwischen den zwei Kupferstäben 11 und 12 gehalten wird und das Nb-Blech 2 und das Al-Blech 3 aufgerollt werden. Deshalb kann das gerollte Laminat 110 leicht aufgerollt werden, und die für eine solche Aufrollverarbeitung erforderliche Zeit kann auch verringert werden.
Ferner kann der Durchmesser des Kupferstabs 1, der im Zentrum des gerollten Laminats 110 angeordnet ist, verringert werden. Somit können die Außendurchmesser der Filamente (schraffierte Abschnitte in Fig. 4) in dem in Fig. 4 gezeigten Multifilamentdraht 1000 verkleinert werden, wo durch eine Verringerung des Wechselstromverlusts erreicht werden kann.
Ferner wird die durch die Diffusionsbarriereschichten für die Unterdrückung der Diffusion von Al in das im Zentrum und dem äußeren Umfangsabschnitt eines jeden Filaments angeordneten stabilisierenden Kupfers besetzte Rate verringert. Folglich wird die kritische Stromdichte in Abschnitten, die die Kupferabschnitte ausschließen, vergrößert.

Ausführungsform 2

Wie in Fig. 5 gezeigt, umfaßt ein Kupferstab 1 zwei Kupferstäbe 11 und 12 mit halbkreisförmigen Querschnitten. Einzelne Endabschnitte eines Nb-Blechs 2 und eines Al- Blechs 3 werden zwischen den zwei Kupferstäben 11 und 12 gehalten. Das Al-Blech 3 ist über dem Nb-Blech 2 angeordnet. Die Länge des aufzurollenden Nb-Blechs 2 ist größer als die des Al-Blechs 3.
Das Nb-Blech 2 und das Al-Blech 3, die in der vorgenannten Weise angeordnet sind, werden übereinander angeordnet und um die äußere Umfangsoberfläche des Kupferstabs 1 herum aufgerollt, wodurch ein in Fig. 6 gezeigtes hexagonales Einzelfilamentsegment 100 erhalten werden kann. Der andere Endabschnitt des Nb-Blechs 2, der sich über das Al- Blech 3 hinaus erstreckt, bildet eine Diffusionsbarriereschicht 52 auf dem äußeren Umfangsabschnitt des gerollten Laminats. Ein Kupfermaterial 4 ist um die Diffusionsbarriereschicht 52 herum angeordnet, und sein äußerer Umfangsschnitt wird in einer hexagonalen Gestalt gebildet.
Ähnlich wie bei der Ausführungsform 1 kann der in Fig. 4 gezeigte Multifilamentdraht 1000 aus einer Anzahl von in Fig. 6 gezeigten hexagonalen Einzelfilamentsegmenten 100 hergestellt werden. Eine Funktion und eine Wirkung, die ähnlich denjenigen der Ausführungsform 1 sind, können auch in der Ausführungsform 2 erzielt werden.

Ausführungsform 3

Wie in Fig. 7 gezeigt, umfaßt ein Kupferstab 1 zwei Kupferstäbe 11 und 12 mit halbkreisförmigen Querschnitten. Einzelne Endabschnitte eines Nb-Blechs 2 und eines Al- Blechs 3 werden zwischen den zwei Kupferstäben 11 gehalten. Die Längen des Nb-Blechs 2 und des Al-Blechs 3, die aufgerollt werden sollen, sind im wesentlichen identisch.
Das Nb-Blech 2 und das Al-Blech 3, die in der vorgenannten Weise angeordnet sind, werden übereinander angeordnet und um die äußere Umfangsoberfläche des Kupferstabes 1 aufgerollt, wodurch ein in Fig. 8 gezeigtes hexagonales Einzelfilament-Segment 100 gebildet werden kann. Nach der Ausführungsform 3 ist die Länge des aufzurollenden Nb- Blechs 2 im wesentlichen identisch der des Al-Blechs 3, und daher werden keine Diffusionsbarriereschichten auf dem zentralen Abschnitt und dem äußeren Umfangsabschnitt des gerollten Laminats gebildet.
Ähnlich der Ausführungsform 1 kann der in Fig. 4 gezeigte Multifilamentdraht 1000 aus einer Anzahl von solchen hexagonalen Einzelfilament-Segmenten 100 hergestellt werden. Eine Funktion und eine Wirkung, die ähnlich denjenigen der Ausführungsform 1 sind, können auch in der Ausführungsform 3 erzielt werden.
Ähnlich der Ausführungsform 1 kann der in Fig. 4 gezeigte Multifilamentdraht 1000 aus einer Anzahl von solchen hexagonalen Einzelfilament-Segmenten 100 hergestellt werden. Eine Funktion und eine Wirkung, die ähnlich denjenigen der Ausführungsform 1 sind, können auch erzielt werden.

Ausführungsform 4

Wie in Fig. 9 gezeigt, umfaßt ein Kupferstab 1 zwei Kupferstäbe 11 und 12 mit halbkreisförmigen Querschnitten. Ein Endabschnitt des Nb-Blechs 2 wird zwischen den zwei Kupferstäben 11 und 12 gehalten. Schraubenbohrungen 14 und 16 werden in beiden Endabschnitten der zwei Kupferstäbe 11 und 12 entsprechend gebildet. Andererseits wird das Nb- Blech 2 auch mit Durchgangslöchern ausgestattet, so daß sie sich mit den Bohrungen 14 und 16 überdecken. Schrauben 15 und 17 werden in die Schraubenbohrungen 14 und 16 entsprechend eingeschraubt. Somit wird der Endabschnitt des Nb- Blechs 2 am Kupferstab 1 befestigt. Für die Bildung eines gerollten Laminats können das Nb-Blech, das in der vorgenannten Weise angeordnet ist, und ein Al-Blech 3 übereinander angeordnet und um die äußere Umfangsoberfläche des Kupferstabs 1 aufgerollt werden.
Auch in der vorgenannten Ausführungsform 4 können Funktionen und Wirkungen ähnlich denjenigen der Ausführungsform 1 erzielt werden. Insbesondere kann eine stärkere Befestigungskraft erzielt werden, in dem man Schrauben und Schraubenbohrungen als Mittel zum Fixieren des Endabschnitts des Blechs am Kupferstab anwendet, wodurch das gerollte Laminat weiterhin leicht aufgerollt werden kann.

Beispiele

Als Beispiel 1 der vorliegenden Erfindung wurden ein Nb-Blech 2 und ein Al-Blech 3 entlang zweier Kupferstäbe 11 und 12 mit halbkreisförmigen Querschnitten, die als Kernmaterialien dienen, aufgerollt, um ein gerolltes Laminat gemäß der in Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsform 1 zu bilden. Zur gleichen Zeit wurde der Durchmesser eines run den Stabes, der durch Verbinden der beiden Kupferstäbe 11 und 12 miteinander gebildet wurde, so festgesetzt, daß er 20 Mal die Dicke des Nb-Blechs 2 betrug. Ferner wurden die Diffusionsbarriereschichten 51 und 52 mit vorgeschriebenen Dicken auf dem zentralen Abschnitt und dem äußeren Umfangsabschnitt des gerollten Laminats, die in Kontakt mit Kupferabschnitten waren, gebildet, um eine wechselseitige Diffusion von Al und Kupfer zu unterdrücken.
Als Beispiel 2 wurde ferner der Durchmesser eines runden Stabes, der durch Verbinden zweier Kupferstäbe miteinander gebildet wurde, so festgesetzt, daß er 10 Mal die Dicke eines Nb-Blechs betrug, in einer Struktur ähnlich derjenigen von Beispiel 1.
Als Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden zum Bilden gerollter Laminate andererseits Nb-Bleche und Al-Bleche entlang einzelner Kupferstäbe mit kreisförmigen Querschnitten, die als Kernmaterialien dienten, aufgerollt. Der Durchmesser des Kupferstabes wurde so festgesetzt, daß er 20 Mal die Dicke des Nb-Blechs im Vergleichsbeispiel 1 ähnlich dem Beispiel 1 war, während der Durchmesser des Kupferstabes so festgesetzt wurde, daß er 60 Mal die Dicke des Nb-Blechs im Vergleichsbeispiel 2 betrug. Diese Vergleichsbeispiele 1 und 2 wurden auch mit Diffusionsbarriereschichten der gleichen Dicken wie jene der Beispiele ausgestattet.
Tabelle 1 zeigt die Möglichkeit/Unmöglichkeit der Aufrollverarbeitung in den Beispielen und den Vergleichsbeispielen. Nach Tabelle 1 zeigt "[Zentraldurchmesser]/[Nb- Blech-Dicke]" das Verhältnis des Durchmessers des durch Verbinden zweier Kupferstäbe miteinander gebildeten runden Stabes oder desjenigen eines Kupferstabes zur Dicke des Nb- Blechs. Tabelle 1
Wie in Tabelle 1 gezeigt, war eine Aufrollverarbeitung der gerollten Laminate in den Beispielen 1 und 2 und dem Vergleichsbeispiel 2 möglich, und war unmöglich im Vergleichsbeispiel 1. Andererseits war es unmöglich, den Kupferstab, der als Kernmaterial verwendet wurde, zu nuten. Im Hinblick auf die Fertigung des Kernmaterials versteht es sich somit, daß die Herstellung von zwei Kupferstäben mit halbkreisförmigen Querschnitten vorteilhafter ist als ein Nuten des Kupferstabs. Während die Stäbe mit halbkreisförmigen Querschnitten durch einen Schritt des Rollens oder Ziehens bei niedrigen Kosten gefertigt werden können, erfordert ein Nuten des Stabes Fräsarbeit mit einer Geräteausrüstung und Technik höherer Stufen, und damit werden die Fertigungskosten erhöht.
Die in den Beispielen 1 und 2 und dem Vergleichsbeispiel 2 erhaltenen gerollten Laminate wurden gezogen, nachdem ihr äußerer Umfangsabschnitt mit Kupfermaterialien überzogen und so geformt ist, daß er hexagonale äußere Umfangsoberflächen besitzt. Auf diese Weise erhielt man in jedem der Beispiele und dem Vergleichsbeispiel ein zum Beispiel in Fig. 2 gezeigtes hexagonales Einzelfilament-Segment 100. Etwa 200 solche hexagonale Einzelfilament-Segmente 100 wurden gebündelt und gezogen, um einen Multifilamentdraht von 0,8 mm Durchmesser zu bilden. Ein Beispiel eines solchen Multifilamentdrahts ist in Fig. 4 gezeigt.
In diesem Fall hatten die Filamente (schraffierte Abschnitte in Fig. 4) äußere Durchmesser von 34 um im Beispiel 1, 33,5 um im Beispiel 2 und 42 um im Vergleichsbeispiel 2. Wie in Tabelle 1 gezeigt, war es möglich, die Verhältnisse (Querschnittsflächenverhältnisse) von [Diffusionsbarrierenfläche]/[Filamentfläche] auf 23% in Beispiel 1 und auf 20% in Beispiel 2 im Vergleich mit dem Vergleichsbeispiel 2 zu verringern.
Eine vorgeschriebene Wärmebehandlung wurde an diesen Multifilamentdrähten durchgeführt, um supraleitende Phasen aus Nb&sub3;Al zu bilden. Was die wärmebehandelten Multifilamentdrähte betrifft, wurden kritische Stromdichten unter einem Magnetfeld von 12 T und einer Temperatur von 4,2 K gemessen. Demzufolge erzielte Beispiel 1 kritische Stromdichten von 500 A/mm², während die kritische Stromdichte des Vergleichsbeispiel 2 390 A/mm² war. Beispiel 2 erzielte eine höhere kritische Stromdichte von 540 A/m². Somit kann gemäß dem erfindungsgemäßen supraleitenden Draht der Durchmesser des Kernmaterials verglichen mit dem Stand der Technik verringert werden, wodurch die kritische Stromdichte verbessert werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung im Detail beschrieben und illustriert worden ist, versteht es sich klarerweise, daß dasselbe nur zur Verdeutlichung und beispielhaft geschieht und nicht als Beschränkung aufgefaßt werden darf, da der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung nur durch die beigefügten Ansprüche beschränkt wird.

Claims

1. Draht aus supraleitender Verbindung, mit:

einem Stabkörper mit einer äußeren Umfangsoberfläche;

und einem aufgewickelten Laminat, das durch Aufeinanderlegen einer ersten dünnen Platte, die aus wenigstens einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Nb-Metall und einer Nb enthaltenden Legierung besteht, und einer zweiten dünnen Platte, die aus wenigstens einem Material besteht, das aus einer Gruppe ausgewählt wird, die aus einem Element X, das eine Supraleitfähigkeit zeigende Verbindung durch Reaktion mit dem Nb bildet, und einer das Element X enthaltenden Legierung besteht, um die äußere Umfangsoberfläche des Stabkörpers herum und Aufwickeln derselben gebildet wird,

wobei der Stabkörper einen Endabschnitt von wenigstens einer aus einer aus der ersten dünnen Platte (2) und der zweiten dünnen Platte (3) bestehenden Gruppe ausgewählten dünnen Platte hält,

dadurch gekennzeichnet, daß

der Stabkörper (1) aus ersten und zweiten Stabkörpern (11) und (12) gebildet wird, die halbkreisförmige Querschnitte besitzen, wobei der Endabschnitt der wenigstens einen dünnen Platte und die ersten und zweiten Stabkörper so mit einander verbunden werden, daß die Querschnitte der ersten und zweiten Stabkörper, die den Endabschnitt der wenigstens einen dünnen Platte halten, eine im wesentlichen kreisförmige Gestalt definieren.

2. Draht aus supraleitender Verbindung nach Anspruch 1, worin Endabschnitte der ersten dünnen Platte (2) und der zweiten dünnen Platte (3) zwischen den ersten und zweiten Stabkörpern (11) und (12) gehalten werden.

3. Draht aus supraleitender Verbindung nach Anspruch 1 oder 2, worin der Stabkörper (1) und die wenigstens eine dünne Platte direkt oder indirekt durch Klemmkraft einer Schraube aneinander befestigt sind.

4. Draht aus supraleitender Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, worin das Element X ein aus einer aus Sn und Al bestehenden Gruppe ausgewähltes Element ist.

5. Draht aus supraleitender Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, worin der Stabkörper (1) aus einem aus einer aus Kupfer und einer Kupferlegierung bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht.

6. Draht aus supraleitender Verbindung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, worin die erste dünne Platte (2) so aufgewickelt wird, daß sie in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des Stabkörpers steht, wobei die zweite dünne Platte (3) aufgewickelt wird, während sie auf die erste dünne Platte (2) gelegt wird.

7. Draht aus supraleitender Verbindung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine stabilisierende Materialschicht (4), die so angeordnet wird, daß sie das aufgewickelte Laminat umschließt.

8. Draht aus supraleitender Verbindung nach Anspruch 7, worin der Stabkörper (1) aus einem aus einer aus Kupfer und einer Kupferlegierung bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht, das Element X ein aus einer aus Sn und Al bestehenden Gruppe ausgewähltes Element ist, und die stabilisierende Materialschicht (4) aus einem aus einer aus Kupfer und einer Kupferlegierung bestehenden Gruppe ausgewählten Material besteht, wobei die erste dünne Platte (2) so aufgewickelt wird, daß sie in Kontakt mit der äußeren Umfangsoberfläche des Stabkörpers (1) und der stabilisierenden Materialschicht (4) steht.