JP2004111111A

JP2004111111A - 粉末法Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線材

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Publication number: JP2004111111A
Application number: JP2002269108A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Kato; 加藤　弘之; Takayoshi Miyazaki; 宮崎　隆好; Takashi Hase; 長谷　隆司; Seiji Hayashi; 林　征治; Kyoji Tachikawa; 太刀川　恭治
Original assignee: Tokai University; Kobe Steel Ltd; Japan Science and Technology Corp
Current assignee: Tokai University; Kobe Steel Ltd; Japan Science and Technology Agency
Priority date: 2002-09-13
Filing date: 2002-09-13
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2022-09-13
Also published as: JP4009167B2

Abstract

【課題】線材としての強度を向上すると共に、優れた超電導特性を発揮し、しかも歪みが導入された場合であっても超電導特性の劣化を招くことがないような粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材を提供する。
【解決手段】粉末を用いて超電導線材を作製する方法によって製造されるＮｂ_３Ｓｎ超電導線材であって、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材を１本または複数本配置すると共に、前記シースと芯材間に形成される空間内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものである。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、粉末法によって製造されるＮｂ_３Ｓｎ超電導線材に関するものであり、殊に高磁場発生用超電導マグネットの素材として有用な粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
超電導線材が実用化されている分野のうち、高分解能核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置に用いられる超電導マグネットについては発生磁場が高いほど分解能が高まることから、超電導マグネットは近年ますます高磁場化の傾向にある。
【０００３】
高磁場発生用超電導マグネットに使用される超電導線材としては、Ｎｂ_３Ｓｎ線材が実用化されており、このＮｂ_３Ｓｎ超電導線材の製造には主にブロンズ法が採用されている。このブロンズ法は、Ｃｕ−Ｓｎ基合金（ブロンズ）マトリックス中に複数のＮｂ基芯材を埋設し、伸線加工することによって上記Ｎｂ基芯材をフィラメントとなし、このフィラメントを複数束ねて線材群となし、安定化の為の銅（安定化銅）に埋設して伸線加工する。上記線材群を６００〜８００℃で熱処理（拡散熱処理）することにより、Ｎｂ基フィラメントとマトリックスの界面にＮｂ_３Ｓｎ化合物相を生成する方法である（例えば、非特許文献１参照）。しかしながら、この方法ではブロンズ中に固溶できるＳｎ濃度には限界があり、生成されるＮｂ_３Ｓｎ層の厚さが薄くなってしまい、高磁場特性が良くないという欠点があった。
【０００４】
一方、Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材を製造する方法としては、上記ブロンズ法の他に、粉末法も知られている。この粉末法としては、ＮｂとＳｎの中間化合物粉末をコア材としてＮｂシースに充填し、加工後熱処理を行うことにより、芯材とＮｂシースの界面にＮｂ_３Ｓｎ相を生成する、いわゆるＥＣＮ法が知られている。また新しい粉末法として、Ｔａ−Ｓｎの合金粉末を芯材としてＮｂまたはＮｂ基合金シース内に充填し、加工後熱処理をすることで、Ｓｎ量の制限が無く、ブロンズ法およびＥＣＮ法よりも厚いＮｂ_３Ｓｎ相が生成可能であるため、高磁場特性が優れた超電導線材が得られることが示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
ところで、一般に超電導線材では、線材に部分的発熱が生じても熱伝導でその熱を除去して安定化するために、超電導フィラメント径は細いことが必要であり、大電流を得ようとすると超電導フィラメントを多数本含んだ極細多芯線が望ましい。実際、ブロンズ法では数千本〜数万本のＮｂ_３Ｓｎフィラメントを持つ線材が実用化されている。極細多芯線の出発材はＮｂ芯、ＮｂシースまたはＮｂ基合金シースを１本含む単芯線、または数本含むサブマルチ材であって、それらを束ねて複合体とし、これを押出、伸線または圧延等によって縮径加工することで得られる。
【０００６】
上記粉末法（前記特許文献１）では、単芯フィラメントを持つ短尺試作材での超電導特性しか評価できておらず、Ｔａ−Ｓｎ粉末法で作成される超電導線材における改良された多芯化法の提供による安定した超電導特性を持つ多芯線材の実現が切望されているのが実状である。
【０００７】
【非特許文献１】
Ｋ．Ｔａｃｈｉｋａｗａ　Ｆｉｌａｍｅｎｔａｒｙ　Ａ１５　Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ，Ｐｌｅｎｕｍ　Ｐｒｅｓｓ（１９８０）ｐ１
【特許文献１】
特開平１１−２５０７４９号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
これまで提案されている粉末法では、単芯線を縮径加工する際には問題ないが、単芯線材を束ねて複合体として、これを縮径加工し多芯線を作製する際に、粉末の成形性が悪いことから均一な加工が難しく、加工中にＮｂシースやＮｂ基合金シースが破損することがあり、これが超電導特性に影響を与えるという問題点があった。
【０００９】
また、最終の拡散熱処理後の線材断面を成分分析すると、コア中心部付近に余剰のＳｎ成分が残留しており、全断面積に占めるＮｂ_３Ｓｎ反応領域の割合が小さく留まっており、Ｓｎ成分および高磁場特性の向上に有効なＴａ成分が有効に活用されているとは言えない状況である。
【００１０】
更に、粉末コア部分および金属間化合物であるＮｂ_３Ｓｎ相部分は拡散熱処理後に脆くなり、ＮｂまたはＮｂ基合金シースのみしか線材強度には寄与しないため、上記方法のＮｂ_３Ｓｎ線材はブロンズ法に比べて強度が不足するという問題がある。しかも、熱処理後に曲げ歪みを受けると、Ｎｂ_３Ｓｎ相に対する影響が大きくなり、超電導特性が大幅に低下する。これらは、線材をマグネットに実用するときに解決すべき問題となる。
【００１１】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、線材としての強度を向上すると共に、優れた超電導特性を発揮し、しかも歪みが導入された場合であっても超電導特性の劣化を招くことがないような粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材を提供することにある。
【００１２】
【発明を解決するための手段】
上記目的を達成することのできた本発明のＮｂ_３Ｓｎ超電導線材とは、粉末を用いて超電導線材を作製する方法によって製造されるＮｂ_３Ｓｎ超電導線材であって、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材を１本または複数本配置すると共に、前記シースと芯材間に形成される空間内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものである点に要旨を有するものである。
【００１３】
本発明の上記目的は、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるパイプ状部材内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填して縮径加工した線材を、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース内に１本または複数本配置すると共に、前記シースと線材間に形成される空間内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたＮｂ_３Ｓｎ超電導線材によっても達成される。
【００１４】
本発明の粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材で用いる前記粉末としては、更にＣｕを構成元素として含有したものを用いることも好ましい。
【００１５】
上記のような超電導線材で用いる一次超電導線の単数または複数本をＣｕマトリックス内に埋設した線材を用いることや、このＣｕマトリックス内に埋設した線材の複数本を更にＣｕマトリックス内に埋設した線材を用いても本発明の粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材を作製することができ、こうした構成によって多芯化した超電導線材とすることができる。
【００１６】
また、上記のような各種超電導原線の外周に、Ｎｂ_３Ｓｎ相形成の拡散処理時に外部へのＳｎの拡散を防止するバリヤ層を配置し、更にその外周にＣｕシースを配置して複合体を構成し、この複合体を用いても本発明の粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材を作製することができる。
【００１７】
更に、本発明の超電導線材においては、前記ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシースと粉末との間にＣｕシースを介在させた超電導原線または複合体を用いて作製することもでき、こうした構成の超電導線材では、縮径加工の際にＮｂまたはＮｂ基合金のより均一な加工が可能なものとなる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
本発明者らは、上記目的を達成するために様々な角度から検討した。その結果、上記のような構成の各種超電導原線若しくは複合体を用いて作製した粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材では、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。本発明の構成を図面に基づいて説明する。
【００１９】
図１は、本発明で用いる一次超電導線の一構成例を示した概略断面図であり、図中１はＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材、２はＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース、３は原料粉末、４はＣｕシースを夫々示し、これらの部材によって本発明の一次超電導線１０が構成される。この一次超電導線１０では、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース２内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材１を１本または複数本配置すると共に、前記シースと芯材間に形成される空間内に、原料粉末３を充填し、これを縮径加工した線材である。
【００２０】
このとき用いる原料粉末３としては、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとを成分として含むものであり、その形態は合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末のいずれでも良い。この原料粉末３に含まれる成分のうちＳｎは、周囲に配置されるＮｂやＮｂ基合金と反応してＮｂ_３Ｓｎ相を形成するものとなるが、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉ等の成分は、Ｎｂ_３Ｓｎ相の形成を促進したり、それ自体がＳｎと反応して超電導体となるという作用を発揮するものである。この原料粉末３中のＳｎ成分の含有量は、２０〜７５原子％程度であることが好ましく、Ｓｎ含有量が２０原子％未満となるとＮｂ_３Ｓｎ相が薄くなり、超電導特性が劣化し、７５原子％を超えると拡散熱処理時にＳｎの蒸発が起きてボイドが形成され、強度および超電導特性が低下する原因となる。尚、この原料粉末３は、いずれの形態を採るにしても、その平均粒径は熱処理時の反応性を高めるという観点から１５０μｍ以下（１００メッシュアンダー）であることが好ましい。
【００２１】
また、この原料粉末３には、必要によってＣｕ成分を含有することも有効である。このＣｕ成分は、拡散熱処理温度を低減する作用を発揮する。即ち、従来の粉末法においてＣｕ成分が含有されていない場合の最適反応温度（拡散熱処理温度）は９００〜９２５℃であり、一方ブロンズ法の最適反応温度は６５０〜８５０℃程度であり、９００℃以上で熱処理すると結晶粒が大きくなり過ぎて超電導特性が劣化するときがあるが、原料粉末にＣｕ成分を含有させることによって、最適熱処理温度を下げることができ、その結果、結晶粒が微細化され、Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材における高特性が実現できるのである。こうした作用を発揮させるためには、原料粉末中のＣｕ含有量は０．３質量％以上であることが好ましいが、Ｃｕ含有量が大きくなり過ぎると、生成するＮｂ_３Ｓｎに対してＣｕが不純物として作用して特性が劣化するので、その上限は３０質量％程度にすることが好ましい。
【００２２】
図１に示したような一次超電導線１０を用いて拡散熱処理することによって、シース中のＮｂと原料粉末中のＳｎとが反応してＮｂ_３Ｓｎ相が形成されて本発明の超電導線材が得られる。こうした構成では、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材１が粉末内部に入った状態であるため、従来線材に比べると線材全体の強度が増加し、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース２が破損しにくくなり、断線も極力回避でできることになる。また、粉末中心部（コア部）のＳｎ成分の付近に芯材が配置されることによって、Ｓｎ原子の拡散距離を短くすること、および粉末内部に芯材を埋め込むことで粉末に接するＮｂやＮｂ基合金の表面積が増加することになり、線材全断面積に占めるＮｂ_３Ｓｎ反応層の比率を大きくして臨界電流を大きくすることができる。
【００２３】
また、本発明の超電導線材によれば、Ｎｂ_３Ｓｎ相が各部に分散されて生成するため、個々部分のＮｂ_３Ｓｎ相の厚みが薄くなりひび割れしにくくなることや、また一部にひび割れが入っても残りのＮｂ_３Ｓｎ相で影響を補えるため、拡散熱処理後の線材に対して歪みがかかった場合であっても、Ｎｂ_３Ｓｎ相に対する影響は少なくなって、超電導特性の低下を防止することができるものとなる。尚、これらの作用を考慮すると、芯材１と原料粉末３の面積比率（芯材：原料粉末）は１：０．１〜７程度であることが好ましい。
【００２４】
図２は本発明で用いる一次超電導線の他の構成例を示した概略断面図であり、図中５はＮｂまたはＮｂ基合金からなるパイプ状部材、６、８は原料粉末、７はＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース、９はＣｕシースを夫々示し、これらの部材によって本発明の一次超電導線１１が構成される。この一次超電導線１１の構成は、パイプ状部材５内に原料粉末を充填して縮径加工した線材を前記芯材の代わりに用いる以外は、基本的に前記図１に示した一次超電導線１０と類似するものである。
【００２５】
こうした構成では、パイプ状部材５が前記芯材１と同様の機能を発揮する他、図１に示した一次超電導線１０よりも更に原料粉末６、８に接するＮｂまたはＮｂ基合金の表面積を増加させることで、Ｎｂ_３Ｓｎ相の生成面積を増加させることができる。また、図２のように原料粉末８の内部にＮｂまたはＮｂ基合金からなるパイプ状部材５がある場合、その部材が加工途中で破損しても原料粉末６中のＳｎ成分は原料粉末８部に流出するだけであり、従来線材のようにＣｕシースには拡散して無駄に消費されることはないのでＮｂ_３Ｓｎ相の生成に影響を及ぼすことが無くなるのである。
【００２６】
前記図１、２に示した一次超電導線１０、１１に対して拡散熱処理を施すことによって希望する特性を発揮する超電導線材が得られるのであるが、上記一次超電導線１０（図１）、１１（図２）および一次超電導線１０、１１よりＣｕシース４を除いたものの単数または複数本をＣｕマトリックス１２内に埋設した線材（図３、４）を用いることや、このＣｕマトリックス１２内に埋設した線材の複数本を更にＣｕマトリックス内に埋設した超電導原線を用いても本発明の粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材を作製することができ、こうした構成によって多芯化（例えば、一次超電導線の数が１００００程度まで）した超電導線材とすることができる。また、このＣｕマトリックスは、Ｎｂ_３Ｓｎ相を磁気的に安定化させる作用も発揮する。
【００２７】
また、上記のような各種超電導原線の外周に、Ｎｂ_３Ｓｎ相形成の拡散処理時に外部へのＳｎの拡散を防止するバリヤ層（例えば、Ｎｂ層）を配置し、更にその外周にＣｕシースを配置して複合体を構成し、この複合体を用いても本発明の粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材を作成することができる。
【００２８】
更に、本発明の超電導線材においては、前記ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシースと原料粉末との間にＣｕシースを介在させた超電導原線または複合体を用いて作成することもでき、こうした構成の超電導線材では、縮径加工の際にＮｂまたはＮｂ基合金シースのより均一な加工が可能なものとなる。
【００２９】
尚、本発明で用いるＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース２、７（図１、２）は、最終的に管状となれば良く、例えば薄肉のＮｂまたはＮｂ基合金からなるシートを重ね巻きしたり、またそれらを溶接することによって管状としたものを採用することができる。
【００３０】
以下、本発明を実施例によってより具体的に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは、いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００３１】
【実施例】
実施例１
３２５メッシュ以下のＴａ粉末とＳｎ粉末を、その原子比が６：５（Ｔａ：Ｓｎ）となるよう混合し、この混合粉末に更に３２５メッシュ以下のＣｕ粉末を混合後の全体粉末量に対して２質量％になるよう添加混合した。この混合粉末を、アルミナ製坩堝に入れ、１．３３×１０^−３Ｐａの真空中で９５０℃、２０時間反応させてＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を作製した。
【００３２】
次に、外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製シース内の中央部に、外径：２ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製芯材を配置しておき、これに（シース材と芯材間に形成される空間内に）先に作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を充填し、溝ロールにより１．０ｍｍ角正方形断面の線材（一次超電導線）に加工した。このとき比較材として、シース内に芯材を配置せずにＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金粉末を充填し、溝ロールにより１．０ｍｍ角正方形断面の線材に加工したものについても作製した。
【００３３】
両線材に８００℃で８０時間の拡散熱処理を行って、超電導線材とした。比較材のＮｂ_３Ｓｎ線材の断面を図５（図面代用金属電子顕微鏡写真）に示すが、Ｎｂ−４．０原子％Ｔａ合金製シースの一部（線材の端部以外）にＳｎの流出が認められた。これは加工中の強度不足によってシースが不均一に薄くなったことが原因と考えられる。
【００３４】
一方、本発明材の超電導線材の断面を図６（図面代用金属電子顕微鏡写真）に示すが、Ｎｂ−４．０原子％Ｔａ合金製シースには、線材の端部以外でのＳｎの流出は認められなかった。
【００３５】
これらのＮｂ_３Ｓｎ超電導線材をＣｕめっきした後、液体ヘリウム中（４．２Ｋ）で１４〜１７Ｔの磁場（外部磁場）における臨界電流密度（臨界電流Ｉｃを、安定化銅を除いた線材断面積で割った値：Ｊｃ）を測定したところ、下記のような値が得られた。
【００３６】
［臨界電流密度Ｊｃの測定値］
（１）本発明材
５２３Ａ／ｍｍ^２（１４Ｔ）、４８１Ａ／ｍｍ^２（１５Ｔ）、４６１Ａ／ｍｍ^２（１６Ｔ）、４４５Ａ／ｍｍ^２（１６．５Ｔ）、４１９Ａ／ｍｍ^２（１７Ｔ）
（２）比較材
１０７Ａ／ｍｍ^２（１６Ｔ）、８９Ａ／ｍｍ^２（１７Ｔ）
例えば、外部磁場が１７ＴのときのＪｃは、比較材で８９Ａ／ｍｍ^２、本発明材は４１９Ａ／ｍｍ^２となっており、本発明材では従来のブロンズ法で得られる実績値の２００Ａ／ｍｍ^２を大幅に上回る特性を示していた。外部磁場Ｂと臨界電流密度Ｊｃの関係を図１０に示す。尚図１０には、Ｃｕ−Ｓｎ基合金（Ｓｎ含有量：１４質量％）の臨界電流密度Ｊｃについても同時に示した。
【００３７】
また、各超電導線材について、臨界電流Ｉｃの曲げ歪み依存性を、歪が０のときの臨界電流Ｉｃ_０との比（Ｉｃ／Ｉｃ_０）で評価した。その結果を、図１１に示すが、比較材では急激にＩｃが低下していたが、本発明材ではＩｃの低下率が大幅に抑制されていることが分かる。
【００３８】
実施例２
実施例１と同様にして作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を、外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製パイプ状部材内に充填し、溝ロールにより２．０ｍｍ角正方形断面の線材に加工した。その後、この線材をスエージング加工して円形断面の線材とした（以下、この線材を「加工線材」と呼ぶ）。
【００３９】
次に、別途準備した外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製シース内の中央部に、上記加工線材を配置しておき、これに（シースと加工線材間に形成される空間内に）、実施例１で作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を充填し、溝ロールにより１．０ｍｍ角正方形断面の線材に加工した。
【００４０】
この線材に８００℃で８０時間の拡散熱処理を行って、超電導線材とした。得られた超電導線材の断面を図７（図面代用金属電子顕微鏡写真）に示すが、実施例１（本発明例）の場合と同様に、線材の端部以外でのＳｎの流出は認められなかった。
【００４１】
この超電導線材について、実施例１と同様にして１７〜２４Ｔの磁場（外部磁場）における臨界電流密度Ｊｃを測定したところ、下記のような値が得られた。これらの値を、前記図１０に併せて示す。
【００４２】
［臨界電流密度Ｊｃの測定値］
５５９Ａ／ｍｍ^２（１７Ｔ）、１６７Ａ／ｍｍ^２（２２Ｔ）、９２Ａ／ｍｍ^２（２３Ｔ）、４６Ａ／ｍｍ^２（２４Ｔ）、２１Ａ／ｍｍ^２（２５Ｔ）
また、この超電導線材について、臨界電流Ｉｃの曲げ歪み依存性を、実施例１と同様にして調査した。その結果を、前記図１１に併記するが、Ｉｃの低下率が比較材と比べて顕著に抑制されていることが分かる。
【００４３】
実施例３
外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製シース内の中央部に、外径：０．８ｍｍのＮｂ製芯材を７本束ねて配置しておき、これに（シースと加工線材間に形成される空間内に）、実施例１で作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を充填し、溝ロールにより１．４ｍｍ角正方形断面の線材に加工した。
【００４４】
この線材に８００℃で８０時間の拡散熱処理を行って、超電導線材とした。得られた超電導線材の断面を図８（図面代用金属電子顕微鏡写真）に示すが、実施例１（本発明例）の場合と同様に、線材の端部以外でのＳｎの流出は認められなかった。
【００４５】
この超電導線材について、実施例１と同様にして１５〜２５Ｔの磁場（外部磁場）における臨界電流密度Ｊｃを測定したところ、下記のような値が得られた。これらの値を、前記図１０に併せて示す。
【００４６】
［臨界電流密度Ｊｃの測定値］
２６４Ａ／ｍｍ^２（１５Ｔ）、２６１Ａ／ｍｍ^２（１５．５Ｔ）、２５９Ａ／ｍｍ^２（１６Ｔ）、２５６Ａ／ｍｍ^２（１６．５Ｔ）、２５３Ａ／ｍｍ^２（１７Ｔ）、２４０Ａ／ｍｍ^２（１８Ｔ）、２００Ａ／ｍｍ^２（２０Ｔ）、１６６Ａ／ｍｍ^２（２１Ｔ）、１３０Ａ／ｍｍ^２（２２Ｔ）、９１Ａ／ｍｍ^２（２３Ｔ）、４５Ａ／ｍｍ^２（２４Ｔ）、２０Ａ／ｍｍ^２（２５Ｔ）
また、この超電導線材について、臨界電流Ｉｃの曲げ歪み依存性を、実施例１と同様にして調査した。その結果を、前記図１１に併記するが、Ｉｃの低下率が比較材と比べて明瞭に抑制されていることが分かる。
【００４７】
実施例４
外径：５３ｍｍ、内径４９ｍｍのＣｕシースと、ネジ込み式のＣｕ蓋を準備し、Ｃｕ蓋に内径：５ｍｍ、深さ：３ｍｍ程度の凹みを３１個均等に開け、その凹みに、外径：５ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金芯材を３１本差し込むことで保持し、Ｃｕシース内に芯材が均等に配置されるようにした。これに実施例１と同様に作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を充填したものに、もう一方の蓋をし、更にその外周を厚さ０．２ｍｍのＮｂシートを外径が５９ｍｍになるまで巻きつけ（拡散バリヤ層）、これを外径：６８ｍｍ、内径：６０ｍｍのＣｕビレット（安定化銅）内に装填して複合体とした。
【００４８】
この複合体を、押出加工と伸線加工によって外径：２．０ｍｍになるまで加工し、得られた線材に８００℃で８０時間の拡散熱処理を行って、超電導線材とした。得られた超電導線材の断面を図９（図面代用金属顕微鏡写真）に示すが、ＮｂシートとＣｕシース部の境界部およびＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金芯材と粉末コア境界部にＮｂ_３Ｓｎ相が均一に生成されていた。
【００４９】
この超電導線材について、実施例１と同様にして１７Ｔの磁場（外部磁場）における臨界電流密度Ｊｃを測定したところ、３００Ａ／ｍｍ^２となり、従来のブロンズ法線材を上回っていた。また、この超電導線材について、臨界電流Ｉｃの曲げ歪み依存性を、実施例１と同様にして調査した。その結果を、前記図１１に併記するが、Ｉｃの低下率が著しく抑制されていることが分かる。
【００５０】
【発明の効果】
本発明は以上のように構成されており、線材としての強度を向上すると共に、優れた超電導特性を発揮し、しかも歪みが導入された場合であっても超電導特性の劣化を招くことがないような粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材が実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明で用いる超電導原線の一構成例を示した概略断面図である。
【図２】本発明で用いる超電導原線の他の構成例を示した概略断面図である。
【図３】本発明で用いる超電導原線の更に他の構成例を示した概略断面図である。
【図４】本発明で用いる超電導原線の他の構成例を示した概略断面図である。
【図５】実施例１で得られた超電導線材（比較材）の断面を示す図面代用金属顕微鏡写真である。
【図６】実施例１で得られた超電導線材（本発明材）の断面を示す図面代用金属顕微鏡写真である。
【図７】実施例２で得られた超電導線材（本発明材）の断面を示す図面代用金属顕微鏡写真である。
【図８】実施例３で得られた超電導線材（本発明材）の断面を示す図面代用金属顕微鏡写真である。
【図９】実施例４で得られた超電導線材（本発明材）の断面を示す図面代用金属顕微鏡写真である。
【図１０】各実施例１〜３で得られたＮｂ_３Ｓｎ超電導線のＪｃ特性と外部磁場との関係を示すグラフである。
【図１１】各実施例１〜４で得られたＮｂ_３Ｓｎ超電導線の曲げ歪み依存性を比較して示したグラフである。
【符号の説明】
１　ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材
２、７　ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース
３、６、８　原料粉末
４、９　Ｃｕシース
１０、１１　一次超電導線
１２　Ｃｕマトリックス

Claims

粉末を用いて超電導線材を作製する方法によって製造されるＮｂ_３Ｓｎ超電導線材であって、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材を１本または複数本配置すると共に、前記シースと芯材間に形成される空間内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものであることを特徴とする粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材。
粉末を用いて超電導線材を作製する方法によって製造されるＮｂ_３Ｓｎ超電導線材であって、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるパイプ状部材内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填して縮径加工した線材を、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース内に１本または複数本配置すると共に、前記シースと線材間に形成される空間内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものであることを特徴とする粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材。
前記粉末は、更にＣｕを構成元素として含有したものである請求項１または２に記載の粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材。
請求項１〜３のいずれかに記載の一次超電導線の単数または複数本をＣｕマトリックス内に埋設した線材を用いて作製されたものである粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材。
請求項４に記載の線材の複数本を更にＣｕマトリックス内に埋設した線材を用いて作製されたものである粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材。
請求項１〜５のいずれかに記載の超電導原線の外周に、Ｎｂ_３Ｓｎ相形成の拡散処理時に外部へのＳｎの拡散を防止するバリヤ層を配置し、更にその外周にＣｕシースを配置して複合体を構成し、この複合体を用いて作製されたものである粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材。
前記ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシースと粉末との間にＣｕシースを介在させた一次超電導線または複合体を用いて作製されたものである請求項１〜６のいずれかに記載の粉末法Ｎｂ_３Ｓｎ超電導線材。