JP2002540295A - 合金材料 - Google Patents

合金材料

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JP2002540295A
JP2002540295A JP2000608807A JP2000608807A JP2002540295A JP 2002540295 A JP2002540295 A JP 2002540295A JP 2000608807 A JP2000608807 A JP 2000608807A JP 2000608807 A JP2000608807 A JP 2000608807A JP 2002540295 A JP2002540295 A JP 2002540295A
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ジー． フリッツマイヤー、レスリー
レオ ハンス シーム、コーネリス
ディ． トンプソン、エリオット
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American Superconductor Corp
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、等方晶構造の基体を有する合金に関する。合金は、２つの異なる金属を含有する。合金は超伝導体の基板として使用可能である。随意に、基板と超伝導体との間に１つ以上のバッファ層を設けることが可能である。合金は、合金の圧延、及びアニールを含むプロセスを使用して作製可能である。合金は、その比較的大部分の体積パーセントが等方晶構造を備えたグレインから形成される。図は等方晶構造合金基体を形成する方法を示すブロック図である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 （背景） 本発明は、超伝導体の基体に使用可能な合金、このような基体を有する超伝導
体、並びにこれらの合金及び超伝導体の製造方法に関する。
【０００２】 酸化物超伝導体を含む超伝導体は、様々な用途に使用されている。超伝導体の
中には、限定された機械的強度を示すものがある。多くの場合において、超伝導
体の機械的強度は、超伝導体材料層及び基体層からなる多層の製品を形成するこ
とにより増強可能であるが、この基体は所定の特性を有する必要がある。
【０００３】 基体が超伝導体の臨界温度以下において強磁性を有しないように、基体は低い
キュリー温度を有する必要がある。さらに、基体内の化学種は超伝導体材料層内
に拡散可能であってはならず、基体の熱膨張係数は超伝導体材料とほぼ同じであ
るか、若干高くなければならない。さらに、基体が酸化物超伝導体に使用される
場合、基体材料は比較的酸化に耐性を有する必要がある。
【０００４】 ＹＢａ2Ｃｕ3Ｏx（ＹＢＣＯ）のようないくつかの材料においては、材料の超
伝導体としての役割を果たす能力は、材料の結晶配向に依存する。これらの超伝
導体においては、材料が超伝導体の役割を果たすことを可能にさせる結晶配向を
基体が有する必要がある。多くの場合において、基体が２軸構造表面を有すると
きは、これらの材料に良好な超伝導特性が観察される。２軸構造の一種は、立方
体の面が表面に平行であるように格子が配向されている等方晶構造である。さら
に、各クリスタライト中の等方晶の端部は、全ての隣接するクリスタライトの等
方晶の端部に平行である。等方晶構造表面の例には（ｌ００）［００ｌ］面や（
ｌ００）［０ｌ１］面が含まれ、２軸構造表面の例は、（１１３）［２１１］面
である。
【０００５】 いくつかの基体はこれら全ての要件を容易に満たさないため、基体と超伝導体
層との間に１つ以上のバッファ層を設けることが可能である。バッファ層は、酸
化に対して比較的耐性を有し、基体と超伝導体層の間における化学種の拡散を減
少させることが可能である。さらにバッファ層は、超伝導体材料と良好に適合す
る、熱膨張係数、及び結晶配向を有することが可能である。
【０００６】 バッファ層は一般にエピタキシーを使用して形成される。エピタキシャル層は
材料層であり、エピタキシャル層を成長させる表面の格子構造によって材料層の
結晶配向が決定されるように、ある表面上に成長される。例えば、基体層の表面
上に成長されたエピタキシャルバッファ層においては、エピタキシャル層の結晶
配向は、基体層表面の格子構造によって決定される。エピタキシャルバッファ層
を成長させるために使用される技術には、化学気相成長法や物理的気相成長法が
含まれる。
【０００７】 銅やニッケルのようないくつかの純金属は、最初に金属を圧延し、次に、金属
をアニールすることからなるプロセスにより、望ましい結晶配向（例えば２軸構
造、又は等方晶構造）を有するように製造可能である。しかし、これらの純金属
は、基体としては不適当な特定の特性を示してもよい。例えば、ニッケルは比較
的高いキュリー温度を有し、銅は比較的容易に酸化する。
【０００８】 結晶配向した合金の超伝導体のための基体を設ける試みがなされてきた。これ
らの基体は、まず金属を圧延し、アニールした後、合金を形成するべくこの純金
属に異なる金属を拡散させることにより形成された。これは均一でない合金を生
じることがある。
【０００９】 （要約） 本発明は、超伝導体の基体に使用可能な合金、このような基体を有する超伝導
体、並びにこれらの合金及び超伝導体の製造方法に関する。合金は、良好な耐酸
化性、低いキュリー温度、良好な均一性、及び／又は良好な表面構造を含む様々
な利点を示すことが可能である。
【００１０】 一実施形態において、本発明はニッケル及びクロムを含有するほぼ均一な合金
を特色とする。合金は等方晶構造表面を有する。合金の少なくとも約６５体積パ
ーセントが等方晶構造を有する。合金は、合金を圧延し、次に、アニールするこ
とからなる方法により製造可能である。
【００１１】 他の実施形態において、本発明は、基体及び１つの層を有する製品を特色とす
る。基体は、ニッケル及びクロムを含有する実質的に均一な合金から形成される
。合金は等方晶構造表面を有し、１つの層は等方晶構造表面に支持される。合金
は、合金を圧延し、次に、アニールすることからなる方法により製造可能である
。
【００１２】 合金は、約８０Ｋ未満（例えば、約４０Ｋ未満、或いは約２０Ｋ未満）のキュ
リー温度を有する。 合金は均一な合金であることが可能である。 合金は、酸化に対して比較的耐性を有する。 合金は、２軸構造、又は等方晶構造の表面を有することが可能である。 合金の比較的大きな体積パーセントが等方晶構造であることが可能である。
【００１３】 （詳細な説明） 本発明は、超伝導体のために基体として使用可能な合金に関する。合金は等方
晶構造表面を有し、第１の金属、及び第１の金属と異なる第２の金属を含有して
いる。合金は追加の金属を含むことも、第１及び第２の金属のみを含む（即ち、
あらゆる他の金属を微量に含む以外は含まない）こともある。
【００１４】 第１及び第２の金属が選択されることが可能な金属の例には、銅、ニッケル、
クロム、バナジウム、アルミニウム、銀、鉄、パラジウム、モリブデン、金及び
亜鉛が含まれる。
【００１５】 一般に、合金は、約５〜４５ａｔ％（例えば約１０〜４０ａｔ％）の第１の金
属を含有している。 一実施形態において、合金は第１の金属としてクロムを、第２の金属としてニ
ッケルを含む。クロムの量が少なすぎる場合は、合金のキュリー温度は高すぎる
ため、超伝導体の基体として使用することができないことがある。しかし、クロ
ムの量が多すぎる場合、合金は２軸構造、又は等方晶構造の表面を形成すること
不可能となることがある。合金は、ニッケル、及び約２０ａｔ％未満のクロム（
例えば、約５〜１８ａｔ％、或いは約１０〜１５ａｔ％）を含有する。
【００１６】 他の実施形態において、合金は第１の金属としてニッケルを、第２の金属とし
て銅を含む。銅の量が少なすぎる場合は、合金のキュリー温度が高くなりすぎる
ことがある。しかし、銅の量が多すぎる場合、超伝導体材料との良好な格子の一
致がないことがある。合金は、ニッケル、及び約５〜４５ａｔ％の銅（例えば約
１０〜４０ａｔ％の銅、或いは約２５〜３５ａｔ％の銅）を含有している。合金
は２軸構造表面（例えば、（１１３）［２１１］面）を有することが望ましく、
さらには等方晶構造（例えば、（１００）［００１］面、或いは（１００）［０
１１］面）を有することが望ましい。
【００１７】 いくつかの超伝導体（例えばＹＢＣＯ）においては、臨界電流密度は、結晶粒
界角度に依存することがある。例えば、２軸構造、又は等方晶構造のグレインと
高角度結晶粒界を有するグレインの内部、及び／又はグレインを横切る狭い領域
である、焼鈍双晶の存在は、低電流移動に帰着することがある。焼鈍双晶が存在
する領域は、超伝導電流に対して有効に閉じていることが可能である。
【００１８】 焼鈍双晶の影響を最小限にするために、Ｘ線回折極点図を使用して測定したと
きに、少なくとも約６５体積パーセント（例えば、少なくとも約８０体積パーセ
ント、或いは少なくとも約８５体積パーセント）の２軸構造を備えたグレインを
有することが望ましい。
【００１９】 特定の実施形態において、等方晶構造を備えたグレインを有する合金の体積パ
ーセントが、Ｘ線回折極点図を使用して測定されたときに、少なくとも約６５体
積パーセント（例えば少なくとも約８０体積パーセント、或いは少なくとも約８
５体積パーセント）であることが望ましい。
【００２０】 合金のＸ線回折極点図中のピークは、約２０Ｅ未満（例えば、約１５Ｅ未満、
約１０Ｅ未満、又は約５Ｅ〜１０Ｅ）の半波高全幅値（ＦＷＨＭ）を有すること
が望ましい。
【００２１】 合金は、約８０Ｋ未満（例えば約４０Ｋ未満、或いは約２０Ｋ未満）のキュリ
ー温度を有することが望ましい。 合金は均一であることが望ましい。合金構成成分の濃度の、合金の断面にわた
った変動量は、約１５パーセント未満（例えば約５パーセント未満、或いは約２
パーセント未満）であることが望ましい。
【００２２】 好適な合金は、超伝導体のための基体として使用可能である。超伝導体材料は
基体表面上に直接設けることも、或いは基体と超伝導体材料の間に１つ以上のバ
ッファ層を設けることも可能である。
【００２３】 超伝導体材料の例には、酸化物超伝導体材料、例えばイットリウムバリウム酸
化銅、希土類バリウム酸化銅、及びこれら２種類の混合物が含まれ、ＹＢＣＯの
イットリウムは、部分的に、或いは完全に、ランタン、セリウム、プラセオジム
、ネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガドリニウム、テルビウム、ジスプロ
シウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、イッテルビウム、ルテチウム及び
トリウムのような希土類元素により置換される。他の可能な酸化物超伝導体には
、水銀、ビスマス系及びタリウム系が含まれる。超伝導体材料は、電気メッキ、
非真空溶液法、化学気相成長法、或いは例えば、スパッタリング、レーザアブレ
ーション、熱蒸着法、電子ビーム蒸着のような物理的気相成長技術、有機金属及
び／又はソルゲル溶液前駆体法を含む様々な方法のうちのいずれによっても付着
可能である。
【００２４】 好適な前駆体アプローチは、有機金属トリフルオロアセテート前駆体溶液を使
用する。このアプローチによって、高温超伝導体膜が基体上に引き延ばされ、或
いは浸漬コーティングされ、その後超伝導ＹＢＣＯ相を形成するべく反応させた
。コーティングされたままの前駆体は、ＢａＦ2を含むオキシフルオライド膜を
有する。参照してその全体が本明細書に組み込まれる、シーマ等（Ｃｉｍａ ｅ
ｔ ａｌ．）の米国特許第５，２３１，０７４号において開示される制御雰囲気
における加熱処理は、ＢａＦ2相を分解することによりフィルムを結晶化させる
。このことは、エピタキシャルＹＢＣＯ膜の核生成及び成長を可能にさせる。高
度にテキスチャ加工された形状構造、及び完全に高密度かつ均一なミクロ構造を
特徴とする酸化物超伝導体膜は、格子を一致させていない基板上に作製されたと
きは７７ケルビンにおいて１０４Ａ／ｃｍ2を超える臨界電流密度を、格子を一
致した基板上に作製されたときは７７ケルビンにおいて１０６Ａ／ｃｍ2を超え
る臨界電流密度を保持することが可能である。
【００２５】 超伝導体材料は、約０．２〜２０マイクロメータ（例えば、約１〜２０マイク
ロメータ）の厚さを有することが望ましい。 超伝導体材料は、合金基体表面上に直接設けることも、或いは、合金基体表面
上に設けられるバッファ層上に設けられることも可能である。１つ以上のバッフ
ァ層を、合金基体と超伝導体材料の間に設けることが可能である。バッファ層は
、エピタキシャルデポジション（例えば、化学的気相成長法、又は物理的気相成
長法）を含む標準的な技術を使用して、或いは、十分な酸素を含有する環境に合
金を曝すことにより合金固有の酸化物を成長させることによって、形成可能であ
る。この固有の酸化物は、エピタキシーによって成長させることが可能である。
このため、固有の酸化物は、２軸構造表面（例えば、（１１３）［２１１］面）
、或いは等方晶構造表面（例えば、（１００）［００ｌ］面、或いは（ｌ００）
［０１１］面）を有することが可能である。エピタキシーによりバッファ層を堆
積する方法は、本明細書においてその全体が援用され、かつ共に譲渡された、１
９９８年１月１５日に出願の米国特許出願第０９／００７，３７５号、１９９８
年１月１５日に出願の第０９／００７，３６７号、１９９８年１月１５日に出願
の第０９／００７，３７２号、及び１９９８年１月１５日に出願の第０９／００
７，３７３号に開示されている。
【００２６】 バッファ層の例には、貴金属、貴金属の合金、及び酸化物、例えば等方晶構造
を有する酸化物（例えば、ＭｇＯ、Ａ１2０3、イットリア、ＹＳＺ、ＳｒＴｉＯ 3 、ＬａＡｌＯ3、ＹＡｌＯ3、又は希土類酸化物、例えば、ＣｅＯ2、Ｙｂ2Ｏ3、
又はイットリア安定化ジルコニア（ＹＳＺ））が含まれる。「貴金属」とは、望
ましい超伝導体材料に関連して使用される反応条件、及び／又は超伝導体の製造
条件において超伝導体材料やその前駆体と反応しない反応条件下において、熱力
学的に安定な金属を意味する。貴金属は、望ましい超伝導体セラミックスの金属
マトリックス元素と異なる金属であることが可能である。貴金属は、銀、又は銀
／金合金であることが可能であるが、化学量論値よりも過剰な、望ましい超伝導
体セラミックスの金属元素のうちの１つ、例えばイットリウムであることも可能
である。銀（Ａｇ）及び銀合金は最適な貴金属である。使用可能な他の貴金属は
、白金、金、パラジウム、ロジウム、イリジウム、ルテニウム、レニウム、レニ
ウム、又はこれらの合金である。適切な酸化物、例えば、ＭｇＯ、立方晶Ａｌ2
Ｏ3、イットリア、ＹＳＺ、又は希土酸化物、例えばＣｅＯ2、Ｙｂ2Ｏ3等、若し
くはこれらの混合物は、等方晶構造を有する典型的に安定な酸化物である。これ
らの材料は、単独で、或いは組み合わせて使用可能である。
【００２７】 １つ以上のバッファ層全体の厚さは、約０．０５〜１０マイクロメータ（例え
ば約０．２〜０．８マイクロメータ）であることが望ましい。 特定の実施形態において、超伝導体は、テキスチャ加工された（例えば２軸構
造、又は等方晶構造に加工された）基体と、その上にはテキスチャ加工された（
例えば２軸構造、又は等方晶構造に加工された）エピタキシャルバッファ層が設
けられることと、その上にはテキスチャ加工された（例えば２軸構造、又は等方
晶構造に加工された）エピタキシャル超伝導体層が設けられることとを含む多層
構造である。これらの実施形態において、１つ以上のテキスチャ加工されたエピ
タキシャルバッファが、テキスチャ加工されたエピタキシャル、及びテキスチャ
加工された基体の間に設けられることが可能である。
【００２８】 バッファ層、及び／又は超伝導体層は、基体の片側、又は両側にあることが可
能であり、部分的に、又は完全に基体を囲むことが可能である。 キャップ層（例えば金属キャップ層）を超伝導体層の上に設けることが可能で
ある。キャップ層に使用可能である材料には、貴金属、及び貴金属の合金が含ま
れ、これらはコストを削減するために、より稀でない金属、例えば、銅やアルミ
ニウムの追加の層により補完可能である。
【００２９】 合金は、合金ングされる元素の均一な固溶体を生じることにより形成可能であ
る。合金の構成成分は、合金を形成するべく秤量され、混合され、共に溶融され
た。その後、溶融物は室温に冷却される。冷却速度は遅いことも速いことも可能
であり、良好なグレインサイズを与えるためには急冷が望ましい。凝固された合
金は、熱処理によってさらに均質化される。その後、合金は、機械的手段、例え
ば圧延によってテープに加工され、その後適切な熱処理が望ましい等方晶構造を
生じさせる。合金の均一化及び部分的な変形後の、随意的な再結晶工程は、例え
ば、約５〜７０マイクロメータの精製されたグレインサイズを生じ、圧延され、
熱処理されたテープにおいて等方晶構造が得られた。
【００３０】 図１を参照する。ブロック図は、等方晶構造にテキスチャ加工された合金を形
成する過程１００を示している。構成成分金属（工程１０１）は選択され、秤量
され、混合される。
【００３１】 固溶体は、当業者に公知の多様な方法、例えば、アーク溶解、誘導溶融、プラ
ズマトーチ溶融、或いは、電気抵抗炉、又はガスや石炭により加熱された炉にお
ける溶融によって溶融される（工程１０２）。融解温度は例えば、約１１００〜
１２５０℃に分布する。ある程度の均一化は、溶融プロセスにおいて、対流、機
械的攪拌、或いは、誘導融解のような融解技術により引き起こされた攪拌により
達成される。融解は、空気中において、真空下において、或いは窒素、アルゴン
又はヘリウムのような保護不活性雰囲気下において行うことが可能である。
【００３２】 融解は、均一化（ステップ１０３）をさらに増加させるために、数回繰り返す
ことが可能である。 融解物は炉と共に冷却される。凝固された溶融物は、望ましくは、棒状に成形
される。棒は、圧延、スエージ加工、延伸、又は押出し成形によりその直径が縮
小され（例えば、約１．３〜５のファクターにおいて）、さらに合金を均一化す
るように熱処理された（ステップ１０４）。
【００３３】 平面の変形プロセスが開始される（ステップ１０５）サイズに到るまで、同様
の機械的手段による直径のさらなる機械的縮小が続けられた。この段階よりも前
に、或いはこの段階において、合金を再結晶させ、かつ（例えば、約５〜７０マ
イクロメータ、或いは約１０〜４０マイクロメータの）微細なグレインサイズを
得るために、熱処理を適用可能である（同じくステップ１０５）。代替手段とし
て、他の方法、例えば、融解後の合金の急冷凝固法を、微細なグレインサイズを
達成するために使用可能である。一例は、その後棒状への圧延、又は押出し成形
に組み込まれ、その後鋳造合金と同様に加工される、合金粉末への溶融物の微粒
化である。合金試料はその後、押出し成形、スエージ加工、延伸、又は圧延によ
って、軸対称になるように、より小型の円形、正方形、或いは長方形となるよう
に（ステップ１０６）変形される。さらに異なる代替の工程段階において、溶融
物は鋳造し、圧延することが可能である。この鋳造は、適切な熱処理によってさ
らに均一化し、より薄型に圧延し、微細なグレインサイズを生じるために再結晶
することが可能である。
【００３４】 合金は、ストックの厚さを、例えば少なくとも約８５％から約９９．８％まで
縮小するために、公知技術の様々な平面の圧延方法によって（ステップ１０７）
さらに変形される。平面の変形は、例えば−２００ＥＣ〜６００℃の間の温度に
おいて、望ましくは室温において行われる。
【００３５】 約２５０℃を超え、かつ融解温度の９５％を超えない温度、望ましくは４００
〜１１９０℃の間の温度における再結晶アニール（ステップ１０８）は、好適な
単一等方晶構造（１００）［００１］を生じる。
【００３６】 図６は、Ｃｕ−２６．５％Ｎｉ合金の（２００）、及び（１１１）極点図を示
す。単一、かつ高品質な（１００）［００ｌ］等方晶構造が示される。この合金
は、均一化された合金をテープ状に押出し成形し、このテープの厚さを９６％に
縮小させるべく圧延し、保護雰囲気中において最終的なテープを８５０℃で４時
間熱処理することにより形成された。（実施例３を参照）。
【００３７】 圧延は、例えば毎分約０．１０〜１００メートルの間の圧延においては、典型
的には室温で行われる。縮小のスケジュールは、パスごとに一定であることも、
或いはパスごとに、例えば約５〜４０％の間で、縮小ステップを選択するように
様々な縮小であることも可能である。テープは圧延中に潤滑化されても、或いは
潤滑剤なしで圧延することも可能である。テープは、大きな直径のロール（例え
ば、直径が約３．５”〜約８”以上）、或いは好適には、いわゆる４段設備にお
いて、より大きなロールによりバックアップ可能であるような、小さい直径のロ
ール（例えば、直径が約０．７５”〜２”）を含む、様々な大きさのロールによ
り圧延することが可能である。４段設備の代替手段は、クラスタ及び平面圧延機
である。
【００３８】 図２を参照する。超伝導体複合物２００の部分断面積が示されている。超伝導
体複合物２００を形成には、等方晶構造合金の上記の基体２０１は、例えばイッ
トリウムバリウム酸化銅（ＹＢＣＯ）若しくは希土バリウム酸化銅（ＲＥＢＣＯ
）、又はこれらの混合物のような酸化物超伝導体２０３によりコーティングされ
た少なくとも１つの表面２０２を有する。ＲＥＢＣＯは、ＹＢＣＯ中のイットリ
ウム（Ｙ）の、希土類元素、例えばネオジム、サマリウム、ユウロピウム、ガド
リニウム、テルビウム、ジスプロシウム、ホルミウム、エルビウム、ツリウム、
イッテルビウム、ルテチウム、ランタン、セリウム或いはプラセオジムによる部
分的、又は完全な置換によって形成される。酸化物超伝導体２０３のコーティン
グは、約０．２〜１０マイクロメータの厚さであることが望ましく、約１〜１０
マイクロメータの厚さであることがさらに望ましい。コーティングは、あらゆる
堆積技術、例えば、非真空溶液法、電気メッキ、化学気相成長法、又は物理的気
相成長技術、例えば、スパッタリング、レーザアブレーション、熱蒸着法、電子
ビーム蒸着により塗布される。これらの堆積技術は、エピタキシャルにＹＢＣＯ
を形成してその超伝導特性を最適化するために、その全体が参照のために本明細
書に組み込まれる、シーマ等（Ｃｉｍａ ｅｔ ａｌ．）の米国特許第５，２３
１，０７４号において開示されるような加熱処理を要することがある。
【００３９】 図３は、基体３０１、バッファ層（又は複数のバッファ層）３０２、及び超伝
導体材料層３０３を有した、異なる超伝導体構造３００を示す。バッファ層３０
２を設けるために、数ある中で、上記に列挙された堆積プロセスのうちのあらゆ
るものが使用可能である。バッファ層を（例えば合金固有の酸化物の形成により
）エピタキシャルに形成するために熱処理を含むことが可能である。
【００４０】 基体３０１がバッファ層３０４により被覆され、続けて第２のバッファ層３０
５により被覆され、３０４及び３０５の組合せがバッファ層を形成する、バッフ
ァ層が２層を有する構造が図３Ａに示される。複数のバッファ層３０４及び３０
５は、例えば酸化物層３０５をその上に備えた金属層３０４、或いは他の酸化物
層３０５をその上に備えた酸化物層３０４のような、あらゆる層の組合せを含め
ることが可能である。
【００４１】 代替手段として図３Ｂを参照すると、バッファ層は３つ、又はより多くの層を
含むことが可能である。この配置においては、基体３０１が、金属又は酸化物バ
ッファ層３０６によりコーティングされ、これは次に超伝導体層３０３の堆積の
前に追加の金属又は酸化物バッファ層３０７及び３０８によってコーティングさ
れる。
【００４２】 図３は、基体の下側にこの随意のバッファ層３０９を有した基体を示す。図３
に示されるように、超伝導体構造３００は随意にキャップ層３１０を有すること
もある。
【００４３】 図４を参照すると、超伝導体複合物４００の部分断面積が示される。本実施形
態において、複合物４００は、それぞれバッファでコーティングされた１組の表
面を有する基体４０１を有する。酸化物超伝導体４０３は、バッファ層４０２の
各々上にコーティングされる。
【００４４】 代替の構造において、図５に示されるように、複合物５００はバッファ層５０
２によって完全に包囲されている基体５０１を有する。さらに、酸化物超伝導体
層５０３は、複合物５００の全表面上のバッファ層５０２を完全に被覆する。
【００４５】 超伝導体の基体に使用可能な他の合金、このような基体を有する超伝導体、並
びにこれらの合金及び超伝導体の作製方法は、本明細書においてその全体が参照
により組み込まれる、共に譲渡された、同日に出願の「合金材料」と題された米
国特許出願番号第 号、１９９７年１０月１日に出願の米国特許出願番号第０
８／９４３，０４７号、及び１９９７年１０月１日に出願の米国特許出願番号第
０８／９４２，０３８号に開示されている。
【００４６】 （実施例１） 等方晶構造の銅−ニッケル合金は、下記のように製造された。Ｎｉ及びＣｕの
断片（粗粉と混合されたペレット）が、Ｃｕ ６８ａｔ％に対してＮｉ ３２ａ
ｔ％の比率で秤量された。断片は、混合され、保護雰囲気下において作動するア
ーク溶融器の水冷された銅炉床に装填された。Ｃｕ及びＮｉ混合物は、適切な混
合を確実にするために、数分間の溶融温度を充分に超える温度において、数回溶
融され、凝固された。凝固され冷却された合金は、固体のシリンダ形状に機械的
に成形され、約３ｍｍの、より小さな直径にスエージ加工された。本実施例にお
いては、均一化アニールは適用されない。続いて、スエージ加工されたシリンダ
は、あらゆる中間のストレスアニールプロセスなしで、１つのパス当たり１０％
の変形を使用して、全体で９８％の縮小となるまで圧延された。生じたテープは
、９５％アルゴン及び５％水素の保護ガスを使用して、８５０℃において４時間
熱処理された。このテープは主として図７の｛１１１｝の極点図で観測可能な、
単一の、２軸等方晶構造である。
【００４７】 （実施例２） 直径３２ｍｍの酸素を含有しない銅カンにＣｕとＮｉの断片の混合物が充填さ
れ、さらに全体的な正確な化学量論（銅カンの重量を含む）が、Ｃｕ粉末により
、Ｎｉ １６ａｔ％、及びＣｕ ８４ａｔ％に調整された。このカンは直径３８
ｍｍの薄い壁面を有するアルミナのるつぼに載置され、誘導溶融器を使用して、
真空下において１１７０ＥＣにおいて５分以内加熱された。凝固の後、均一性を
増強するために、鋳造物は同様のるつぼ及び同一の誘導溶融器を使用して、保護
雰囲気下、及び同一の条件において再溶融された。円筒形状を有した鋳造合金は
、直径３１ｍｍに機械加工され、直径１７ｍｍの棒にスエージ加工された。この
バーは、９５０℃において８時間均一化された。これは、油圧押出し成形に適切
な直径１６ｍｍのビレットに機械加工された。これは直径３ｍｍのワイヤに押出
し成形された後、６ｍ／分の圧延速度、かつパス当たり１０％の縮小を備えた４
段圧延機における、可逆的な方向圧延技術を使用して、圧延された。厚さの全体
的な縮小は９８．８％である。続いて、９５％アルゴン−５％水素の気体混合物
下において、８５０℃で４時間の熱処理が行われた。テープは単一の２軸等方晶
構造を有し、ＦＷＨＭ値９Ｅを有していた。この合金の｛１００｝及び｛２００
｝極点図が図８に示される。極点図は、単一の高品質等方晶構造を実証する。
【００４８】 （実施例３） 例２と同様のプロセスが行われたが、混合物はＮｉ ２６．５ａｔ％とＣｕ
７３．５ａｔ％であった。合金は、厚さの９６％が縮小されて圧延されたテープ
に圧延された。テープは８５０℃において４時間熱処理された。この合金により
形成された最終的なテープは、単一の２軸等方晶構造を有していた。図６に、こ
の合金の｛１１１｝及び｛２００｝の極点図が示される。
【００４９】 （実施例４） 例２と同様のプロセスが行われたが、混合物はＮｉ ３７ａｔ％とＣｕ ６３
ａｔ％であった。この合金から作製された最終的なホイルは、単一の（ｌ００）
［００ｌ］２軸等方晶構造を有していた。この合金の｛１１１｝及び｛２００｝
の極点図が図９に示される。
【００５０】 （実施例５） ニッケル原子百分率８９％−クロム原子百分率１１％の合金が、パス当たり１
０％の変形、及び室温の変形を使用して圧延された。ホイルは１０００ＥＣにお
いてアニールされ、その構造がＸ線極点図を使用して決定された。
【００５１】 図１０は、０．１ミリメートルに圧延され、Ａｒ ９５％／Ｈ2 ５％中におい
て１時間、１０００ＥＣでアニールされ、続いて真空中で０．０７５ミリメート
ルの厚さに研摩された合金の（１１１）極点図を示す。良好に発展した等方晶構
造が、中心の近くに観察される圧延構造の残りと共に示される。
【００５２】 他の実施例は請求項にある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 等方晶構造合金基体を形成する過程を示すブロック図。
【図２】 等方晶構造合金基体が形成された超伝導体複合物の部分断面図。
【図３】 等方晶構造合金基体及び所定の構造を有するバッファ層が形成さ
れた超伝導体複合物の部分断面図。
【図３Ａ】 多数のバッファ層が形成された超伝導体複合物の部分断面図。
【図３Ｂ】 多数のバッファ層が形成された超伝導体複合物の部分断面図。
【図４】 両側がバッファ層及び超伝導体層によりコーティングされた超伝
導体複合物の部分断面図。
【図５】 コーティングする層が基体を囲む超伝導体複合物の断面図。
【図６】 等方晶構造合金の極点図。
【図７】 等方晶構造合金の極点図。
【図８】 等方晶構造合金の極点図。
【図９】 等方晶構造合金の極点図。
【図１０】 ８９ａｔ％ニッケル−１１ａｔ％クロム合金の極点図。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６８１ ６８２ ６８２ ６８３ ６８３ (72)発明者 シーム、コーネリス レオ ハンス アメリカ合衆国 01581 マサチューセッ ツ州 ウェストボロー ウェスト ストリ ート 36 (72)発明者 トンプソン、エリオット ディ． アメリカ合衆国 02816 ロードアイラン ド州 コベントリー ラスバン ストリー ト 157

Claims (36)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 等方晶構造表面を有し、少なくとも約６５体積パーセントが
    等方晶構造を有するグレインからなり、ニッケル及びクロムからなるほぼ均一な
    合金。
  2. 【請求項２】 前記合金は約２０ａｔ％未満のクロムを有する請求項１に記
    載の合金。
  3. 【請求項３】 前記合金は大部分がクロム及びニッケルからなる請求項２に
    記載の合金。
  4. 【請求項４】 前記合金は約５〜１８ａｔ％のクロムを有する請求項１に記
    載の合金。
  5. 【請求項５】 前記合金は大部分がクロム及びニッケルからなる請求項４に
    記載の合金。
  6. 【請求項６】 前記合金は約１０〜１５ａｔ％のクロムを有する請求項１に
    記載の合金。
  7. 【請求項７】 前記合金は大部分がクロム及びニッケルからなる請求項６に
    記載の合金。
  8. 【請求項８】 前記合金は大部分がニッケル及びクロムからなる請求項１に
    記載の合金。
  9. 【請求項９】 前記合金は少なくとも約８０体積パーセントが等方晶構造を
    有するグレインからなる請求項１に記載の合金。
  10. 【請求項１０】 前記合金は少なくとも約９０体積パーセントが等方晶構造
    を有するグレインからなる請求項１に記載の合金。
  11. 【請求項１１】 前記合金は約８０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項１
    に記載の合金。
  12. 【請求項１２】 前記合金は約４０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項１
    に記載の合金。
  13. 【請求項１３】 前記合金は約１０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項１
    に記載の合金。
  14. 【請求項１４】 ニッケル及びクロムを含有し実質的に均一な合金からなる
    基体と、この合金は等方晶構造表面を有することと、 前記等方晶構造表面により支持される第１の層とを有する製品。
  15. 【請求項１５】 前記第１の層はバッファ層である請求項１４に記載の製品
    。
  16. 【請求項１６】 前記第１の層はエピタキシャルバッファ層である請求項１
    ５に記載の製品。
  17. 【請求項１７】 前記第１の層の表面に支持された第２の層をさらに有し、
    該第２の層は、超伝導体、及び超伝導前駆体からなるグループから選択される材
    料からなる請求項１６に記載の製品。
  18. 【請求項１８】 前記第１の層の表面に支持された第２の層をさらに有し、
    該第２の層はバッファ層である請求項１６に記載の製品。
  19. 【請求項１９】 前記第１の層の表面に支持された第２の層をさらに有し、
    該第２の層は、超伝導体、及び超伝導前駆体からなるグループから選択される材
    料からなる請求項１４に記載の製品。
  20. 【請求項２０】 前記合金は約２０ａｔ％未満のクロムを有する請求項１４
    に記載の製品。
  21. 【請求項２１】 前記合金は大部分がニッケル及びクロムからなる請求項１
    ４に記載の製品。
  22. 【請求項２２】 前記合金は表面積の少なくとも約６５％が、等方晶構造を
    有する請求項１４に記載の製品。
  23. 【請求項２３】 前記合金は約８０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項１
    ４に記載の製品。
  24. 【請求項２４】 前記合金は約４０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項１
    ４に記載の製品。
  25. 【請求項２５】 前記合金は約１０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項１
    ４に記載の製品。
  26. 【請求項２６】 前記合金の少なくとも約６５体積パーセントが等方晶構造
    を有するグレインからなる請求項１４に記載の製品。
  27. 【請求項２７】 ニッケル及びクロムからなるほぼ均一な合金を形成する工
    程からなり、該合金は等方晶構造表面を有し、前記合金の少なくとも約６５体積
    パーセントが等方晶構造を有するグレインからなる方法。
  28. 【請求項２８】 前記合金を圧延する工程を有する請求項２７に記載の方法
    。
  29. 【請求項２９】 前記合金をアニールする工程をさらに有する請求項２８に
    記載の方法。
  30. 【請求項３０】 前記合金はアニールされた後に圧延される請求項２９に記
    載の方法。
  31. 【請求項３１】 前記合金は大部分がクロム及びニッケルからなる請求項２
    ７に記載の方法。
  32. 【請求項３２】 前記合金は約２０ａｔ％未満のクロムを有する請求項２７
    に記載の方法。
  33. 【請求項３３】 前記合金は表面積の少なくとも約６５％が、等方晶構造を
    有する請求項２７に記載の方法。
  34. 【請求項３４】 前記合金は約８０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項２
    ７に記載の方法。
  35. 【請求項３５】 前記合金は約４０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項２
    ７に記載の方法。
  36. 【請求項３６】 前記合金は約１０Ｋ未満のキュリー温度を有する請求項２
    ７に記載の方法。
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