JP2008166173A - Nb3Sn超電導線材およびそのための前駆体並びに前駆体用Nb複合単芯線 - Google Patents
Nb3Sn超電導線材およびそのための前駆体並びに前駆体用Nb複合単芯線 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】内部Sn法によってNb3Sn超電導線材を製造する際に用いる超電導線材前駆体を構成するNb複合単芯線であって、Ti,Ta,ZrおよびHfよりなる群から選ばれる1種以上の元素を含有するNb基合金からなる円筒状層、または前記Nb基合金からなる複数の板状部材を組み合わせてなる略円筒状層を、Nb芯の周囲に配置すると共に、前記円筒状層または略円筒状層の外周に、Nbからなる円筒状層が配置され、更にNbからなる円筒状層の周囲に、CuまたはCu基合金からなる層が配置されたものである。
【選択図】図6
Description
Nb芯(外径:56mm)の周囲に、Nb−47質量%Tiシート(厚さ:0.2mm)を巻き付け、更にその周囲にNbシート(厚さ:0.2mm)を巻き付けて、Nb全体に対するTiの比率が1.0質量%となるようにした後、Cuビレット内に入れて押し出し後、伸線加工により六角断面形状のNb複合単芯線(六角対辺:4.3mm)を作製し(前記図8)、400mmの長さに裁断した。
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部当り断面積で除して臨界電流密度Jcを求めた。
Nb芯(外径:56mm)の周囲に、Nb−47質量%Ti板(厚さ:1.0mm×幅9mm)を16枚配置し、その周囲にNbシート(厚さ:0.2mm)を巻き付けて、Nb全体に対するTiの比率が1.0質量%となるようにした後、Cuビレット内に入れて押し出し後、伸線加工により六角断面形状のNb複合単芯線(六角対辺:4.3mm)を作製し(前記図7)、400mmの長さに裁断した。
実施例1と同様にして、Nb複合単芯線を作製し、六角断面形状(六角対辺:2.0mm)に伸線後、2mの長さに裁断した。またSn棒(外径:28mm)をCuパイプ(外径:33mm、内径:29mm)内に挿入して伸線加工により六角断面形状(六角対辺:2.0mm)のSn複合単芯線を作製し、2mの長さに裁断した。
実施例3と同様にして、Nb複合線およびSn複合線を作製し、夫々六角断面形状(六角対辺:4.0mm)に伸線後、2mの長さに裁断した。
Nb全体に対するTiの比率が0.5質量%となる以外は、実施例1と同様にして、外径:1.2mmのマルチエレメント線材を作製し、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と同様の条件にて臨界電流密度Jcを測定した。
Nb全体に対するTiの比率が4.0質量%となる以外は、実施例1と同様にして、外径:1.2mmのマルチエレメント線材を作製し、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と同様の条件にて臨界電流密度Jcを測定した
Nbに対するTiの比率が0.08質量%となる以外は、実施例1と同様にして外径:1.2mmのマルチエレメント線材を作製し、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と同様の条件にて臨界電流密度Jcを測定した。
Nbに対するTiの比率が6.0質量%となる以外は、実施例1と同様にして外径:1.2mmのマルチエレメント線材を作製し、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と同様の条件にて臨界電流密度Jcを測定した。
アルゴンガス雰囲気中で、高周波加熱炉を使用し、Snを1300℃で溶解した後、Sn質量に対して目標値で2質量%となるスポンジチタンを添加して攪拌し、銅鋳型内に鋳込み、Sn−2質量%Ti合金(Sn基合金)インゴットを作製した。得られたSn基合金インゴットを機械加工して押し出しビレット形状にした後、外径:19.8mmとなるように押し出し加工して棒材とした。また、Cuパイプ(外径:33.8mm、内径:29mm)内に、Nb芯を挿入した後、縮径加工してNb複合単芯線を作製した後、400mmの長さに裁断した。
2,2a Nb芯
3 SnまたはSn基合金芯(Sn芯)
4 Cuマトリクス(Cu母材)
4a 安定化銅層
6,6a 拡散バリア層
7,8 超電導線材製造用前駆体(マルチエレメント線)
9 超電導線材製造用前駆体(分散型エレメント線)
10,15,15a Nb複合単芯線
12 略円筒状層
12a 円筒状層
13 Nb円筒状層
16 超電導線材製造用前駆体(分散型マルチエレメント線)
Claims (7)
- 内部Sn法によってNb3Sn超電導線材を製造する際に用いる超電導線材前駆体を構成するNb複合単芯線であって、Ti,Ta,ZrおよびHfよりなる群から選ばれる1種以上の元素を含有するNb基合金からなる円筒状層、または前記Nb基合金からなる複数の板状部材を組み合わせてなる略円筒状層を、Nb芯の周囲に配置すると共に、前記円筒状層または略円筒状層の外周に、Nbからなる円筒状層が配置され、更にNbからなる円筒状層の周囲に、CuまたはCu基合金からなる層が配置されたものであることを特徴とするNb3Sn超電導線材前駆体用Nb複合単芯線。
- Ti,Ta,ZrおよびHfよりなる群から選ばれる1種以上の元素の含有量が、Nb複合単芯線中の全Nbに対して0.1〜5.0質量%である請求項1に記載のNb複合単芯線。
- 請求項1または2に記載のNb複合単芯線を、CuまたはCu基合金内に配置されたSnまたはSn基合金芯の周囲に複数本配置し、前記Nb複合単芯線が複数本配置された領域の周囲に安定化銅層または拡散バリア層を備えた安定化銅層を配置したものであることを特徴とするNb3Sn超電導線材前駆体。
- 請求項3に記載のNb3Sn超電導線材前駆体を複数本束ねて配置し、前記Nb3Sn超電導線材前駆体を複数本束ねて配置した領域の周囲に、安定化銅層または拡散バリア層を備えた安定化銅層を配置したものであることを特徴とするNb3Sn超電導線材前駆体。
- 請求項1または2に記載のNb複合単芯線の複数本と、SnまたはSn基合金芯の周囲にCuまたはCu基合金層を配置されたSn複合単芯線の複数本を、相互に分散させて配置し、前記Nb複合単芯線とSn複合単芯線を相互に分散させて配置した領域の周囲に、安定化銅層または拡散バリア層を備えた安定化銅層を配置したものであることを特徴とするNb3Sn超電導線材前駆体。
- 請求項5に記載のNb3Sn超電導線材前駆体を複数本束ねて配置し、前記Nb3Sn超電導線材前駆体を複数本束ねて配置した領域の周囲に、安定化銅層または拡散バリア層を備えた安定化銅層を配置したものであることを特徴とするNb3Sn超電導線材前駆体。
- 請求項3〜6のいずれかに記載の超電導線材前駆体を、拡散熱処理することによってNb3Sn超電導相を形成したものであるNb3Sn超電導線材。
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