JP2007294375A - Nb3Sn SUPERCONDUCTING WIRING MATERIAL FABRICATION PRECURSOR, METHOD FOR FABRICATION THEREOF AND Nb3Sn SUPERCONDUCTING WIRING MATERIAL - Google Patents

Nb3Sn SUPERCONDUCTING WIRING MATERIAL FABRICATION PRECURSOR, METHOD FOR FABRICATION THEREOF AND Nb3Sn SUPERCONDUCTING WIRING MATERIAL Download PDF

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弘之 加藤
Takayuki Miyatake
孝之 宮武
Takayoshi Miyazaki
隆好 宮崎
Takashi Zaitsu
享司 財津
Takashi Hase
隆司 長谷
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an Nb<SB>3</SB>Sn superconducting wiring material capable of minimizing an alternate current loss without losing a desirable critical current density and enabling its application to a superconducting magnet available in NMR analysis equipment and a precursor required for fabricating the Nb<SB>3</SB>Sn superconducting wiring material. <P>SOLUTION: This superconducting wiring material fabrication precursor is used to fabricate an Nb<SB>3</SB>Sn superconducting wiring material by an internal Sn method. In this precursor, either Sn or Sn group alloy core is placed at the center, its surrounding is provided with a layer composed of a Cu or Cu group alloy and its periphery is provided with a roll laminate formed by lapping an Nb or Nb group alloy sheet and a Cu or Cu group alloy sheet. In addition, multiple primary composite wire materials having stabilization copper layers at their peripheries are bundled and inserted into a pipe composed of the Cu or Cu group alloy for diameter reduction and the average thickness of the roll laminate in the final shape after diameter reduction is controlled to be less than or equal to 60 μm. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、Nb3Sn超電導線材を内部Sn法によって製造するための前駆体(超電導線材製造用前駆体)、およびその製造方法、並びにNb3Sn超電導線材に関するものであり、殊に中磁場から高磁場発生用超電導マグネットの素材として有用なNb3Sn超電導線材を、内部Sn法によって製造する為の前駆体等の技術に関するものである。 The present invention relates to a precursor (precursor for producing a superconducting wire) for producing an Nb 3 Sn superconducting wire by an internal Sn method, a method for producing the same, and an Nb 3 Sn superconducting wire, particularly from a medium magnetic field. The present invention relates to a technique such as a precursor for producing an Nb 3 Sn superconducting wire useful as a material for a superconducting magnet for generating a high magnetic field by an internal Sn method.

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)分析装置や核融合装置、加速器等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。   Among the fields in which superconducting wire is put into practical use, superconducting magnets used in high-resolution nuclear magnetic resonance (NMR) analyzers, fusion devices, accelerators, etc. have higher resolution as the generated magnetic field increases. In recent years, there is an increasing trend toward higher magnetic fields.

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、Nb3Sn線材が実用化されており、このNb3Sn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。 As a superconducting wire used for the superconducting magnet for generating a high magnetic field, a Nb 3 Sn wire is put into practical use, and the bronze method is mainly used for manufacturing this Nb 3 Sn superconducting wire.

このブロンズ法は、Cu−Sn基合金(ブロンズ)マトリクス中に、複数のNbまたはNb基合金からなる芯材を埋設して複合線材が構成される。この複合線材を、押出し若しくは伸線加工等の縮径加工を施すことによって、上記芯材を細径化してフィラメント(以下、Nb基フィラメントと呼ぶ)とし、このNb基フィラメントとブロンズからなる複合線材を複数束ねて線材群となし、その外周に安定化の為の銅(安定化銅)を配置した後、更に縮径加工する。引き続き、縮径加工後の上記線材群を600℃以上、800℃以下程度で熱処理(拡散熱処理)することにより、Nb基フィラメントとブロンズマトリクスの界面にNb3Sn化合物層を生成する方法である。 In this bronze method, a composite wire is formed by embedding a core material made of a plurality of Nb or Nb base alloys in a Cu—Sn base alloy (bronze) matrix. The composite wire is subjected to diameter reduction processing such as extrusion or wire drawing to reduce the diameter of the core material to form a filament (hereinafter referred to as Nb-based filament), and the composite wire composed of the Nb-based filament and bronze Are bundled together to form a wire group, and after stabilizing copper (stabilized copper) is arranged on the outer periphery, the diameter is further reduced. Subsequently, the Nb 3 Sn compound layer is formed at the interface between the Nb-based filament and the bronze matrix by heat-treating (diffusion heat treatment) the wire group after the diameter reduction processing at about 600 ° C. or more and 800 ° C. or less.

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(15.8質量%以下)、生成されるNb3Sn化合物層の厚さが薄く、また結晶性が劣化してしまい、臨界電流密度Jcが高くないという欠点がある。 However, in this method, there is a limit to the Sn concentration that can be dissolved in bronze (15.8% by mass or less), the thickness of the Nb 3 Sn compound layer to be formed is thin, and the crystallinity is deteriorated. There is a drawback that the critical current density Jc is not high.

Nb3Sn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、内部Sn法も知られている。この内部Sn法では、ブロンズ法のような固溶限によるSn濃度に限界がないのでSn濃度をできるだけ高く設定でき、良質なNb3Sn相が生成可能であるため、高磁場での高い臨界電流密度Jcが得られるといわれている。 In addition to the bronze method, an internal Sn method is also known as a method for producing the Nb 3 Sn superconducting wire. In this internal Sn method, since there is no limit on the Sn concentration due to the solid solubility limit as in the bronze method, the Sn concentration can be set as high as possible, and a high-quality Nb 3 Sn phase can be generated. It is said that the density Jc can be obtained.

内部Sn法では、図1(Nb3Sn超電導線材製造用前駆体の模式図)に示すように、CuまたはCu基合金(以下、「Cuマトリクス」と呼ぶことがある)4の中央部に、SnまたはSn基合金からなる芯材(以下、「Sn基金属芯」と呼ぶことがある)3を埋設すると共に、Sn基金属芯3の周囲のCuマトリクス4中に、複数のNbまたはNb基合金からなる芯材(即ち、「Nb基フィラメント」と呼ぶことがある)2を相互に接触しないように配置して前駆体(超電導線材製造用前駆体)1とする。 In the internal Sn method, as shown in FIG. 1 (schematic diagram of a precursor for producing a Nb 3 Sn superconducting wire), Cu or a Cu-based alloy (hereinafter sometimes referred to as “Cu matrix”) 4 is formed at the center portion. A core material (hereinafter sometimes referred to as “Sn base metal core”) 3 made of Sn or an Sn base alloy is embedded, and a plurality of Nb or Nb bases are included in the Cu matrix 4 around the Sn base metal core 3. An alloy core material (that is, sometimes referred to as “Nb-based filament”) 2 is arranged so as not to contact each other to form a precursor (precursor for producing a superconducting wire) 1.

この前駆体に伸線加工等の縮径加工を施した後、熱処理(拡散熱処理)によってSn基金属芯3中のSnを拡散させ、Nb基フィラメント2と反応させることによってNb3Snを生成させる方法である(例えば、特許文献1)。 Was subjected to diameter reduction of wire drawing or the like to the precursor, the heat treatment to diffuse the Sn in the Sn-based metal core 3 by (diffusion heat treatment), to produce Nb 3 Sn by reacting with the Nb-based filaments 2 It is a method (for example, patent document 1).

また上記のような前駆体1においては、図2に示すように、前記Nb基フィラメント2とSn基金属芯3が配置された部分(以下、「超電導コア部」と呼ぶことがある)と、その外部の安定化銅層4aの間に拡散障壁層6を配置した構成を採用するのが一般的である。この拡散障壁層6は、例えばNb層またはTa層、或いはNb層とTa層の2層からなり、拡散熱処理の際に超電導コア部内のSn(Sn基金属芯3)が外部に拡散してしまうことを防止し、超電導コア部内でのSnの純度を高める作用を発揮するものである。   In the precursor 1 as described above, as shown in FIG. 2, a portion where the Nb-based filament 2 and the Sn-based metal core 3 are disposed (hereinafter, sometimes referred to as “superconducting core portion”); Generally, a configuration in which the diffusion barrier layer 6 is disposed between the external stabilizing copper layer 4a is employed. The diffusion barrier layer 6 is composed of, for example, an Nb layer or a Ta layer, or two layers of an Nb layer and a Ta layer, and Sn (Sn-based metal core 3) in the superconducting core portion diffuses to the outside during the diffusion heat treatment. This exhibits the effect of preventing this and increasing the purity of Sn in the superconducting core.

上記のような、超電導線材製造用前駆体を製造するには、下記の手順で行われる。まず、Nb基フィラメントをCuマトリスク管に挿入し、押出し加工や伸線加工等の縮径加工を施して複合体とし(通常、断面形状が六角形に形成される)、これを適当な長さに裁断する。そして、Cu製外筒を有し、拡散バリア層を設け或いは設けないビレット内に前記複合体を充填し、その中央部にCuマトリクス(Cu製中実ビレット)を配置して押出し等の縮径加工をした後、中央部のCuマトリクスを機械的に穿孔してパイプ状複合体を構成する。或いは、他の方法として、Cu外筒とCu内筒で構成され、拡散障壁層6を有しまたは有さない中空ビレット内(外筒と内筒の間)に前記複合体を複数本充填してパイプ押出し等の縮径加工を施してパイプ状複合体を構成する。   In order to manufacture the precursor for manufacturing a superconducting wire as described above, the following procedure is performed. First, an Nb-based filament is inserted into a Cu matrisk tube, and subjected to diameter reduction processing such as extrusion processing or wire drawing processing to form a composite (usually the cross-sectional shape is formed in a hexagonal shape). Cut to. And the said composite body is filled in the billet which has a Cu outer cylinder, and a diffusion barrier layer is provided or not provided, and a Cu matrix (Cu solid billet) is arranged in the center part to reduce the diameter such as extrusion. After processing, the Cu matrix at the center is mechanically drilled to form a pipe-shaped composite. Alternatively, as another method, a plurality of the composites are filled in a hollow billet (between the outer cylinder and the inner cylinder) which is composed of a Cu outer cylinder and a Cu inner cylinder and which has or does not have the diffusion barrier layer 6. Then, a pipe-shaped composite is formed by performing diameter reduction processing such as pipe extrusion.

そして、これらの方法によって作製されたパイプ状複合体の中央空隙部内に、Sn基金属芯を挿入して縮径加工して、前記図1、2に示したような前駆体(一次複合線材)が製造される。以下では、これらのものを、「モノエレメント線材」と呼ぶことがある。   Then, a Sn-based metal core is inserted into the central gap of the pipe-shaped composite produced by these methods and the diameter thereof is reduced, so that the precursor (primary composite wire) as shown in FIGS. Is manufactured. Hereinafter, these may be referred to as “monoelement wire”.

上記のようにして構成された各前駆体(モノエレメント線材)は、拡散障壁層6を有するか或いは有さないCuマトリクス管内部に複数本束ねて充填され、更に縮径加工されて多芯型の超電導線材製造用前駆体(以下、「マルチエレメント線材」と呼ぶことがある)とされる。   Each of the precursors (monoelement wires) configured as described above is bundled and filled in a plurality of Cu matrix tubes with or without a diffusion barrier layer 6, and further reduced in diameter to be multi-core type. The precursor for manufacturing a superconducting wire (hereinafter sometimes referred to as “multi-element wire”).

図3、4は、マルチエレメント線材の構成例を示したものである。このうち図3は、前記図1に示した前駆体1(モノエレメント線材)を、拡散障壁層6aを有するCuマトリクス5内に複数本束ねて埋設し、マルチエレメント線材11としたものである。図4は、前記第2図に示した前駆体(モノエレメント線材)を、拡散障壁層を有さないCuマトリクス5内に複数本束ねて埋設してマルチエレメント前駆体11aとしたものである。   3 and 4 show examples of the configuration of the multi-element wire. Among these, FIG. 3 shows a multi-element wire 11 in which a plurality of precursors 1 (monoelement wire) shown in FIG. 1 are bundled and embedded in a Cu matrix 5 having a diffusion barrier layer 6a. FIG. 4 shows a multi-element precursor 11a formed by bundling a plurality of the precursors (monoelement wires) shown in FIG. 2 in a Cu matrix 5 having no diffusion barrier layer.

上記のような内部Sn法において、超電導線材の臨界電流密度Jcを高くしようとすると、Nb基フィラメントの断面積を大きくする必要があり、その結果Nb基フィラメント同士の間隔が狭くなる。また、拡散障壁層はモノエレメント毎に配置した方が好ましいものとされる(前記図2、4)。   In the internal Sn method as described above, in order to increase the critical current density Jc of the superconducting wire, it is necessary to increase the cross-sectional area of the Nb-based filaments, and as a result, the interval between the Nb-based filaments is reduced. Further, it is preferable that the diffusion barrier layer is arranged for each mono element (FIGS. 2 and 4).

その場合、Nb3Sn相が生成する際(拡散熱処理時)に、体積膨張によってNb基フィラメント同士の結合(ブリッジング)が発生したり、Nbからなる拡散障壁層上にNb3Sn相がリング状に形成されて、交流損失が大きくなるという問題がある。 In that case, when the Nb 3 Sn phase is generated (diffusion heat treatment), Nb-based filaments are bonded (bridging) by volume expansion, or the Nb 3 Sn phase is ringed on the diffusion barrier layer made of Nb. There is a problem that the AC loss increases.

交流損失は、超電導線材への電流や磁場が変動したときに発生するエネルギーの損失であるが、こうした交流損失を低減するためには、Nb基フィラメント同士の間隔を広くするか、Nb基フィラメントを同心円状に配置してSn基金属芯を小さくすること等が考えられるが、これらの構成は臨界電流密度Jcの低下につながるものである。高い臨界電流密度Jcを実現しつつ交流損失を低減するための最も有効な手段としては、線径をできるだけ小さくしたモノエレメント線材を用いてマルチエレメント線材を構成するのが良いことが予想される。しかしながら、こうした構成を採用すると、より多くの加工を加える必要があり、加工中の断線等の問題が顕在化することになる。   AC loss is a loss of energy that occurs when the current or magnetic field to the superconducting wire fluctuates. To reduce such AC loss, the spacing between Nb-based filaments is increased, or Nb-based filaments are Although it is conceivable to arrange the concentric circles to make the Sn-based metal core smaller, these configurations lead to a decrease in the critical current density Jc. As the most effective means for reducing AC loss while realizing a high critical current density Jc, it is expected that a multi-element wire is preferably constructed using a monoelement wire having a wire diameter as small as possible. However, when such a configuration is adopted, it is necessary to add more processing, and problems such as disconnection during processing become obvious.

通常の内部Sn法では、線材中央にSn基金属芯を配置される関係上、中間焼鈍を行なわずにほとんど冷間でのみで縮径加工が行われることになる。線径をできるだけ小さくしたモノエレメント線材を実現するためには、できるだけ多くの加工を加える必要があるが、そうするとNb基フィラメントが加工硬化して断線が発生することが多くなる。   In the normal internal Sn method, the diameter-reducing process is performed almost only in the cold without intermediate annealing because the Sn-based metal core is disposed in the center of the wire. In order to realize a mono-element wire having a wire diameter as small as possible, it is necessary to add as much processing as possible. However, in this case, the Nb-based filament is work-hardened and breakage often occurs.

できるだけ加工率を小さくして良好な超電導特性(高臨界電流密度Jc、低交流損失)を実現する技術として、例えば特許文献2のような技術も提案されている。この技術では、図5に示すように、中央に配置されるSn基合金芯3の外周を、メッシュ状のNb部材(以下、Nbメッシュと呼ぶ)7とCuシート8を重ね巻き(以下、「ジェリーロール巻き」と呼ぶことがある)したロール状積層物9を配置し、更にその外周に拡散障壁層6bを配置し、これをCuパイプ15内に挿入して縮径加工を施すことによってモノエレメント線材20(超電導線材製造用前駆体)を得る。更に、このモノエレメント線材20を複数本束ねてCu製パイプ内に挿入して縮径加工することによって、図6に示すようなCuマトリクス21内に複数のモノエレメント線材20が埋設されたマルチエレメント線材11bを得るものである。こうした方法は、MJR法(Modified jelly Roll法)と呼ばれている。
特開昭49−114389号公報 米国特許第4262412号公報
As a technique for realizing good superconducting characteristics (high critical current density Jc, low AC loss) by reducing the processing rate as much as possible, a technique such as Patent Document 2 has also been proposed. In this technique, as shown in FIG. 5, the outer periphery of the Sn-based alloy core 3 disposed in the center is overlapped with a mesh Nb member (hereinafter referred to as Nb mesh) 7 and a Cu sheet 8 (hereinafter referred to as “ A roll-shaped laminate 9 (which may be referred to as “jelly roll winding”) is disposed, a diffusion barrier layer 6b is disposed on the outer periphery thereof, and this is inserted into the Cu pipe 15 to reduce the diameter. An element wire 20 (a precursor for producing a superconducting wire) is obtained. Further, a plurality of monoelement wires 20 are bundled, inserted into a Cu pipe and subjected to diameter reduction processing, whereby a multielement in which a plurality of monoelement wires 20 are embedded in a Cu matrix 21 as shown in FIG. The wire 11b is obtained. Such a method is called an MJR method (Modified Jelly Roll method).
JP-A 49-114389 U.S. Pat. No. 4,262,412

上記のようなMJR法では、Nbメッシュを使用するものであるので、それだけ前駆体を製造するときの加工率を低くできるという利点がある。しかしながら、図5、6に示したような前駆体では、加工中にCuシートが部分的にNbメッシュの孔部分に入り込んだ状態となり、線材断面で見たときには、Nb部分は点在した状態となるので(前記図5参照)、Nb3Sn相の反応効率は、通常の内部Sn法に適用される前駆体(前記図1〜4)を用いたときと同等程度のものしか得られないという問題がある。 Since the MJR method as described above uses an Nb mesh, there is an advantage that the processing rate when the precursor is manufactured can be reduced accordingly. However, in the precursor as shown in FIGS. 5 and 6, the Cu sheet partially enters the hole portion of the Nb mesh during processing, and when viewed in the cross section of the wire, the Nb portion is scattered. Therefore (see FIG. 5), the reaction efficiency of the Nb 3 Sn phase can be obtained only to the same extent as when using the precursor (FIGS. 1 to 4) applied to the normal internal Sn method. There's a problem.

またこの方法では、特殊なNbメッシュを使用するものであるので、Nb基フィラメントを使用する場合と比べて高価になるばかりか、加工率を低くしても内部断線が発生しやすくという問題がある。しかも冷間での加工だけしか行われないので、NbとCuとの密着性が悪く、こうしたことも断線発生の原因となる。また、高い臨界電流密度Jcを実現するためには、エレメント内のCu比率をできるだけ低くする必要があり、そのためにはメッシュの孔径をできるだけ小さくすることが有効であるが、メッシュの孔径を小さくするにも加工上限界があり、期待するほどの高い臨界電流密度Jcが得られていないのが実情である。   In addition, since this method uses a special Nb mesh, it is not only more expensive than the case of using an Nb-based filament, but there is a problem that internal disconnection is likely to occur even if the processing rate is lowered. . Moreover, since only cold processing is performed, the adhesion between Nb and Cu is poor, and this also causes disconnection. Further, in order to achieve a high critical current density Jc, it is necessary to reduce the Cu ratio in the element as much as possible. For this purpose, it is effective to make the pore diameter of the mesh as small as possible. However, there is a limit in processing, and the actual situation is that a critical current density Jc as high as expected is not obtained.

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、臨界電流密度Jcを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができ、NMR分析装置等で用いる超電導マグネットへの用途適用を可能にできるNb3Sn超電導線材、およびこうしたNb3Sn超電導線材を製造するための前駆体の構成、並びにこうした前駆体を製造するための有用な方法を提供することにある。 The present invention has been made under such circumstances, and its purpose is to reduce the AC loss as much as possible while maintaining a good critical current density Jc, and to be used for a superconducting magnet used in an NMR analyzer or the like. The object is to provide a Nb 3 Sn superconducting wire that can be applied, the construction of precursors for producing such Nb 3 Sn superconducting wires, and a useful method for producing such precursors.

上記目的を達成することのできた本発明の超電導線材製造用前駆体とは、内部Sn法によってNbSn超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にSnまたはSn基合金芯が配置されると共に、その周囲にCuまたはCu基合金からなる層と、その外周に、NbまたはNb基合金シート(以下、「Nbシート」で代表することがある)とCuまたはCu基合金シート(以下、「Cuシート」で代表することがある)を重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてCuまたはCu基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが60μm以下となるように設定されたものである点に要旨を有するものである。 The precursor for fabricating a superconducting wire of the present invention which could achieve the above object, the precursor for fabricating a superconducting wire used for manufacturing a Nb 3 Sn superconducting wire by an internal Sn process, Sn or a Sn-based alloy in the center A core is disposed, a layer made of Cu or a Cu-based alloy around the core, an Nb or Nb-based alloy sheet (hereinafter sometimes referred to as “Nb sheet”) and a Cu or Cu-based alloy around the outer periphery A roll-like laminate in which sheets (hereinafter sometimes referred to as “Cu sheets”) are wound in layers is disposed, and a plurality of primary composite wires having a stabilized copper layer on the outer periphery are bundled to form a Cu or Cu base. It is inserted into a pipe made of an alloy and reduced in diameter, and is set so that the average thickness of the roll-like laminate in the final shape after the reduction in diameter is 60 μm or less. It has a gist at a certain point.

本発明のNb3Sn超電導線材製造用前駆体においては、前記NbまたはNb基合金シートとCuまたはCu基合金シートの厚さの比(NbまたはNb基合金シートの厚さ/CuまたはCu基合金シートの厚さ)が2.0〜5.0であることが好ましい。また中央に配置されることのあるSn基合金芯は、Tiを1.0〜5.0質量%の範囲で含むものであることが好ましい。 In the precursor for producing the Nb 3 Sn superconducting wire of the present invention, the ratio of the thickness of the Nb or Nb base alloy sheet to the Cu or Cu base alloy sheet (the thickness of the Nb or Nb base alloy sheet / Cu or Cu base alloy). The thickness of the sheet is preferably 2.0 to 5.0. Moreover, it is preferable that the Sn-base alloy core which may be arrange | positioned in the center contains Ti in 1.0-5.0 mass%.

更に、(a)前記ロール状積層物の内側または外側に、NbまたはNb基合金シートのみを重ね合わせた領域を設け、その領域のシート間にTiシートを挟み込んで配置したものとすることや、(b)前記一次複合線材のロール状積層物の外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材とCuまたはCu基合金からなるパイプの間に拡散障壁層を形成したものとすること、等も好ましい実施形態である。   Furthermore, (a) on the inner side or the outer side of the roll-shaped laminate, a region in which only Nb or Nb-based alloy sheets are superimposed is provided, and a Ti sheet is sandwiched between the sheets in the region, (B) A diffusion barrier layer is formed on the outer periphery of the roll-shaped laminate of the primary composite wire, or a diffusion barrier layer is formed between a primary composite wire inserted in a bundle and a pipe made of Cu or a Cu-based alloy. Forming it is also a preferred embodiment.

上記のような超電導線材製造用前駆体を、拡散熱処理してNb3Sn系超電導相を形成することによって、希望する良好な超電導特性(高臨界電流密度Jc、低交流損失)を発揮するNb3Sn超電導線材が得られる。 Nb 3 exhibiting desired good superconducting characteristics (high critical current density Jc, low AC loss) by subjecting the precursor for producing a superconducting wire as described above to a diffusion heat treatment to form an Nb 3 Sn-based superconducting phase. An Sn superconducting wire is obtained.

上記のような超電導線材製造用前駆体を製造するに当たっては、前記一次複合線材におけるSnまたはSn基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行い、その後、SnまたはSn基合金芯を中央部に挿入して冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてCuまたはCu基合金からなるパイプに挿入して縮径加工するようにすれば良い。   In producing the above-described precursor for producing a superconducting wire, hot extruding is performed on a portion of the primary composite wire excluding the Sn or Sn-based alloy core, and then the Sn or Sn-based alloy core is placed in the center portion. The wire may be inserted into a wire and cold drawn, and a plurality of primary composite wires may be bundled and inserted into a pipe made of Cu or a Cu-based alloy to reduce the diameter.

本発明によれば、NbシートとCuシートをジェリーロール巻きすると共に、このジェリーロール巻きしたロール状積層物をできるだけ小さくすることによって、臨界電流密度Jcを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができる超電導線材を得ることのできるNb3Sn超電導線材製造用前駆体が実現できた。 According to the present invention, the Nb sheet and the Cu sheet are wound in a jelly roll, and the roll-like laminate wound with the jelly roll is made as small as possible, thereby reducing the AC loss as much as possible while maintaining a good critical current density Jc. Nb 3 Sn superconducting wire precursor for manufacturing capable of obtaining a superconducting wire which can can be realized.

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、NbシートとCuシートをジェリーロール巻きすると共に、ジェリーロール巻きしたロール状積層物の厚みをできるだけ小さく(具体的には、最終形状での平均厚さで60μm以下)すれば、臨界電流密度Jcを良好に維持したまま交流損失をできるだけ低減することができることを見出し、本発明を完成した。   The present inventors have studied from various angles in order to achieve the above object. As a result, when the Nb sheet and the Cu sheet are wound in a jelly roll, and the thickness of the roll-shaped laminate wound in the jelly roll is made as small as possible (specifically, the average thickness in the final shape is 60 μm or less), the critical current is obtained. The inventors have found that AC loss can be reduced as much as possible while maintaining the density Jc in good condition, and have completed the present invention.

内部Sn法による超電導線材の製造においては、前駆体の中央に配置されるSn基金属芯中のSnが拡散することによって、Nb3Sn相が形成されるのであるが、Snの拡散は、NbシートとCuシートをジェリーロール巻きしたロール状積層物中は進行しにくいものとなる、即ち、ロール状積層物中は、Snは、薄いが多層のNb層を通して拡散する必要があり、Cu層のみを介して拡散する内部Sn法と比べると、反応効率が低下することが予想される。 In the production of the superconducting wire by the internal Sn method, Nb 3 Sn phase is formed by the diffusion of Sn in the Sn-based metal core disposed at the center of the precursor. It becomes difficult to proceed in a roll-like laminate in which a sheet and a Cu sheet are wound in a jelly roll, that is, in the roll-like laminate, Sn must be diffused through a thin Nb layer, but only the Cu layer. Compared with the internal Sn method that diffuses through the reaction, it is expected that the reaction efficiency will decrease.

上記MJR法は、Nbメッシュを使用することによって、反応効率を高めたものであるが、前述した別の不都合が生じることになる。しかしながら、本発明者らが検討したところによれば、NbメッシュではないNbシートと、Cuシートをジェリーロール巻きしたロール状積層物の平均厚さを、最終形状で60μm以下となるように制御してやれば、Snの拡散がロール状積層物の全体に行き渡り、Nb3Sn相が十分に形成されたのである。ロール状積層物の平均厚さは、40μm以下であることが好ましいが、この厚さをあまり薄くすることは加工面で限界があることから、10μm以上であることが好ましい。尚、上記「平均厚さ」とは、ロール状積層物の厚さに変動が多少あっても平均してこの厚さを確保していればよいことを意味し、必ずしも全周に亘って60μm以下を確保する必要はない。 The MJR method has improved the reaction efficiency by using an Nb mesh, but this causes another disadvantage described above. However, according to the study by the present inventors, the average thickness of the Nb sheet that is not an Nb mesh and the roll-like laminate obtained by winding the Cu sheet in a jelly roll can be controlled to be 60 μm or less in the final shape. For example, the diffusion of Sn spreads throughout the roll-shaped laminate, and the Nb 3 Sn phase was sufficiently formed. The average thickness of the roll-shaped laminate is preferably 40 μm or less, but it is preferable that the thickness is 10 μm or more because there is a limit in processing the surface to make this thickness too thin. The “average thickness” means that even if there is some variation in the thickness of the roll-shaped laminate, it is sufficient to ensure this thickness on average, and it is not necessarily 60 μm over the entire circumference. It is not necessary to ensure:

本発明のNb3Sn超電導線材製造用前駆体においては、前記NbシートとCuシートの厚さの比(Nbシートの厚さ/Cuシートの厚さ)が2.0〜5.0であることが好ましい。この比の値が2.0未満では、Nb3Sn相の面積が少なくなり、臨界電流密度Jcが低下することになる。また、CuはSnの拡散を促進する作用を発揮するものであるが、上記比の値が5.0よりも大きくなると、CuによるSn拡散促進作用が低下し、十分な量のNb3Sn相が形成されにくくなる。尚、この比の値は、好ましくは3.0以上、4.0以下とするのが良い。 In the precursor for producing the Nb 3 Sn superconducting wire of the present invention, the ratio of the thickness of the Nb sheet to the Cu sheet (Nb sheet thickness / Cu sheet thickness) is 2.0 to 5.0. Is preferred. If the value of this ratio is less than 2.0, the area of the Nb 3 Sn phase decreases, and the critical current density Jc decreases. Cu exhibits the action of promoting the diffusion of Sn. However, when the value of the ratio is larger than 5.0, the action of promoting the Sn diffusion by Cu is reduced, and a sufficient amount of Nb 3 Sn phase is obtained. Is difficult to form. The ratio value is preferably 3.0 or more and 4.0 or less.

ところで、Nb3Sn超電導線材では、Nb3Sn相内にTiを含有させることによって、高磁場での臨界電流密度Jcが向上することが知られている。そのTi添加方法として、本発明の前駆体においては、中央に配置されるSn基金属芯3(Sn合金芯)にTiを含有させることも有効である。特に、本発明の前駆体のように、ロール状積層物の平均厚さを適切な範囲を設定したときには、Sn基金属芯3中のTi含有量が1.0質量%以上含有させることによって、Tiの添加効果が有効に発揮されることになる。しかしながら、Ti含有量が5.0質量%を超えると、逆に不純物が多くなってNb3Sn相の化学量論組成がずれることになって臨界電流密度Jcが低下することになる。 By the way, in the Nb 3 Sn superconducting wire, it is known that the critical current density Jc in a high magnetic field is improved by containing Ti in the Nb 3 Sn phase. As a method for adding Ti, it is also effective to add Ti to the Sn-based metal core 3 (Sn alloy core) disposed in the center in the precursor of the present invention. In particular, like the precursor of the present invention, when an appropriate range is set for the average thickness of the roll-shaped laminate, the Ti content in the Sn-based metal core 3 is 1.0% by mass or more. The effect of adding Ti is effectively exhibited. However, if the Ti content exceeds 5.0% by mass, the impurities increase and the stoichiometric composition of the Nb 3 Sn phase shifts, resulting in a decrease in the critical current density Jc.

本発明の前駆体の構成を、図面によって説明する。図7は、本発明の前駆体(マルチエレメント線材)を作製するときの一次複合線材(モノエレメント線材)の構成例を模式的に示した断面図であり、その構成は前記図1に示した前駆体における超電導コア部をロール状積層物としたものである。   The structure of the precursor of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing a configuration example of a primary composite wire (monoelement wire) when producing the precursor (multi-element wire) of the present invention, and the configuration is shown in FIG. The superconducting core part in the precursor is a roll-shaped laminate.

図7に示した構成では、Sn基金属芯3の周囲に、CuまたはCuからなる層25と、その外周にNbシート26とCuシート27をジェリーロール巻きしたロール状積層物9aが配置され、その外周に安定化銅4bを有する構成となっている。こうした構成の一次複合線材20a(モノエレメント線材)を縮径加工した後、複数束ねてCuまたはCuパイプ内に挿入して縮径加工することによって、図8に示すようなCuマトリスク5b中に一次複合線材20aが複数本埋設されたマルチエレメント線材11c(本発明の超電導線材製造用前駆体)が得られる。   In the configuration shown in FIG. 7, a layer 25 made of Cu or Cu is disposed around the Sn-based metal core 3, and a roll-shaped laminate 9a in which an Nb sheet 26 and a Cu sheet 27 are wound in a jelly roll is disposed on the outer periphery thereof. It has the structure which has the stabilization copper 4b in the outer periphery. After the primary composite wire 20a (monoelement wire) having such a configuration is subjected to diameter reduction processing, a plurality of bundles are inserted into a Cu or Cu pipe and subjected to diameter reduction processing, whereby the primary matrix wire 5a as shown in FIG. A multi-element wire 11c (a precursor for producing a superconducting wire according to the present invention) in which a plurality of composite wires 20a are embedded is obtained.

図7、8に示した前駆体は、以下のようにして製造されるが、ロール状積層物9aを構成する以外の基本的な手順は前述した製造手順と同様である。まずNbシート26とCuシート27を重ね巻きしてロール積層物9aとし、これを、Cu外筒を有するビレット内に充填し、ロール状積層物9aの中央にCu芯を配置して熱間押し出し加工した後、中心のCu芯を機械的に穿孔してパイプ状複合物を形成する。または別の方法として、Cu外筒とCu内筒を有する中空ビレット内に前記ロール状積層物9aを充填して熱間押し出ししてパイプ状複合体を形成する。これらの方法で作製したパイプ状複合体の中央部に、Sn基金属芯3を挿入して冷間加工することによって、図7に示した前駆体(一次複合線材)が構成される。そして、この一次複合線材を、複数束ねてCuパイプ内に挿入して冷間伸線加工することによって、図8に示した多芯の前駆体が構成される。そして、図8に示した最終形状において、本発明の前駆体ではロール状積層物の平均厚さ60μm以下となっているものである。   The precursors shown in FIGS. 7 and 8 are manufactured as follows, but the basic procedure is the same as the manufacturing procedure described above except that the roll-shaped laminate 9a is configured. First, the Nb sheet 26 and the Cu sheet 27 are overwrapped to form a roll laminate 9a, which is filled into a billet having a Cu outer cylinder, and a Cu core is disposed at the center of the roll laminate 9a to be hot extruded. After processing, the center Cu core is mechanically drilled to form a pipe-like composite. Alternatively, as another method, a hollow billet having a Cu outer cylinder and a Cu inner cylinder is filled with the roll-shaped laminate 9a and hot-extruded to form a pipe-shaped composite. The precursor (primary composite wire) shown in FIG. 7 is constituted by inserting the Sn-based metal core 3 into the central part of the pipe-shaped composite produced by these methods and performing cold working. And the multi-core precursor shown in FIG. 8 is comprised by bundling a plurality of these primary composite wire rods and inserting them into a Cu pipe for cold wire drawing. And in the final shape shown in FIG. 8, in the precursor of this invention, the average thickness of a roll-shaped laminated body is 60 micrometers or less.

図9は、本発明の前駆体(マルチエレメント線材)を作製するときの一次複合線材(モノエレメント線材)の他の構成例を模式的に示した断面図であり、この構成はNb3Sn相内にTiを添加させるための構成を示したものである。前述の如く、Nb3Sn超電導線材ではNb3Sn相内にTiを含有させることによって、高磁場での臨界電流密度Jcが向上することが知られており、そのTiの添加方法として中央に配置されるSn基金属芯3にTiを含有させることも有効である。しかしながら、Sn−Ti系の化合物は硬く、縮径加工中の加工性を阻害する原因となる場合があり、Sn基金属芯3に含有させるTiの量にも限界がある。そこで、本発明の前駆体においては、Tiの添加手段の他の例として、前記ロール状積層物9aの内側または外側(図9は内側)に、Nbシート26のみを重ね合わせた領域を1周設け、その領域のNbシート26,26間にTiシート30を挟み込んで配置して一次複合線材20b(モノエレメント線材)を構成したものである。こうした構成を採用することによって、加工性を阻害することなくTiを更に添加することができるものとなる。Tiシート30は、半周または部分的でも良いし、複数層とすることもできる。 Figure 9 is a cross-sectional view schematically showing another example of the configuration of the primary composite wire (mono-element wire) when making the precursor of the present invention (multi-element wire), the configuration is Nb 3 Sn phase The structure for adding Ti inside is shown. As described above, it is known that the Nb 3 Sn superconducting wire contains Ti in the Nb 3 Sn phase, thereby improving the critical current density Jc in a high magnetic field. It is also effective to make the Sn-based metal core 3 contain Ti. However, the Sn-Ti compound is hard and may cause deterioration in workability during diameter reduction processing, and the amount of Ti contained in the Sn-based metal core 3 is also limited. Therefore, in the precursor of the present invention, as another example of the addition means of Ti, an area in which only the Nb sheet 26 is overlapped on the inner side or the outer side (in FIG. 9) of the roll-shaped laminate 9a is made one round. The primary composite wire 20b (monoelement wire) is configured by providing and placing a Ti sheet 30 between the Nb sheets 26, 26 in that region. By adopting such a configuration, Ti can be further added without impairing workability. The Ti sheet 30 may be semicircular or partial, or may be a plurality of layers.

こうした構成によってTiを添加するときには、その添加量は、Nbシート26に対して1.0〜2.0質量%となるようにすることが好ましい。Ti添加量が1.0質量%未満になると、Ti添加による効果が小さくなり、2.0質量%を超えると、Tiが却って不純物的なものとなってNb3Sn相の質の低下を招くことになる。 When Ti is added by such a configuration, the addition amount is preferably 1.0 to 2.0 mass% with respect to the Nb sheet 26. When the amount of Ti added is less than 1.0% by mass, the effect of Ti addition is reduced, and when it exceeds 2.0% by mass, Ti becomes an impurity and the quality of the Nb 3 Sn phase is deteriorated. It will be.

いずれの手順を採用するにしても、前記一次複合線材におけるSnまたはSn基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行い、その後、SnまたはSn基合金芯を中央部に挿入して一次複合線材として冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてCuまたはCu基合金からなるパイプに挿入して縮径加工することになる。   Regardless of which procedure is employed, hot extruding is performed on the portion of the primary composite wire excluding the Sn or Sn-based alloy core, and then the Sn or Sn-based alloy core is inserted into the central portion to form the primary composite. Cold drawing is performed as a wire, and a plurality of primary composite wires are bundled and inserted into a pipe made of Cu or a Cu-based alloy to reduce the diameter.

こうした構成では、Nbの加工性を向上できるので、ロール状積層物の厚さを薄くすること(即ち、単芯線の大きさを小さくすること)が可能となり、従来の内部Sn法でのモノエレメント線材を小さくして交流損失を低減するのと同等以上の効果が発揮されることになる。また従来の内部Sn法では、エレメントの本数を増加させるように細く加工するには加工率をできるだけ上げる必要があり、そうすれば断線が発しやすくなるので、交流損失を低減するためにはNbに対するCuの比率を上げ、Nb芯同士の間隔を広げる必要があったが、本発明の前駆体ではその必要もなく、臨界電流密度Jcを低下させることなく、交流損失を低減できることになる。   In such a configuration, since the workability of Nb can be improved, it is possible to reduce the thickness of the roll-shaped laminate (that is, to reduce the size of the single-core wire), and the monoelement in the conventional internal Sn method The effect equal to or better than reducing the AC loss by reducing the wire rod will be exhibited. Further, in the conventional internal Sn method, it is necessary to increase the processing rate as much as possible in order to reduce the number of elements so as to increase the number of elements. If this is done, disconnection is likely to occur. Although it was necessary to increase the ratio of Cu and widen the space between the Nb cores, the precursor of the present invention does not need that, and the AC loss can be reduced without reducing the critical current density Jc.

本発明の前駆体によれば、Nbシート26を使用することによって、Nbの加工率が従来の内部Sn法と比べて低くすることができるだけでなく、またMJR法のようなNbメッシュを使用せず、しかも熱間加工によって加工することによってNbシート26とCuシート27との密着性を高めることができ、加工中の断線の発生率が格段と低減されることになる。   According to the precursor of the present invention, by using the Nb sheet 26, not only the processing rate of Nb can be lowered as compared with the conventional internal Sn method, but also an Nb mesh like the MJR method can be used. In addition, by processing by hot processing, the adhesion between the Nb sheet 26 and the Cu sheet 27 can be improved, and the occurrence rate of disconnection during processing is remarkably reduced.

前記図7〜9に示した構成では、説明の便宜上、拡散障壁層を省略した構成を示したが、前記図2〜4に示した構成と同様に、一次複合線材におけるロール状積層物9aの外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材20aとCuまたはCu基合金からなるパイプ(前記Cuマトリクス5b)の間に拡散障壁層を形成したものも、本発明の前駆体の構成として有用である。尚、このときの拡散障壁層の構成は、NbまたはNb基合金シートのみを重ね合わせたものが例示できる。   In the configuration shown in FIGS. 7 to 9, for convenience of explanation, the configuration in which the diffusion barrier layer is omitted is shown. However, like the configuration shown in FIGS. 2 to 4, the roll-shaped laminate 9 a in the primary composite wire rod is used. A diffusion barrier layer is formed on the outer periphery, or a diffusion barrier layer is formed between a primary composite wire 20a inserted in a bundle and a pipe made of Cu or a Cu-based alloy (Cu matrix 5b). Useful as a precursor composition of the invention. In addition, the structure of the diffusion barrier layer at this time can be exemplified by superposing only Nb or Nb-based alloy sheets.

上記のような超電導線材製造用前駆体を用い、Nb3Snを生成させる拡散熱処理(通常600℃以上、800℃未満程度)をすることによって、良好な超電導特性(高臨界電流密度Jc、低交流損失)を発揮するNb3Sn超電導線材を得ることができる。尚、上記熱処理の前に、180〜600℃の温度範囲でSnをCuに拡散させる熱処理を行うのが良い。 By using the precursor for manufacturing a superconducting wire as described above and performing diffusion heat treatment (usually about 600 ° C. or more and less than about 800 ° C.) for generating Nb 3 Sn, good superconducting characteristics (high critical current density Jc, low alternating current) it is possible to obtain a Nb 3 Sn superconducting wire which exhibits loss). In addition, it is good to perform the heat processing which diffuses Sn to Cu in the temperature range of 180-600 degreeC before the said heat processing.

本発明の前駆体では、その基本的な構成として、NbまたはNb基合金シートとCuまたはCu基合金シートを重ね巻きしてロール状積層物を構成するものであるが、シートの素材として用いるNb基合金またはCu基合金としては、NbやCuにTa,Hf,Zr等の元素を、加工性を阻害しない程度(1〜2質量%程度)で含有したものであっても良い。またSn基金属芯として用いるSn基合金としては、Ti,Ta,Zr,Hf等の元素を、加工性を阻害しない程度(5質量%程度以下)でSnに含有させたものを使用することができる。   In the precursor of the present invention, as a basic configuration, a Nb or Nb base alloy sheet and a Cu or Cu base alloy sheet are stacked to form a roll-shaped laminate. The base alloy or Cu-base alloy may be one containing elements such as Ta, Hf, Zr, etc. in Nb or Cu to such an extent that the workability is not hindered (about 1-2% by mass). Further, as the Sn-based alloy used as the Sn-based metal core, it is possible to use an alloy containing elements such as Ti, Ta, Zr, Hf and the like contained in Sn to such an extent that the workability is not hindered (about 5% by mass or less). it can.

以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。   EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to examples. However, the present invention is not limited by the following examples, but may be appropriately modified within a range that can meet the purpose described above and below. Of course, it is possible to implement them, and both are included in the technical scope of the present invention.

[実施例1]
Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:80mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットを準備した。このCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbシート(厚さ:0.4mm)とCuシート(厚さ:0.1mm)を交互に重ね巻きして張り付け(この段階での厚さ16mm)、その内側に前記Cu製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
[Example 1]
A Cu hollow billet comprising a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 80 mm, inner diameter: 61 mm) was prepared. Nb sheets (thickness: 0.4 mm) and Cu sheets (thickness: 0.1 mm) are alternately wrapped and pasted on the inner surface of the Cu outer cylinder of the Cu hollow billet (thickness at this stage) 16 mm), the Cu inner cylinder was placed inside and welded to produce a hollow billet.

こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:4.3mm)を作製した(前記図7参照)。   The hollow billet obtained in this way was subjected to hot pipe extrusion, and then drawn by inserting an Sn metal core into the Cu inner tube, and a hexagonal cross-section primary composite wire (hexagon opposite side: 4.3 mm) It produced (refer said FIG. 7).

この複合線材を、55本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   55 bundles of this composite wire are inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to produce a multi-element wire (superconducting wire manufacture) Precursor (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、NbSn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、下記の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to a heat treatment (diffusion heat treatment) of 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The resulting Nb 3 Sn superconducting wire, was measured critical current density (Jc) and AC loss under the following conditions.

[臨界電流密度Jcの測定]
液体ヘリウム中(温度4.2K)で、12T(テスラ)または18Tの外部磁場の下、試料(超電導線材)に通電し、4端子法によって発生電圧を測定し、この値が0.1μV/cmの電界が発生した電流値(臨界電流Ic)を測定し、この電流値を、線材の非Cu部当りの断面積で除して臨界電流密度Jcを求めた。
[Measurement of critical current density Jc]
A sample (superconducting wire) is energized in liquid helium (temperature 4.2K) under an external magnetic field of 12T (Tesla) or 18T, and the generated voltage is measured by the four-terminal method. This value is 0.1 μV / cm The current value (critical current Ic) at which the electric field was generated was measured, and this current value was divided by the cross-sectional area per non-Cu portion of the wire to determine the critical current density Jc.

[交流損失の測定]
ピックアップコイル法によって、液体ヘリウム中(温度4.2K)で±3T(テスラ)の振動磁場中で測定した。
[Measurement of AC loss]
Measurement was performed in a liquid magnetic helium (temperature 4.2 K) in an oscillating magnetic field of ± 3 T (Tesla) by a pickup coil method.

[実施例2]
実施例1と同様にしてCu中空ビレットを作製し、熱間でパイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:1.9mm)を作製した(前記図7参照)。
[Example 2]
A Cu hollow billet was prepared in the same manner as in Example 1 and subjected to hot pipe extrusion. Then, an Sn metal core was inserted into the Cu inner cylinder and further drawn, and a hexagonal cross-section primary composite wire ( Hexagon width across flats: 1.9 mm) was produced (see FIG. 7).

この一次複合線材を、211本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   211 primary composite wires are bundled and inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例3]
Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:80mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットを準備した。このCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbシート(厚さ:0.4mm)とCuシート(厚さ:0.1mm)を交互に重ね巻きし、このロール状積層物の内側にNbシートが巻き余る部分を設け、Nbシート間にTiシートを1周分差し込んだもの張り付け、その内側に前記Cu製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
[Example 3]
A Cu hollow billet comprising a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 80 mm, inner diameter: 61 mm) was prepared. Nb sheets (thickness: 0.4 mm) and Cu sheets (thickness: 0.1 mm) are alternately stacked on the inner surface of the Cu outer cylinder of the Cu hollow billet, and the inner side of the roll-shaped laminate A portion where the Nb sheet is unrolled was provided, and a Ti sheet was inserted between the Nb sheets for one turn, and the inner tube made of Cu was placed inside and welded to produce a hollow billet.

こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:4.3mm)を作製した(前記図9参照)。   The hollow billet obtained in this way was subjected to hot pipe extrusion, and then drawn by inserting an Sn metal core into the Cu inner tube, and a hexagonal cross-section primary composite wire (hexagon opposite side: 4.3 mm) It produced (refer said FIG. 9).

この一次複合線材を、55本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   55 bundles of this primary composite wire are inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例4]
実施例3と同様にしてCu中空ビレットを作製し、熱間でパイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:1.9mm)を作製した(前記図7参照)。
[Example 4]
A Cu hollow billet was prepared in the same manner as in Example 3, and after hot pipe extrusion, an Sn metal core was inserted into the Cu inner cylinder and further drawn, and a hexagonal cross-section primary composite wire ( Hexagon width across flats: 1.9 mm) was produced (see FIG. 7).

この一次複合線材を、211本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   211 primary composite wires are bundled and inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例5]
Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:80mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットを準備し、このCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbシート(厚さ:0.3mm)とCuシート(厚さ:0.05mm)を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Cu製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
[Example 5]
A Cu hollow billet comprising a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 80 mm, inner diameter: 61 mm) is prepared, and the inner surface of the Cu outer cylinder of this Cu hollow billet On the side, Nb sheets (thickness: 0.3 mm) and Cu sheets (thickness: 0.05 mm) are alternately overlapped and attached, and the inner tube made of Cu is placed inside and welded, and hollow Billets were made.

こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:4.3mm)を作製した(前記図7参照)。   The hollow billet obtained in this way was subjected to hot pipe extrusion, and then drawn by inserting an Sn metal core into the Cu inner tube, and a hexagonal cross-section primary composite wire (hexagon opposite side: 4.3 mm) It produced (refer said FIG. 7).

この一次複合線材を、55本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   55 bundles of this primary composite wire are inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The resulting multi-element wire: (outer diameter 1.2mm ones), subjected heat treatment at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours (diffusion heat treatment) to obtain a Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例6]
Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:80mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットを準備し、このCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbシート(厚さ:0.25mm)とCuシート(厚さ:0.05mm)を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Cu製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
[Example 6]
A Cu hollow billet comprising a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 80 mm, inner diameter: 61 mm) was prepared, and the inner surface of the Cu outer cylinder of this Cu hollow billet On the side, Nb sheets (thickness: 0.25 mm) and Cu sheets (thickness: 0.05 mm) are alternately overlapped and pasted, and the inner tube made of Cu is placed inside and welded, and hollow Billets were made.

こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:4.3mm)を作製した(前記図7参照)。   The hollow billet obtained in this way was subjected to hot pipe extrusion, and then drawn by inserting an Sn metal core into the Cu inner tube, and a hexagonal cross-section primary composite wire (hexagon opposite side: 4.3 mm) It produced (refer said FIG. 7).

この一次複合線材を、55本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   55 bundles of this primary composite wire are inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られた一次複合線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained primary composite wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to a heat treatment (diffusion heat treatment) of 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例7]
Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:80mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットを準備し、このCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbシート(厚さ:0.1mm)とCuシート(厚さ:0.05mm)を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Cu製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
[Example 7]
A Cu hollow billet comprising a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 80 mm, inner diameter: 61 mm) is prepared, and the inner surface of the Cu outer cylinder of this Cu hollow billet On the side, Nb sheets (thickness: 0.1 mm) and Cu sheets (thickness: 0.05 mm) are alternately wrapped and pasted, and the inner tube made of Cu is placed inside and welded, and hollow Billets were made.

こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:4.3mm)を作製した(前記図7参照)。   The hollow billet obtained in this way was subjected to hot pipe extrusion, and then drawn by inserting an Sn metal core into the Cu inner tube, and a hexagonal cross-section primary composite wire (hexagon opposite side: 4.3 mm) It produced (refer said FIG. 7).

このジェリーロール単芯線を、55本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   A bundle of 55 jelly roll single core wires is inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to produce a multi-element wire (superconducting wire). (Precursor for wire production) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例8]
Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:80mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットを準備し、このCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbシート(厚さ:0.2mm)とCuシート(厚さ:0.2mm)を交互に重ね巻きして張り付け、その内側に前記Cu製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
[Example 8]
A Cu hollow billet comprising a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 80 mm, inner diameter: 61 mm) was prepared, and the inner surface of the Cu outer cylinder of this Cu hollow billet On the side, Nb sheets (thickness: 0.2 mm) and Cu sheets (thickness: 0.2 mm) are alternately overlapped and attached, and the inner tube made of Cu is placed inside and welded, and hollow Billets were made.

こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:4.3mm)を作製した(前記図7参照)。   The hollow billet obtained in this way was subjected to hot pipe extrusion, and then drawn by inserting an Sn metal core into the Cu inner tube, and a hexagonal cross-section primary composite wire (hexagon opposite side: 4.3 mm) It produced (refer said FIG. 7).

この一次複合線材を、55本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   55 bundles of this primary composite wire are inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例9]
実施例1と同様にして,直径:1.6mmのマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。
[Example 9]
In the same manner as in Example 1, a multi-element wire (precursor for producing a superconducting wire) having a diameter of 1.6 mm was obtained (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.6mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.6 mm) was subjected to a heat treatment (diffusion heat treatment) of 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[実施例10]
Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:80mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットを準備した。このCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbシート(厚さ:0.4mm)とCuシート(厚さ:0.1mm)を交互に重ね巻きして張り付け(この段階での厚さ16mm)、その内側に前記Cu製内筒を配置して溶接を行い、中空ビレットを作製した。
[Example 10]
A Cu hollow billet comprising a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 80 mm, inner diameter: 61 mm) was prepared. Nb sheets (thickness: 0.4 mm) and Cu sheets (thickness: 0.1 mm) are alternately wrapped and pasted on the inner surface of the Cu outer cylinder of the Cu hollow billet (thickness at this stage) 16 mm), the Cu inner cylinder was placed inside and welded to produce a hollow billet.

こうして得られた中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内に、Tiを2.0質量%含むSn合金芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:1.9mm)を作製した(前記図7参照)。   The hollow billet thus obtained is subjected to hot pipe extrusion processing, and then inserted into the Cu inner cylinder by inserting an Sn alloy core containing 2.0% by mass of Ti, and then drawn into a primary composite wire having a hexagonal cross section. (Width across flats: 1.9 mm) was produced (see FIG. 7).

この複合線材を、211本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   211 pieces of this composite wire are bundled and inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by wire drawing to produce a multi-element wire (superconducting wire manufacture) Precursor (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、NbSn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to a heat treatment (diffusion heat treatment) of 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The resulting Nb 3 Sn superconducting wire, was measured critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[比較例1]
実施例1と同様にして作製した中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:7.1mm)を作製した(前記図7参照)。
[Comparative Example 1]
The hollow billet produced in the same manner as in Example 1 was subjected to hot pipe extrusion, and then Sn wire was inserted into the Cu inner cylinder and further drawn, and a primary composite wire (hexagon opposite side) having a hexagonal cross-sectional shape. : 7.1 mm) (see FIG. 7).

この一次複合線材を、19本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.5mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   Nineteen of these primary composite wires are bundled and inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.5 mm by wire drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.5mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.5 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[比較例2]
比較例1と同様にして,直径:1.2mmのマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。
[Comparative Example 2]
In the same manner as in Comparative Example 1, a multi-element wire having a diameter of 1.2 mm (a precursor for producing a superconducting wire) was obtained (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[比較例3]
Cu製パイプ(外径:21mm、内径18mm)内に、外径:17mmのNb−1質量%Ti合金芯を装入した後、縮径加工し六角断面形状のCu/Nb−Ti複合線を作製した(六角対辺:4.3mm)。
[Comparative Example 3]
In a Cu pipe (outer diameter: 21 mm, inner diameter: 18 mm), an Nb-1 mass% Ti alloy core with an outer diameter of 17 mm was inserted, and then the diameter was reduced to obtain a Cu / Nb-Ti composite wire having a hexagonal cross section. It produced (hexagon opposite side: 4.3 mm).

Cu製外筒(外径:143mm、内径:127mm)およびCu製内筒(外径:70mm、内径:61mm)からなるCu中空ビレットの前記Cu製外筒の内面側に、Nbからなる拡散障壁層(厚さ:5mm)を配置した後、前記Cu製内筒の周り(即ち、Cu製外筒とCu製内筒の間の空隙)に、前記Cu/Nb−Ti複合線を336本束ねて挿入した。Cu/Nb−Ti複合線を挿入したCu中空ビレットに蓋をして、真空引きした後、前記蓋を溶接した。   A diffusion barrier made of Nb on the inner surface side of the Cu outer cylinder of a Cu hollow billet made of a Cu outer cylinder (outer diameter: 143 mm, inner diameter: 127 mm) and a Cu inner cylinder (outer diameter: 70 mm, inner diameter: 61 mm) After arranging the layer (thickness: 5 mm), 336 Cu / Nb-Ti composite wires are bundled around the inner tube made of Cu (that is, the gap between the outer tube made of Cu and the inner tube made of Cu). Inserted. The Cu hollow billet into which the Cu / Nb—Ti composite wire was inserted was covered and evacuated, and then the lid was welded.

こうして得られた中空ビレットを、パイプ押出し加工およびパイプ抽伸加工した後、前記Cu製内筒内にSn金属芯を挿入して更に伸線し、六角断面形状のモノエレメント線材(六角対辺:4.3mm)を作製した。   The hollow billet thus obtained was subjected to pipe extrusion processing and pipe drawing processing, and then Sn wire was inserted into the Cu inner cylinder and further drawn to obtain a monoelement wire (hexagonal opposite side: 4. 3 mm).

得られたモノエレメント線材を裁断した後、更に55本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径37mm)内に装入して縮径加工を行い、外径:1.2mmのマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)を作製した。   After the obtained mono-element wire is cut, a further 55 bundles are bundled and inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm) to reduce the diameter, and the outer diameter is 1.2 mm. (Precursor for superconducting wire production) was produced.

得られたマルトエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained malt element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to a heat treatment (diffusion heat treatment) of 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[比較例4]
Cu製パイプ(外径:43mm、内径37mm)内に、Sn金属芯にNbメッシュ(厚さ:0.2mm)とCuシート(厚さ:0.05mm)を交互に重ね巻きしたものの外周のNbシートのみを重ね巻きして拡散障壁層としたものを装入して、縮径加工し六角断面形状のMJR法単芯線(六角対辺:4.3mm)を作製した。
[Comparative Example 4]
Nb on the outer circumference of a Cu pipe (outer diameter: 43 mm, inner diameter: 37 mm), in which Nb mesh (thickness: 0.2 mm) and Cu sheet (thickness: 0.05 mm) are alternately wound on a Sn metal core A sheet of a diffusion barrier layer formed by wrapping only a sheet was inserted, and the diameter was reduced to prepare a MJR single core wire (hexagonal opposite side: 4.3 mm) having a hexagonal cross section.

これを55本束ねて、Cu製パイプ(外径:45mm、内径37mm)内に挿入して、縮径加工を行い、外径:1.2mmのマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)を作製した。   A bundle of 55 of these is inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm) to reduce the diameter, and a multi-element wire (precursor for producing a superconducting wire) having an outer diameter of 1.2 mm is obtained. Produced.

得られたマルトエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained malt element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to a heat treatment (diffusion heat treatment) of 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The resulting Nb 3 Sn superconducting wire, was measured critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

[比較例5]
実施例10と同様にして作製した中空ビレットを、熱間パイプ押出し加工した後、前記Cu製内筒内に、Tiを2.0質量%含むSn合金芯を挿入して伸線し、六角断面形状の一次複合線材(六角対辺:7.1mm)を作製した(前記図7参照)。
[Comparative Example 5]
The hollow billet produced in the same manner as in Example 10 was subjected to hot pipe extrusion, and then inserted into the Cu inner cylinder by inserting an Sn alloy core containing 2.0% by mass of Ti, and then drawn into a hexagonal cross section. A primary composite wire having a shape (width across flats: 7.1 mm) was produced (see FIG. 7).

この一次複合線材を、19本束ねてCu製パイプ(外径:45mm、内径:37mm)内に挿入し、次いで伸線加工によって直径:1.2mmまで伸線加工してマルチエレメント線材(超電導線材製造用前駆体)とした(前記図8参照)。   Nineteen of these primary composite wires are bundled and inserted into a Cu pipe (outer diameter: 45 mm, inner diameter: 37 mm), and then drawn to a diameter of 1.2 mm by drawing to obtain a multi-element wire (superconducting wire). Production precursor) (see FIG. 8).

得られたマルチエレメント線材(外径:1.2mmのもの)を、400℃×50時間+700℃×100時間の熱処理(拡散熱処理)を施して、Nb3Sn超電導線材とした。得られたNb3Sn超電導線材について、実施例1と同様の条件で臨界電流密度(Jc)および交流損失を測定した。 The obtained multi-element wire (outer diameter: 1.2 mm) was subjected to heat treatment (diffusion heat treatment) at 400 ° C. × 50 hours + 700 ° C. × 100 hours to obtain an Nb 3 Sn superconducting wire. The obtained Nb 3 Sn superconducting wire was measured for critical current density (Jc) and AC loss under the same conditions as in Example 1.

実施例1〜10、および比較例1〜5で得られた超電導線材の超電導特性(臨界電流密度Jc、交流損失)を、製造条件(単芯本数、Nb/Ti厚み比、モノエレメント線材直径(ジェリーロール単芯直径)、ロール状積層物厚さ(ジェリーロール厚さ)および加工中の断線回数と共に、一括して下記表1に示す。尚、Nb/Ti厚み比、ジュエリーロール単芯直径およびジュエリーロール厚みは、最終形状(超電導線材前駆体)の段階で、断面の外周部および中央部のSEM観察写真画像に基づいて、各5本の単芯(合計10本)を任意に選び、測定した平均値である。   The superconducting characteristics (critical current density Jc, AC loss) of the superconducting wires obtained in Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 5 were determined according to the manufacturing conditions (number of single cores, Nb / Ti thickness ratio, monoelement wire diameter ( Jelly roll single core diameter), roll laminate thickness (jelly roll thickness) and the number of breaks during processing are collectively shown in the following Table 1. In addition, Nb / Ti thickness ratio, jewelry roll single core diameter and Jewelery roll thickness is measured at the final shape (superconducting wire precursor) stage by arbitrarily selecting 5 single cores (10 in total) based on the SEM observation photographic images of the outer periphery and center of the cross section. The average value.

Figure 2007294375
Figure 2007294375

この結果から明らかなように、本発明で規定する要件(および好ましい要件)を満足する実施例1〜10のものでは、交流損失も低減されており、良好な臨界電流密度Jcが実現できていることが分かる。これに対して、比較例1〜5のものは、本発明で規定する要件のいずかを欠くものであり、超電導特性のいずれかが劣化している。詳細には、比較例1、2、5のものでは、ジェリーロール厚さが60μmを超えるものであるので、臨界電密度Jcおよび交流損失のいずれも劣化している。また、比較例3、4のものでは、交流損失も低減されており、良好な臨界電流密度Jcが実現できているが、断線回数が多くなっている。   As is clear from this result, in Examples 1 to 10 that satisfy the requirements (and preferred requirements) defined in the present invention, the AC loss is reduced, and a good critical current density Jc can be realized. I understand that. On the other hand, Comparative Examples 1 to 5 lack any of the requirements defined in the present invention, and any of the superconducting characteristics is deteriorated. Specifically, in Comparative Examples 1, 2, and 5, since the jelly roll thickness exceeds 60 μm, both the critical electric density Jc and the AC loss are deteriorated. In Comparative Examples 3 and 4, the AC loss is also reduced and a good critical current density Jc can be realized, but the number of disconnections is increased.

内部Sn法に適用される超電導線材製造用前駆体(モノエレメント線材)の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the example of a structure of the precursor (monoelement wire) for superconducting wire manufacturing applied to the internal Sn method. 内部Sn法に適用される超電導線材製造用前駆体(モノエレメント線材)の他の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the example of another structure of the precursor (monoelement wire) for superconducting wire manufacture applied to the internal Sn method. 内部Sn法に適用される超電導線材製造用前駆体(マルチエレメント線材)の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the structural example of the precursor (multi-element wire) for superconducting wire manufacturing applied to the internal Sn method. 内部Sn法に適用される超電導線材製造用前駆体(マルチエレメント線材)の他の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the other structural example of the precursor for superconducting wire material (multi-element wire material) applied to the internal Sn method. MJR法に適用される超電導線材製造用前駆体(モノエレメント線材)の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the structural example of the precursor (monoelement wire) for superconducting wire manufacture applied to the MJR method. MJR法に適用される超電導線材製造用前駆体(マルチエレメント線材)の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the structural example of the precursor (multi-element wire) for superconducting wire manufacture applied to MJR method. 本発明の前駆体(マルチエレメント線材)を作製するときの一次複合線材(モノエレメント線材)の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the example of a structure of the primary composite wire (monoelement wire) when producing the precursor (multi-element wire) of this invention. 発明の前駆体(マルチエレメント線材)の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the structural example of the precursor (multi-element wire) of invention. 本発明の前駆体(マルチエレメント線材)を作製するときの一次複合線材(モノエレメント線材)の他の構成例を模式的に示した断面図である。It is sectional drawing which showed typically the example of another structure of the primary composite wire (monoelement wire) when producing the precursor (multi-element wire) of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 超電導線材製造用前駆体(モノエレメント線材)
2 Nb基フィラメント
3 Sn基金属芯
4,5,5a,5b,21 Cuマトリクス(Cu母材)
4a,4b 安定化銅
6,6a 拡散障壁層
9,9a ロール状積層物
11,11a,11b,11c 超電導線材製造用前駆体(マルチエレメント線材)
20a,20b 一次複合線材
26 Nbシート
27 Cuシート
30 Tiシート
1 Precursor for manufacturing superconducting wire (monoelement wire)
2 Nb-based filament 3 Sn-based metal core 4, 5, 5a, 5b, 21 Cu matrix (Cu base material)
4a, 4b Stabilized copper 6, 6a Diffusion barrier layer 9, 9a Rolled laminate 11, 11a, 11b, 11c Precursor for producing superconducting wire (multi-element wire)
20a, 20b Primary composite wire 26 Nb sheet 27 Cu sheet 30 Ti sheet

Claims (7)

内部Sn法によってNbSn超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体において、中央にSnまたはSn基合金芯が配置されると共に、その周囲にCuまたはCu基合金からなる層と、その外周に、NbまたはNb基合金シートとCuまたはCu基合金シートを重ね巻きしたロール状積層物が配置され、更にその外周に安定化銅層を有する一次複合線材を、複数本束ねてCuまたはCu基合金からなるパイプに挿入して縮径加工されたものであり、縮径加工後の最終形状におけるロール状積層物の平均厚さが60μm以下となるように設定されたものであることを特徴とするNb3Sn超電導線材製造用前駆体。 In precursor for fabricating a superconducting wire used for manufacturing a Nb 3 Sn superconducting wire by an internal Sn process, the Sn or Sn based alloy core in the center is placed a layer composed of Cu or Cu-based alloy around it, A roll-like laminate in which an Nb or Nb-based alloy sheet and a Cu or Cu-based alloy sheet are wound on each other is disposed on the outer periphery, and a plurality of primary composite wires having a stabilized copper layer on the outer periphery are bundled to form Cu or It is inserted into a pipe made of a Cu-based alloy and reduced in diameter, and is set so that the average thickness of the roll-shaped laminate in the final shape after the reduction in diameter is 60 μm or less. A precursor for producing a Nb 3 Sn superconducting wire. 前記NbまたはNb基合金シートとCuまたはCu基合金シートの厚さの比(NbまたはNb基合金シートの厚さ/CuまたはCu基合金シートの厚さ)が2.0〜5.0である請求項1に記載のNb3Sn超電導線材製造用前駆体。 The thickness ratio of the Nb or Nb base alloy sheet to the Cu or Cu base alloy sheet (Nb or Nb base alloy sheet thickness / Cu or Cu base alloy sheet thickness) is 2.0 to 5.0. The precursor for manufacturing a Nb 3 Sn superconducting wire according to claim 1. 前記Sn基合金芯は、Tiを1.0〜5.0質量%の範囲で含むものである請求項1または2に記載のNb3Sn超電導線材製造用前駆体。 The precursor for producing a Nb 3 Sn superconducting wire according to claim 1 or 2, wherein the Sn-based alloy core contains Ti in a range of 1.0 to 5.0 mass%. 前記ロール状積層物の内側または外側に、NbまたはNb基合金シートのみを重ね合わせた領域を設け、その領域のシート間にTiシートを挟み込んで配置したものである請求項1〜3のいずれかに記載のNb3Sn超電導線材製造用前駆体。 A region in which only Nb or Nb-based alloy sheets are superposed is provided inside or outside of the roll-shaped laminate, and a Ti sheet is sandwiched between the sheets in the region, and arranged. The precursor for manufacturing the Nb 3 Sn superconducting wire described in 1. 前記一次複合線材のロール状積層物の外周に拡散障壁層を形成するか、または複数本束ねて挿入される一次複合線材とCuまたはCu基合金からなるパイプの間に拡散障壁層を形成したものである請求項1〜4のいずれかに記載のNb3Sn超電導線材製造用前駆体。 A diffusion barrier layer is formed on the outer periphery of the roll laminate of the primary composite wire, or a diffusion barrier layer is formed between a primary composite wire inserted in a bundle and a pipe made of Cu or a Cu-based alloy. The precursor for producing a Nb 3 Sn superconducting wire according to any one of claims 1 to 4. 請求項1〜5のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を、拡散熱処理してNb3Sn系超電導相を形成したものであるNb3Sn超電導線材。 A Nb 3 Sn superconducting wire obtained by subjecting the precursor for manufacturing a superconducting wire according to any one of claims 1 to 5 to a diffusion heat treatment to form an Nb 3 Sn-based superconducting phase. 請求項1〜5のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を製造するに当り、前記一次複合線材におけるSnまたはSn基合金芯を除いた部分について熱間押し出し加工を行った後、SnまたはSn基合金芯を中央部に挿入して冷間伸線し、この一次複合線材を複数本束ねてCuまたはCu基合金からなるパイプに挿入して縮径加工することを特徴とする超電導線材製造用前駆体の製造方法。   In producing the superconducting wire production precursor according to any one of claims 1 to 5, after performing hot extrusion processing on a portion of the primary composite wire excluding Sn or Sn-based alloy core, Sn or Superconducting wire manufacturing, characterized in that a Sn-based alloy core is inserted into the central portion and cold-drawn, and a plurality of primary composite wires are bundled and inserted into a pipe made of Cu or a Cu-based alloy to reduce the diameter. For producing a precursor.
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