JP2008091136A - NbTi系超電導線材 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】NbTi系超電導線材として、Cuマトリクス中に複数本のNbTi合金フィラメントが配置され、軸直角断面が略円形状であるNbTi系超電導線材において、前記Cuマトリクスの断面積とNbTi合金フィラメントの総断面積の比(Cuマトリクスの断面積/NbTi合金フィラメントの総断面積)が5.0〜15.0未満の範囲であると共に、NbTi合金フィラメントの平均径dが30〜200μmであり、且つこのNbTiフィラメント平均径dに対するNbTi合金フィラメント相互の平均間隔Sの割合(S/d)が0.10〜0.40の範囲にあるものが例示される。
【選択図】図3
Description
V=Vc(Jop/Jc)n …(1)
これまで、銅比が5.0以上となると超電導線材の特性が劣化するといわれていたが、本発明の超電導線材ではこの銅比が5.0以上であるものの特性を改善するものであるので、銅比が5.0以上であることを前提とする。しかしながら、この銅比が15.0以上となると、押出しや伸線等によって複合加工する必要性がなくなり、例えば銅比が小さい(1.0程度)線材をCu製スリ−ブや凹状溝に入れ、これらを圧着や半田付け等によって密着性を確保することによって複合線材化が実現できるので、上記のような問題は生じない。
NbTi合金フィラメント径dが30μm未満では、NbTi合金系超電導線材の製造プロセスにおける熱処理時(後述する)に、母材のCuとNbTi合金フィラメントの界面にCuTi化合物が析出しやすい状態になる。こうした化合物は硬く、CuとNbTi合金フィラメントからなる複合線の伸線において、ソーセージング発生等を招き、臨界電流密度Jcやn値の低下を引き起こすことになる。製造条件によっては、CuTi化合物の大きさが15μm程度まで成長するという観点からして、NbTi合金フィラメント平均径の好ましい下限は50μmである。
上記割合(S/d)が0.10未満では、多芯線材の素材となる単芯線材の作製において(後述する製造手順参照)、NbTi合金フィラメントの周りに配置するCu層が薄くなり過ぎるために、Cu層に割れや断線等の加工上の問題を引き起こすことになる。一方、この割合(S/d)が0.40を超えると、フィラメント径に対して、その周囲のCu部(Cuマトリクス)の割合が大きくなり過ぎて、フィラメントの配置状態が適正でなくなり、その結果、臨界電流密度Jcやn値の著しい低下を引き起こすことになる。尚、この割合(S/d)の好ましい下限は0.20であり、好ましい上限は0.30である。またNbTi合金フィラメント相互の間隔を「平均間隔S」としたのは、NbTi合金フィラメント径を「平均径d」としたのと同様の主旨である。
Nb−47質量%Tiの棒材(直径:100mm)をCu製パイプ(外径:125mm、内径:100mm)に挿入後、パイプの両端をCuで封止し、Cu/Nb−Nbの複合材からなる押出しビレットを製作した。この押出しビレットを、押出加工後、伸線加工し、六角断面形状のCu/NbTi複合線材を作製した。
液体ヘリウム中(温度4.2K)で、5T(テスラ)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。
臨界電流Jcを求めたのと同じ計測によって得られた(Jc−V)曲線において、0.1μV/cmと1.0μVの間のデータを両対数表示し、その傾きとして求めた[前記(1)式参照]。
実施例1で作製された丸線材の一部(試験No.4、5、6のもの)を用い、最終径近傍で前記比(W/H)が1.5となる平角線材(短辺側長さH:0.78mm、長辺側長さW:1.16mm)に加工した。このとき、平角加工時の圧延の圧下率を調整して、フィラメントの存在領域の異なるNbTi系超電導線材を作製した。得られたNbTi系超電導線材について、実施例1と同じ条件で臨界電流密度Jc、およびn値を測定した。
2 NbTi合金フィラメント
Claims (5)
- Cuマトリクス中に複数本のNbTi合金フィラメントが配置され、軸直角断面が略円形状であるNbTi系超電導線材において、前記Cuマトリクスの断面積とNbTi合金フィラメントの総断面積の比(Cuマトリクスの断面積/NbTi合金フィラメントの総断面積)が5.0〜15.0未満の範囲であると共に、NbTi合金フィラメントの平均径dが30〜200μmであり、且つこのNbTiフィラメント平均径dに対するNbTi合金フィラメント相互の平均間隔Sの割合(S/d)が0.10〜0.40の範囲にあることを特徴とするNbTi系超電導線材。
- 超電導線材の外径をDとしたとき、外表面から半径方向0.15Dに相当する位置までにはNbTi合金フィラメントが配置されていないものである請求項1に記載のNbTi系超電導線材。
- Cuマトリクス中に複数本のNbTi合金フィラメントが配置され、軸直角断面が略矩形状であるNbTi系超電導線材において、前記Cuマトリクスの断面積とNbTi合金フィラメントの総断面積の比(Cuマトリクスの断面積/NbTi合金フィラメントの総断面積)が5.0〜15.0未満の範囲であると共に、NbTi合金フィラメントの平均径dが30〜200μmであり、且つこのNbTi合金フィラメント平均径dに対するNbTi合金フィラメント相互の平均間隔Sの割合(S/d)が0.10〜0.40の範囲にあることを特徴とするNbTi系超電導線材。
- 超電導線材の軸直角断面における短辺側長さをH、長辺側長さをWとしたとき、外表面からの深さ方向0.10Hおよび0.15Wに相当する位置までにはNbTiフィラメントが配置されていないものである請求項3に記載のNbTi系超電導線材。
- 超電導線材の軸直角断面における長辺側長さWと、短辺側長さHの比(W/H)が1.2〜2.0である請求項3または4に記載のNbTi系超電導線材。
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