JP2007123194A - MgB2/Al超伝導押出し材及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】MgB2粒子粉体を加圧成形してプリフォームを形成し、前記プリフォームにアルミニウム溶湯を加圧浸透させてMgB2/Al複合材料からなるビレットを形成し、前記ビレットを押出し成形することを特徴とする、MgB2/Al超伝導押出し材の製造方法。および、これにより得られるMgB2/Al超伝導押出し材。
【選択図】図13
Description
請求項2に記載の本発明は、平均粒径が40μm以下のMgB2粒子粉体を加圧成形してMgB2の体積率が30%以上のプリフォームを形成することを特徴とする、請求項1記載のMgB2/Al超伝導押出し材の製造方法であり、
請求項3に記載の本発明は、前記アルミニウム溶湯が純度99%以上のアルミニウムであって、温度923〜1123Kのアルミニウム溶湯を5〜10MPaの加圧力で加圧浸透させることを特徴とする、請求項1又は2記載のMgB2/Al超伝導押出し材の製造方法であり、
請求項4に記載の本発明は、前記ビレットを、温度873〜923K、ラム押出し速度1〜5mm/sの押出し条件で押出し成形することを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれかに記載のMgB2/Al超伝導押出し材の製造方法である。
請求項6に記載の本発明は、超伝導転移温度が33〜39Kである、請求項5記載のMgB2/Al超伝導押出し材であり、
請求項7に記載の本発明は、磁化温度が36〜39Kである、請求項5又は6記載のMgB2/Al超伝導押出し材であり、
請求項8に記載の本発明は、超伝導転移温度領域における熱伝導度が5〜30W/(m・K)である、請求項5〜7にうちいずれかに記載のMgB2/Al超伝導押出し材である。熱伝導度は7〜25W/(m・K)であることがより好ましい。
作製した複合材料のビレットと押出し材の組織は、マイクロカッターにて切断し、機械研磨した後に、そのミクロ組織を、EDS分析装置を備えた日立製作所社製走査型電子顕微鏡(SEM、S‐3500H)を用いて加速電圧20kVにて観察した。
超伝導特性の測定には、各試料より1mmX1mm×1mmの試料を放電加工で切り出して使用した。電気抵抗、帯磁率、磁化率、熱伝導度および比熱を測定した。電気抵抗率の温度依存性はカンタム・デザイン社製物理特性測定システム(PPMS)を使用して、直流四端子法により直流1mAで測定した。測定温度は室温から2Kまで、冷却速度0.2K/minにて行った。磁化測定も同社製超伝導量子干渉装置(SQUID)を使用して外部磁場100Gで測定した。熱伝導度および比熱測定は、前記の物理特性測定システム(PPMS)を用いて行った。また、試料のマイスナー効果は複合材料ピレットの横断面方向に半円盤形状に切り出した試料を用いた。二重のガラス容器の外側を液体ちっ素で冷却し、内側のガラス容器に液体へリウムを満たし、その中に永久磁石と試料を入れて、磁気浮上を目視観察して確認した。
図11に示すように、30gのMgB2粒子1を、内径が30mmの筒状のプレフォーム作成用金型2に充填し、押し棒3にて常温下で軽くプレスし、直径が30mmで高さが42mmの円柱形状の圧粉体プリフォーム11を作製した。使用したMgB2粒子は株式会社高純度化学研究所製の純度99%以上の粒子で、公称40μm以下の粒子である。凝集をなくす目的で乳鉢にて軽く粉砕した後、平均粒径10μmとしたものを使用した。
図1(a)は今回使用したMgB2粒子のSEM像である。写真からも明らかなように、粒度分布は広く5μm未満の粒子や、凝集のためか44μmより大きな粒子も観察された。この粒子を乳鉢で軽く粉砕した後にSEM観察した結果を図1(b)に示す。図1(a)のような粗大な粒子はなくなり、ほぼ10μm以下の粒子が頻度よく観察されるようになった。これら粉砕した粒子の一部をTEMで観察した結果を図2(a)に示す。中央の黒いコントラストの粒子は角ばった形状をしており、その粒子から得られた制限視野電子回折図形を図2(a)中に示したが、AlB2構造として指数付けすることができた。また、図2(b)は、EELS分析結果であり、図2(c)は、EDS分析結果である。EELS分析おいて約188eVにB−Kエッジに相当するピークと、EDS分析においてMgの高いピークが検出された。エネルギー分散型X線分光分析法(EDS)ではC以上の元素が分析できるが、Cより軽いBは検出できない。電子エネルギー損失分光分析法(EELS)では、理論上、重水素以上の元素を検出できるので、BをEELSで検出して粒子がMgとBから構成されていることを確認した。また、顕著な不純物は観察されなかった。なお、図2(c)中の8keVのピークは、粒子を載せている銅メッシュからの回り込みである。
図5は、高体積率MgB2/Al試料、低体積率MgB2/Al試料、99.99%純度のアルミニウム(以後、純Alと称する)を室温から4.2Kまで冷却したときの電気抵抗を測定した結果である。純Alと比較して、複合材料では途中から電気抵抗の大きな減少が見られた。とくに高体積率MgB2/Al試料では、その低下が大きかった。図6(a)に低温部分の拡大図を示した。電気抵抗は約39K(onset−TC)から急激に減少し、37Kでいったん減少の割合が緩やかになるが、そのまま減少を続けて約22Kではゼロとなった。
図9に低体積、高体積率MgB2/Al試料、および純Alの熱伝導度測定の結果を示す。例えば10Kでの値を比較すると、いずれも純Alの値約2000W/(m・K)より低く、低体積率MgB2/Al試料では約30W/(m・K)、高体積率MgB2/Al試料では約7W/(m・K)であった。しかしこの値は、M.SchnedierらによるMgB2単体で測定された約1W/(m・K)よりも高い値である。実用されている超伝導NbTiとNb3Snの熱伝導度はおよそ0.5W/(m・K)程度であることから、それと比較すると本実験で作製した高体積率MgB2/Al試料でも、約10倍以上熱伝導度がよいことがわかる。また、MgB2超伝導体のTcが39Kであることから、実用的な使用温度領域として約30Kを想定すると、図9より低体積率MgB2/Al試料の熱伝導度は約70W/(m・K)、高体積率MgB2/Al試料では約25W/(m・K)と、超伝導NbTiあるいはNb3Snのそれより格段に高い値となった。このことは本複合材料を線材化して使用した場合、MgB2とアルミニウムとを複合化したことで熱伝導が改善され、良好な冷却が期待されることから、超伝導マグネットの安定化に役立つと考えられる。これは超伝導マグネットのクエンチを防ぐことに有効であると思われる。
1.MgB2を含むアルミニウム基複合材料の製造に成功した。この試料はマクロ組織とミクロ組織の観察において、顕著な欠陥は観察されなかった。また、SEM−EDS測定においても、MgとAl、あるいはMgと酸素の化合物らしいものは観察されなかった。
2.高体積率MgB2/Al複合材料においては、電気低抗が39Kから減少することが確認された。また磁化測定においては、39Kから磁化の減少が確認された。この試料の超伝導体積率は約50%と見積もられた。また、臨界電流密度は約3×106A/cm2と算出された。
3.液体へリウム中でMgB2を多く含む複合材料は永久磁石上で浮上し、マイスナー効果が確認された。
4.高体積率MgB2/Al複合材料の10Kでの熱伝導度はMgB2単体で測定された値よりも高かった。
5.比熱の温度依存性を測定したところ、高体積率MgB2/Al複合材料では約37.4Kにおいて曲線に比熱のとびが確認された。
MgB2/Alの複合材料ビレットを、直径を約27.5mm、長さを15mmの円柱形に加工して、図13に示す押出し機を用いた押出し加工に供した。また、この複合材料ビレットの先端に、図20に示す直径を約27.5mm、長さを15mmの円柱形の純Alビレットを装てんした。押出し加工はラム押出し速度(ラム速度)2mm/s、温度873Kにて行い、直径10mmの押出し材を作製した。
101:コンテナ、102:押し金、103:複合材料、104:純アルミニウム、105:ダイス、106:押し受け、107:ラム
Claims (8)
- MgB2粒子粉体を加圧成形してプリフォームを形成し、前記プリフォームにアルミニウム溶湯を加圧浸透させてMgB2/Al複合材料からなるビレットを形成し、前記ビレットを押出し成形することを特徴とする、MgB2/Al超伝導押出し材の製造方法。
- 平均粒径が40μm以下のMgB2粒子粉体を加圧成形してMgB2の体積率が30%以上のプリフォームを形成することを特徴とする、請求項1記載のMgB2/Al超伝導押出し材の製造方法。
- 前記アルミニウム溶湯が純度99%以上のアルミニウムであって、温度923〜1123Kのアルミニウム溶湯を5〜10MPaの加圧力で加圧浸透させることを特徴とする、請求項1又は2記載のMgB2/Al超伝導押出し材の製造方法。
- 前記ビレットを、温度873〜923K、ラム押出し速度1〜5mm/sの押出し条件で押出し成形することを特徴とする、請求項1〜3のうちいずれかに記載のMgB2/Al超伝導押出し材の製造方法。
- 請求項1〜4のうちいずれかに記載のMgB2/Al超伝導押出し材の製造方法により得られるMgB2/Al超伝導押出し材。
- 超伝導転移温度が33〜39Kである、請求項5記載のMgB2/Al超伝導押出し材。
- 磁化温度が36〜39Kである、請求項5又は6記載のMgB2/Al超伝導押出し材。
- 超伝導転移温度領域における熱伝導度が5〜30W/(m・K)である、請求項5〜7にうちいずれかに記載のMgB2/Al超伝導押出し材。
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JP2011113951A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Toyama Univ | マグネシウム系複合材料 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6421034A (en) * | 1987-03-31 | 1989-01-24 | Sumitomo Electric Industries | Superconductive composite body |
JP2002373534A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Hitachi Ltd | 超電導線材とその作製方法及びそれを用いた超電導マグネット |
JP2003095650A (ja) * | 2001-06-01 | 2003-04-03 | Internatl Superconductivity Technology Center | 臨界電流密度の高いMgB2系超電導体及びその製造方法 |
JP2003123556A (ja) * | 2001-10-15 | 2003-04-25 | Tokai Univ | MgB2系超伝導体及びその製造方法 |
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6421034A (en) * | 1987-03-31 | 1989-01-24 | Sumitomo Electric Industries | Superconductive composite body |
JP2003095650A (ja) * | 2001-06-01 | 2003-04-03 | Internatl Superconductivity Technology Center | 臨界電流密度の高いMgB2系超電導体及びその製造方法 |
JP2002373534A (ja) * | 2001-06-15 | 2002-12-26 | Hitachi Ltd | 超電導線材とその作製方法及びそれを用いた超電導マグネット |
JP2003123556A (ja) * | 2001-10-15 | 2003-04-25 | Tokai Univ | MgB2系超伝導体及びその製造方法 |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011113951A (ja) * | 2009-11-30 | 2011-06-09 | Toyama Univ | マグネシウム系複合材料 |
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