JP2004532173A - ＭｇＢ２からなる超伝導材料の製造方法 - Google Patents

Abstract

超伝導材料ＭｇＢ_２を製造するために、Ｍｇ及びＢ並びに少なくとも１種の他の成分を含有する成形可能な母合金を製造する。この成形した母合金から少なくとも１種の他の成分を少なくとも部分的に除去する。この母合金はＬｉＭｇＢ−合金である。本方法によれば、ＭｇＢ_２からなる成形品を、たとえば鍛造、鋳造、引き抜き加工により製造できる。

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、多様な幾何学形状の形の超伝導材料ＭｇＢ_２の製造方法に関する。さらに、本発明は、本方法により製造された材料並びに本方法を実施するための母合金に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭｇＢ_２は以前から公知である。これは六方晶ＡｌＢ_２構造で結晶し、かつＭｇ原子からなる交替層とＢからなるグラファイト様の層からなる。この超伝導特性は２００１年１月に初めて発見され、これは３９Ｋの高い転移温度のためにセンセーショナルであった。これに関しては、刊行物Ｓ．Ｌ．Ｂｕｄ’ｋｏ，Ｇ．Ｌａｐｅｒｔｏｔ，Ｇ．Ｐｅｔｒｏｖｉｃ，Ｃ．Ｅ．Ｃｕｎｎｉｎｇｈａｍ，Ｎ．Ａｎｄｅｒｓｏｎ及びＰ．Ｃ．Ｃａｎｆｉｅｌｄ著，Ａｍｅｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ａｎｄ Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｈｙｓｉｃｓ ａｎｄ Ａｓｔｒｏｎｏｍｙ Ｉｏｗａ Ｓｔａｔｅ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ａｍｅｓ，ＩＡ ５００１１（Ｊａｎｕａｒｙ ３０，２００１）及びＪ．Ｋｏｒｔｕｓ，Ｉ．Ｉ．Ｍａｚｉｎ，Ｋ．Ｄ．Ｂｅｌａｓｈｃｈｅｎｋｏ，Ｖ．Ｐ．Ａｎｔｒｏｐｏｖ，Ｌ．Ｌ．Ｂｏｙｅｒ著，Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃｉｅｎｃｅ，Ｃｏｄｅ ６３９０，Ｎａｖａｌ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，Ｗａｓｈｉｎｇｔｏｎ，ＤＣ ２０３７５，Ａｍｅｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ，ＩＳＵ，Ａｍｅｓ，ＩＡ，５００１１（Ｊａｎｕａｒｙ ３０，２００１）に記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ＭｇＢ_２は極めて脆く、工業的部材の製造、特にこの材料からワイヤを製造することは費用がかかる。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明の根底をなす課題は、超伝導のＭｇＢ_２から成形品を製造することができる方法を開発することであった。前記の課題は、Ｍｇ及びＢ並びに少なくとも１種の他の成分を含有する成形可能な母合金を製造し、成形された母合金から前記の少なくとも１種の他の成分を除去することにより解決される。従って、本発明による方法の場合に、超伝導材料ではなく、成形可能な母合金を所望の形状の製造のために加工する。特に適した母合金はＬｉＭｇＢ−合金である。これは、極めて安定な相として製造され、たとえば鍛造可能で、鋳造可能でかつプレス成形可能である。この母合金の製造の後に、Ｌｉの除去により超伝導材料に移行させる。Ｌｉの除去は形状を変えずに行うことができる。従って母合金の成形後に、超伝導材料へ移行させる際の形状は維持される。ＬｉＭｇＢは電極材料としてフランス国特許（ＦＲ−Ａ）第２５６３５３５号明細書から公知である。
【０００５】
この母合金は溶融物の形で１８０〜６００℃の温度で製造することができる。１８０〜４５０℃の間の溶融温度が特に有利であることは判明した。しかしながら、この母合金は各成分の粉砕及び特に冷間粉砕によって製造することもできる。約４５０℃の温度では、この相は極めて均質であり、さらに温度が上昇した場合にはペースト状の状態に移行する。この状態で母合金は成形することができる。また、母合金の均質相を冷却し、引き続きその延性に基づき成形、たとえば鍛造又はプレス成形することもできる。
【０００６】
この他の成分、特にＬｉは熱処理により除去することができる。この除去は有利には真空中で行う。この他の成分の除去は、化学的又は物理的方法により、たとえば電気分解又はソルボリシスを用いて行うこともできる。
【０００７】
この母合金の特に適した組成は、Ｌｉ １０％〜９７％（原子パーセント）、Ｍｇ １％〜３０％（原子パーセント）及びＢ ２％〜６０％（原子パーセント）からなる。
【０００８】
この母合金は特に、たとえばＢｅ及び／又はＡｌでドープされるのに適している。
【０００９】
本方法により製造された材料は特に成形品である。特に、この成形品は、ワイヤ、特に鍛造された、プレス成形された又は引き出し成形されたワイヤである。
【００１０】
本発明による方法の場合に、Ｍｇ及びＢ並びに他の成分、特にＬｉから溶融により均質な相が製造される。この溶融は、１８０〜６００℃、有利には１８０〜４５０℃の温度範囲で行われる。しかしながら、他の温度範囲も考えられる。この場合に、前記の成分の粉砕及び特に冷間粉砕によって製造される。この溶融物の形で、比較的高い温度の場合、たとえば４５０℃の場合に極めて高い均質性が達成される。この温度を上回る場合に、ＬｉＭｇＢ−合金は次第に硬くなる。この異例な挙動は成形可能な母合金の製造のために利用できる。この母合金は、硬質、たとえばペースト状及び延性である場合のこの高い温度でたとえば鍛造される。真空中での熱処理により、この成形された母合金は超伝導材料に移行される。この処理の場合に、Ｌｉもしくは他の成分は除去される。この熱処理の代わりに、他の成分の除去は脱インターカレーションによる電気分解も可能である。さらに、他の成分は化学的に除去できる。このために、特にソルボリシス、たとえばアルコール中での、特にイソプロパノールもしくはイソプロパノール／エタノール混合物中でのソルボリシスが適している。
【００１１】
この母合金はドープされていてもよい。特に、Ｍｇを過剰ドープすることができる。このドープは特にＢｅ及び／又はＡｌで行うのが有利である。
【００１２】
母合金の成形にとって、この母合金の延性に基づき極めて多様な作業方法が可能である。特にこの母合金は、鍛造、鋳造、プレス成形又は押出成形を行うことができる。これは、高めた温度で、特に４５０℃を上回る温度で、又は冷却された状態で室温で行うことができる。主にすべての成形品を製造することができる。しかしながら、所望の直径及び長さで極めて簡単に製造することができるワイヤの製造が特に工業的に重要である。

Claims (23)

1. Ｍｇ及びＢ並びに少なくとも１種の他の成分を含有する成形可能な母合金を製造し、前記母合金から前記の少なくとも１種の他の成分を少なくとも部分的に除去することを特徴とする、超伝導材料のＭｇＢ_２の製造方法。
2. 前記母合金がＬｉＭｇＢ−合金であることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
3. ＬｉＭｇＢ−合金を溶融した形で１８０〜６００℃、有利には１８０〜４５０℃で製造することを特徴とする、請求項２に記載の方法。
4. ＬｉＭｇＢ−合金を各成分の粉砕、及び特に冷間粉砕により製造することを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
5. 前記母合金は約４５０℃を越えると硬さが増大し、かつ特にペースト状になることを特徴とする、請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 少なくとも１種の他の成分を熱処理によって除去することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 少なくとも１種の他の成分を真空中で除去することを特徴とする、請求項６に記載の方法。
8. 少なくとも１種の他の成分を脱インターカレーションによる電気分解によって除去することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
9. 少なくとも１種の他の成分をソルボリシスによって溶出させることを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
10. 他の成分がＬｉであることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項に記載の方法。
11. 前記母合金が次の組成：
    Ｌｉ １０〜９７％（原子パーセント）、
    Ｍｇ １〜３０％（原子パーセント）、
    Ｂ ２〜６０％（原子パーセント）
    を示すことを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項に記載の方法。
12. 前記母合金をドープすることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項に記載の方法。
13. 前記母合金をＢｅ及び／又はＡｌでドープすることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。
14. Ｍｇが過剰にドープされていることを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項に記載の方法。
15. 前記母合金を成形することを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項に記載の方法。
16. 前記母合金を鋳造、プレス成形又は鍛造することを特徴とする、請求項１５に記載の方法。
17. 前記母合金をワイヤに成形することを特徴とする、請求項１５又は１６に記載の方法。
18. 請求項１記載の方法により製造された超伝導材料が成形品であることを特徴とする、請求項１記載の方法により製造された超伝導材料。
19. 鍛造された部材であることを特徴とする、請求項１８に記載の材料。
20. ワイヤであることを特徴とする、請求項１８に記載の材料。
21. 母合金がＬｉＭｇＢ−合金であることを特徴とする、請求項１に記載の方法を実施するための母合金。
22. 母合金がドープされていることを特徴とする、請求項２１に記載の母合金。
23. Ｍｇが過剰ドープされていることを特徴とする、請求項２１又は２２に記載の母合金。