JP2001335322A - 3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法と3軸配向ビスマス系酸化物超伝導複合体 - Google Patents

3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法と3軸配向ビスマス系酸化物超伝導複合体

Info

Publication number
JP2001335322A
JP2001335322A JP2000152797A JP2000152797A JP2001335322A JP 2001335322 A JP2001335322 A JP 2001335322A JP 2000152797 A JP2000152797 A JP 2000152797A JP 2000152797 A JP2000152797 A JP 2000152797A JP 2001335322 A JP2001335322 A JP 2001335322A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide superconductor
oxide superconducting
composite
triaxially oriented
temperature gradient
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.)
Granted
Application number
JP2000152797A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3548795B2 (ja
Inventor
Akiyoshi Matsumoto
明善 松本
Hitoshi Kitaguchi
仁 北口
Hiroaki Kumakura
浩明 熊倉
Kazumasa Togano
一正 戸叶
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.)
National Institute for Materials Science
Original Assignee
National Institute for Materials Science
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 National Institute for Materials Science filed Critical National Institute for Materials Science
Priority to JP2000152797A priority Critical patent/JP3548795B2/ja
Publication of JP2001335322A publication Critical patent/JP2001335322A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3548795B2 publication Critical patent/JP3548795B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【課題】 酸化物超伝導複合体について、臨界電流密度
に優れた3軸配向組織を非常に簡単なプロセスで実現す
る。 【解決手段】 酸化物超伝導体の前駆体と基材とからな
る複合体を0.5〜10℃/cmの温度勾配を有する炉内におい
て、酸化物超伝導体の前駆体の少なくとも一部を溶融さ
せた後、前記温度勾配を保ちながら徐冷凝固させ、3軸
配向組織を有する3軸配向酸化物超伝導体を形成させ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この出願の発明は、3軸配向
酸化物超伝導複合体の製造方法と3軸配向ビスマス系酸
化物超伝導複合体に関するものである。さらに詳しく
は、この出願の発明は、臨界電流密度に優れた3軸配向
組織を非常に簡単なプロセスで実現する、実用化技術と
して好適な3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法と、
3軸配向組織を有する新しい3軸配向ビスマス系酸化物
超伝導複合体に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化物超伝導体についてはその実用化に
向けて研究開発が進められている。例えば、各種電気機
器、エネルギー貯蔵装置、磁気分離装置、NMR分析機
器、高エネルギー加速器、核融合炉等の超伝導機器に用
いるために、線材化が検討されている。
【0003】一般に、超伝導体にはその特性から大電流
輸送が期待されており、また、超伝導機器の小型化、こ
れにともなう冷却コストの低減等を推進する上でも高臨
界電流密度の実現が必要不可欠となっている。そのため
に、酸化物超伝導体についても配向組織の形成が考えら
れている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これま
でに提供されている酸化物超伝導体の配向組織は、主に
1軸配向組織、特にc軸配向組織であり、酸化物超伝導
体の粒子同士の結合が十分に強固ではないため、得られ
る臨界電流密度はさほど高くない。高臨界電流密度を実
現するためには、c軸ばかりでなく、結晶のab面内にお
いても酸化物超伝導体の結晶粒の向きを揃え、すなわち
3軸配向組織を形成させ、結晶粒間の結合を強力にし、
超伝導電流が流れやすくすることが考えられる。
【0005】現在、3軸配向組織を得る手法として、配
向基板上に酸化物超伝導体を気相法によりエピタキシャ
ル成長させることが提案されている。
【0006】しかしながら、配向基板を用いた酸化物超
伝導体のエピタキシャル成長は、プロセスとして決して
単純でなく、実用化技術としてはコスト面でも問題があ
る。また、いわゆるビスマス系酸化物超伝導体について
は、3軸配向組織を有するものは知られていない。
【0007】この出願の発明は、以上の通りの事情に鑑
みてなされたものであり、実用化技術として好適な3軸
配向酸化物超伝導複合体の製造方法と、3軸配向組織を
有する新しい3軸配向ビスマス系酸化物超伝導複合体を
提供することを目的としている。
【0008】
【課題を解決するための手段】この出願の発明は、上記
の課題を解決するものとして、酸化物超伝導体の前駆体
と基材とからなる複合体を0.5〜10℃/cmの温度勾配を有
する炉内において、酸化物超伝導体の前駆体の少なくと
も一部を溶融させた後、前記温度勾配を保ちながら徐冷
凝固させ、3軸配向組織を有する3軸配向酸化物超伝導
体を形成させることを特徴とする3軸配向酸化物超伝導
複合体の製造方法(請求項1)を提供する。
【0009】この請求項1に係る発明に関し、この出願
の発明は、10℃/時間以下の冷却速度で徐冷凝固させる
こと(請求項2)を好ましい態様として提供する。
【0010】またこの出願の発明は、3軸配向組織を有
するビスマス系酸化物超伝導体と基材の複合体であるこ
とを特徴とする3軸配向ビスマス系酸化物超伝導複合体
(請求項3)を提供する。
【0011】この請求項3に係る発明に関し、この出願
の発明は、一般式Bi2Sr2CaCu2Oxで示されるビスマス系
酸化物超伝導体であること(請求項4)を好ましい態様
として提供する。
【0012】以下、実施例を示しつつ、この出願の発明
の3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法と3軸配向ビ
スマス系酸化物超伝導複合体についてさらに詳しく説明
する。
【0013】
【発明の実施の形態】この出願の発明の3軸配向酸化物
超伝導複合体の製造方法では、上記の通り、酸化物超伝
導体の前駆体と基材とからなる複合体を0.5〜10℃/cmの
温度勾配を有する電気炉内において、酸化物超伝導体の
前駆体の少なくとも一部を溶融させた後、前記温度勾配
を保ちながら徐冷凝固させる。酸化物超伝導体の前駆体
の少なくとも一部を溶融させた後に徐冷凝固するという
溶融−凝固熱処理は、酸化物超伝導体の製造に通常用い
られる熱処理であるが、この溶融−凝固熱処理を0.5〜1
0℃/cmの温度勾配を有する炉内で行うことにより、製造
される酸化物超伝導体は、c軸とともに結晶のab面内に
おいても酸化物超伝導体の結晶粒の向きが揃った3軸配
向組織を有する3軸配向酸化物超伝導体となる。3軸配
向組織を得る手法として、このような熱処理のみという
非常に簡単なプロセスはこれまでに例はなく、実用化技
術として注目される。
【0014】溶融−凝固熱処理を行う炉内の温度勾配
は、上記の通り、0.5〜10℃/cmに限定される。温度勾配
が、0.5℃/cmより小さい、若しくは10℃/cmより大きい
と、3軸配向組織は得られない。炉内の温度勾配は、例
えば図1に示したように、炉として管状炉を用い、管
(1)の外周にヒーター部(2)を配設し、ヒーター部
(2)の加熱を調節して形成することができる。この場
合、試料(3)は、管(1)の内部において0.5〜10℃/
cmの温度勾配が形成された部位に配置することができ
る。
【0015】徐冷凝固の条件としては、0.5〜10℃/cmの
温度勾配を保持することが3軸配向組織を得るために欠
かせないが、十分に高い配向組織を得るためには、冷却
速度を10℃/時間以下とするのが好ましい。冷却速度が1
0℃/時間を超えて速くなると、配向組織の配向度は低下
する傾向が見られる。
【0016】この出願の発明の3軸配向酸化物超伝導複
合体の製造方法は、対象とする酸化物超伝導体の種類を
特に問わない。いわゆるイットリウム系、ビスマス系、
タリウム系等のこれまでに存在が確認されている各種の
酸化物超伝導体と基材の複合体の製造に適用可能であ
る。また、発現させる超伝導相は一種のみであっても、
あるいは二種以上の混在状態とすることも可能である。
【0017】酸化物超伝導体の前駆体とともに使用する
基材の種類についても特に制限はない。銀等の各種のも
のを広く採用することができる。
【0018】この出願の発明の3軸配向ビスマス系酸化
物超伝導複合体は、c軸とともに結晶のab面内において
も酸化物超伝導体の結晶粒の向きが揃った3軸配向組織
を有するビスマス系酸化物超伝導体と基材との複合体で
ある。3軸配向組織のため、ビスマス系酸化物超伝導体
の粒子同士の結合は十分強固であり、例えば後述の実施
例に示すように、10Tの磁場中において40万アンペア/cm
2という高臨界電流密度が得られる。
【0019】この3軸配向ビスマス系酸化物超伝導複合
体は、以上のこの出願の発明の3軸配向酸化物超伝導複
合体の製造方法により製造することができる。配向基板
上にエピタキシャル成長させる手法により3軸配向ビス
マス系酸化物超伝導複合体が製造されたという例は今の
ところ見当たらない。
【0020】なお、この出願の発明の3軸配向酸化物超
伝導複合体の製造方法と3軸配向ビスマス系酸化物超伝
導複合体において、酸化物超伝導体の形態は特に制限さ
れない。線材、テープをはじめ、バルク材も可能であ
る。
【0021】
【実施例】固相反応法により一般式Bi2Sr2CaCu2Oxで示
されるビスマス系酸化物超伝導体(Bi-2212超伝導体)
の前駆体粉末を作製し、この前駆体粉末に有機バインダ
ー、溶媒、及び分散剤を加え、懸濁液(スラリー)とし
た。幅10mm、厚さ50μmの銀テープを基材とし、その片
面を粘着テープでマスクして上記スラリーに浸し、スラ
リーを銀テープに均一に塗布した。十分に乾燥後、マス
クを取り除き、銀テープを長手方向に折り曲げてBi-221
2超伝導体の前駆体を包み込むようにして試料を数個作
製した。
【0022】そのうちのいくつかを、0.5、1.5、10℃/c
mの温度勾配を有する各管状型電気炉内に入れ、100%酸
素雰囲気下で熱処理を行った。熱処理は、まず有機物を
除去するために500℃に2時間保持し、その後、880℃ま
で昇温してBi-2212超伝導体の前駆体を部分溶融状態に
し、上記温度勾配を保って880℃から830℃まで2℃/時
間の冷却速度で徐冷凝固させた。そして、室温まで100
℃/時間の冷却速度で冷却した。
【0023】一方、いくつかの試料は、温度勾配を持た
ない電気炉内で上記と同様の熱処理を行った。
【0024】熱処理後、組織確認のために試料から銀テ
ープを取り除き、Bi-2212超伝導体の組織をX線回折に
より観察した。また、四端子抵抗法により4.2K、10Tの
磁界下で臨界電流密度Jcを測定した。
【0025】図2は、1.5℃/cmの温度勾配を有する炉内
で熱処理した試料の(115)極点図である。図3は、温度
勾配を持たない炉内で熱処理した試料の(115)極点図で
ある。
【0026】1.5℃/cmの温度勾配を有する炉内で熱処理
した試料は、明らかな4回対称性が観測され、3軸配向
していることが確認された。一方、温度勾配を持たない
炉内で熱処理した試料は、通常の1軸配向(c軸配向)
しか確認されなかった。
【0027】Jcについては、1.5℃/cmの温度勾配を有す
る炉内で熱処理した試料では40万アンペア/cm2であった
のに対し、温度勾配を持たない炉内で熱処理した試料は
高々20万アンペア/cm2であった。3軸配向組織によりJc
が向上することが確認された。
【0028】残りの試料については、温度勾配を0.4、1
1℃/cmとした各管状型電気炉内に入れ、上記と同様の熱
処理を行った。温度勾配が0.5、10℃/cmの炉内で熱処理
した試料は、X線回折の結果、3軸配向が確認された
が、温度勾配0.4、11℃/cmの炉内で熱処理した試料は、
いずれも、温度勾配を持たない炉内で熱処理した試料と
同様に、1軸配向(c軸配向)しか確認されなかった。
【0029】また、1.5℃/cmの温度勾配を有する管状型
電気炉内での熱処理において880℃から830℃までの冷却
速度を5、10℃/時間に替えて冷却凝固を行った。そ
の結果、冷却速度が上がるにつれてBi-2212超伝導体の
配向度は下がり、Jcも下がった。さらに冷却速度を上げ
ると、Jcは実用レベルに達しなくなった。
【0030】勿論、この出願の発明は、以上の実施形態
及び実施例により限定されるものではない。酸化物超伝
導体の種類、形態等の細部については様々な態様が可能
であることは言うまでもない。
【0031】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、この出願の発
明により、酸化物超伝導複合体について、臨界電流密度
に優れた3軸配向組織を非常に簡単なプロセスで実現す
ることができ、実用化技術として好適となる。
【0032】また、この出願の発明により、3軸配向組
織を有する全く新しい3軸配向ビスマス系酸化物超伝導
複合体が提供される。この3軸配向ビスマス系酸化物超
伝導複合体は、臨界電流密度が十分高く、線材として、
また、バルク材として各種超伝導機器に応用可能であ
り、超伝導機器の小型化、ひいては冷却コストの低減に
有効となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】温度勾配を有する炉と温度勾配について概略的
に示した図である。
【図2】1.5℃/cmの温度勾配を有する炉内で熱処理した
試料の(115)極点図である。
【図3】温度勾配を持たない炉内で熱処理した試料の(1
15)極点図である。
【符号の説明】
1 管 2 ヒーター部 3 試料
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 戸叶 一正 茨城県つくば市千現1丁目2番1号 科学 技術庁金属材料技術研究所内 Fターム(参考) 4G047 JA03 JB02 JC10 KD09 4G048 AA05 AB01 AC04 AD06 AE05 5G321 AA01 AA05 DB30

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超伝導体の前駆体と基材とからな
    る複合体を0.5〜10℃/cmの温度勾配を有する炉内におい
    て、酸化物超伝導体の前駆体の少なくとも一部を溶融さ
    せた後、前記温度勾配を保ちながら徐冷凝固させ、3軸
    配向組織を有する3軸配向酸化物超伝導体を形成させる
    ことを特徴とする3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 10℃/時間以下の冷却速度で徐冷凝固さ
    せる請求項1記載の3軸配向酸化物超伝導複合体の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 3軸配向組織を有するビスマス系酸化物
    超伝導体と基材の複合体であることを特徴とする3軸配
    向ビスマス系酸化物超伝導複合体。
  4. 【請求項4】 一般式Bi2Sr2CaCu2Oxで示されるビスマ
    ス系酸化物超伝導体である請求項3記載の3軸配向ビス
    マス系酸化物超伝導複合体。
JP2000152797A 2000-05-24 2000-05-24 3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法 Expired - Lifetime JP3548795B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000152797A JP3548795B2 (ja) 2000-05-24 2000-05-24 3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000152797A JP3548795B2 (ja) 2000-05-24 2000-05-24 3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001335322A true JP2001335322A (ja) 2001-12-04
JP3548795B2 JP3548795B2 (ja) 2004-07-28

Family

ID=18658167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000152797A Expired - Lifetime JP3548795B2 (ja) 2000-05-24 2000-05-24 3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3548795B2 (ja)

Also Published As

Publication number Publication date
JP3548795B2 (ja) 2004-07-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Morita et al. Processing and properties of QMG materials
Macmanus‐Driscoll Materials chemistry and thermodynamics of REBa2Cu3O7− x
JP3089294B2 (ja) 超電導テープ材の製造方法
JPH09306256A (ja) バルク酸化物超電導体ならびにその線材及び板の作製方法
Giannini et al. Growth and characterization of Bi2Sr2Ca2Cu3O10 and (Bi, Pb) 2Sr2Ca2Cu3O10− δ single crystals
EP1107324B1 (en) Method of joining oxide superconductors and superconductor members produced by same
JPH05193938A (ja) 酸化物超電導体およびその製造方法
JP3548795B2 (ja) 3軸配向酸化物超伝導複合体の製造方法
JPH05201729A (ja) イットリウム系超伝導体の製造方法
JPH1125771A (ja) 酸化物超電導テープ材とその製造方法
Xu et al. A new seeding approach to the melt texture growth of a large YBCO single domain with diameter above 53 mm
Hults et al. PrBa2Cu3O x Polycrystalline Superconductor Preparation
JP4925639B2 (ja) Re123系酸化物超電導体とその製造方法
JP3854364B2 (ja) REBa2Cu3Ox系超電導体の製造方法
Lo et al. Growth morphology of large YBCO grains fabricated by seeded peritectic solidification:(I) The seeding process
JP2501281B2 (ja) 高臨界電流密度の超伝導体を製造する方法
JPH052933A (ja) 酸化物系超電導線材の製造方法
JPH0687611A (ja) 酸化物系超電導体、その製造方法及び線材
JP4967173B2 (ja) 中空の酸化物超電導体およびその製造方法
JP3174847B2 (ja) 超電導ウィスカーおよびその製造方法
JP2000247795A (ja) Re123系酸化物超電導バルク体の作製方法
Ateş et al. Thermally activated flux dissipation in Ag-added YBa2Cu3O7− x (123) prepared by flame-quench-melt-growth (FQMG) method
JP3524530B2 (ja) 酸化物超伝導体構造体の製造方法及び製造装置
JPH0465395A (ja) 超電導繊維状単結晶およびその製造方法
JP2692614B2 (ja) 新規な組織を有する酸化物超電導体

Legal Events

Date Code Title Description
TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20040323

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 3548795

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

EXPY Cancellation because of completion of term