JP2008293690A - 超電導線材製造用NbまたはNb基合金シートおよび超電導線材製造用前駆体 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明の超電導線材製造用NbまたはNb基合金シートは、超電導線材を製造するために用いられるNbまたはNb基合金シートであって、組織中の結晶粒の再結晶率が90%以上であり、且つ不純物としての水素の濃度が10ppm以下であると共に、炭素、窒素、酸素の合計濃度が200ppm以下である。
【選択図】図7
Description
本発明のNb基合金シートでは、再結晶率を90%以上とする必要がある。この再結晶率が90%未満であると、残り10%以上の割合で存在する加工粒が原因して、超電導線材の前駆体に要求される加工率未満の加工率段階において、部分的に加工限界に達してしまい、健全な塑性加工ができなくなる。この再結晶率は95%以上であることが好ましい。尚、本発明での「再結晶率」および「平均結晶粒」とは、下記の方法で測定した値である。
シート平面を顕微鏡で観察したミクロ組織像より、100個以上の結晶粒を無作為に抽出し、長軸の長さを短軸の長さで除したアスペクト比が2.5以下の結晶粒を再結晶粒とし(再結晶によって球状化する)、再結晶粒の個数を抽出した結晶粒の全数で割った値を、「%」表示した。
シート平面を顕微鏡で観察したミクロ組織像に、無作為に一本または複数本の直線を引いて、その直線の相当長さをその直線と交差する結晶の数で除することによって、平均結晶粒を求めた。尚、このときの結晶粒の総数は30以上とした。
(B)CuまたはCu基合金中に、複数本のNbまたはNb基合金からなるフィラメントと、複数本のSnまたはSn基合金が配置された超電導マトリックス部と、その外周に安定化銅を有する超電導線材線材製造用前駆体であって、安定化銅と超電導マトリックス部の間に、上記のようにして構成される拡散障壁層を形成したもの(内部Sn法:前記図4参照)。
直径:67mmのCu−15%Sn−0.3%Tiインゴットに、直径:8.0mmの穴を19箇所形成し、この穴にNb棒を挿入して電子ビーム溶接によって端部を封止し、一次スタック材用の押出しビレットを作製した。この押出しビレットを、熱間押出しし、途中で焼鈍を行いながら(450〜600℃で1時間)、縮径加工して、六角断面形状のCu−Sn/Nb複合線(一次スタック材、六角対辺:2.0mm)とした。
Nbシート中の水素、炭素、窒素および酸素の分析は、夫々タンタル中の水素定量方法(JIS H1696)、タンタル中の炭素定量方法(JIS H1681)、タンタル中の窒素定量方法(JIS H1685)、タンタル中の酸素定量方法(JIS H1695)に準拠して行った。
上記比較例1と同様にして、一次スタック材を作製し、この一次スタック材を433本束ねて、その外周に、厚さ0.2mmのNbシートを4回巻き(拡散障壁層)、これらを一体化して、比較例1と同様にして二次スタック材のビレット(多芯型ビレット)とした。
交流損失(ヒステリシス損失と結合損失を加算したもの)は、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)の変動磁場中で測定した。ピックアップコイル法によって交流損失を測定するに当たっては、変動磁場印加用のマグネット内に置かれた検出コイルの中に、線材試料を挿入し、マグネットの磁場の極性を交互に変えながら、励減磁を繰り返すと、磁化と磁界の関係を表すループ状の磁化曲線が得られる。この磁化曲線に囲まれた面積を線材の体積で除することによって、交流損失が求められる。
液体ヘリウム中(温度4.2K)で、12T(テスラ)の外部磁場の下、10μV/mの電界基準を用いて臨界電流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。
再結晶率、平均結晶粒径、不純物元素濃度の異なるNbシートを準備し、比較例2と同様にして二次スタック材のビレット(多芯型ビレット)とした。
上記比較例2と同様にして、一次スタック材を作製し、この一次スタック材を433本束ねて、その外周に厚さ:0.2mmのNbシートを4回巻き(拡散障壁層)、これらを一体化して、比較例2と同様にして二次スタック材のビレット(多芯型ビレット)とした。
再結晶率、平均結晶粒径、不純物元素濃度の異なるNbシートを準備し、比較例2と同様にして二次スタック材のビレット(多芯型ビレット)とした。
2 NbまたはNb基合金からなる芯材
3 一次スタック材
4,4a 拡散障壁層
6,6a 安定化銅
7 母材
8 SnまたはSn基合金からなる芯材
9 NbまたはNb基合金からなる芯材
11 シングルエレメント線
12 超電導線材製造用前駆体(マルチエレメント線)
Claims (5)
- 超電導線材を製造するために用いられるNbまたはNb基合金シートであって、組織中の結晶粒の再結晶率が90%以上であり、且つ不純物としての水素の濃度が10ppm以下であると共に、炭素、窒素および酸素の合計濃度が200ppm以下であることを特徴とする超電導線材製造用NbまたはNb基合金シート。
- 平均結晶粒径が10〜150μmである請求項1に記載の超電導線材製造用NbまたはNb基合金シート。
- Ti,Ta,ZrおよびHfよりなる群から選択される1種または2種以上を0.01〜5質量%含有するものである請求項1または2に記載の超電導線材製造用NbまたはNb基合金シート。
- 請求項1〜3のNbまたはNb基合金シートを、複数回巻回して拡散障壁層として配置したものであるNb3Sn超電導線材製造用前駆体。
- NbまたはNb基合金シートの厚みが、縮径加工前の段階で50〜500μmであり、これを複数回巻回して拡散障壁層として配置したものである請求項4に記載のNb3Sn超電導線材製造用前駆体。
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