JP2871826B2 - Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線用Ｃｕ―Ｓｎ系合金の処理方法 - Google Patents
Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線用Ｃｕ―Ｓｎ系合金の処理方法Info
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- JP2871826B2 JP2871826B2 JP2237001A JP23700190A JP2871826B2 JP 2871826 B2 JP2871826 B2 JP 2871826B2 JP 2237001 A JP2237001 A JP 2237001A JP 23700190 A JP23700190 A JP 23700190A JP 2871826 B2 JP2871826 B2 JP 2871826B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はNb3Sn超電導線用Cu−Sn系合金の処理方法に
関するものである。
関するものである。
Nb3Sn超電導線は通常、ブロンズ法により製造されて
いる。この方法は、Cu−Sn系合金（ブロンズ）鋳塊に多
数本の穴をあけ、各穴にNb棒を挿入した後、熱間押出、
中間焼鈍を含む伸線加工を行って所望線径の複合線材を
得た後、この複合線材にNb3Sn生成のための熱処理を施
すというものである。
いる。この方法は、Cu−Sn系合金（ブロンズ）鋳塊に多
数本の穴をあけ、各穴にNb棒を挿入した後、熱間押出、
中間焼鈍を含む伸線加工を行って所望線径の複合線材を
得た後、この複合線材にNb3Sn生成のための熱処理を施
すというものである。
ところで最近、超電導線の特性に対する要求が厳しく
なってきており、超電導線内のNb3Snフィラメントは極
細化、多心化の傾向にある。しかしNb3Snフィラメント
を極細化、多心化すると、フィラメントの断線が多くな
り、所期の特性が得られない、長尺条長の超電導線が製
造できない、製造歩留りが低下する等の問題が生じてい
る。
なってきており、超電導線内のNb3Snフィラメントは極
細化、多心化の傾向にある。しかしNb3Snフィラメント
を極細化、多心化すると、フィラメントの断線が多くな
り、所期の特性が得られない、長尺条長の超電導線が製
造できない、製造歩留りが低下する等の問題が生じてい
る。
本発明の目的は、Nb3Snフィラメントが極細化、多心
化された超電導線の製造を可能にするNb3Sn超電導線用C
u−Sn系合金の処理方法を提供することにある。
化された超電導線の製造を可能にするNb3Sn超電導線用C
u−Sn系合金の処理方法を提供することにある。
Nb3Sn超電導線中のNb3Snフィラメントに断線が発生す
るのは、Cu−Sn系合金中に存在するブローホールやミク
ロな偏析のためである。その理由は、Cu−Sn系合金とNb
との複合材を減面加工するときに、Cu−Sn系合金中にブ
ローホールや偏析があると、その付近の応力場が不均一
になり、細く引き延ばされたNbフィラメントがさらに加
工されるときに、くびれや断線が発生しやすくなるから
である。
るのは、Cu−Sn系合金中に存在するブローホールやミク
ロな偏析のためである。その理由は、Cu−Sn系合金とNb
との複合材を減面加工するときに、Cu−Sn系合金中にブ
ローホールや偏析があると、その付近の応力場が不均一
になり、細く引き延ばされたNbフィラメントがさらに加
工されるときに、くびれや断線が発生しやすくなるから
である。
特にNb3Sn超電導線用のCu−Sn系合金は固溶限界ぎり
ぎりまでSnを固溶させているので、Snの偏析が生じやす
い。偏析やブローホールを完全に解消することは現在の
溶解鋳造技術の改良では困難である。
ぎりまでSnを固溶させているので、Snの偏析が生じやす
い。偏析やブローホールを完全に解消することは現在の
溶解鋳造技術の改良では困難である。
そこで本発明は、Nb3Sn超電導線用Cu−Sn系合金に、
500℃以上、その合金の平均組成の固相線以下の温度
での均質化熱処理と、350℃以上の温度と、その合金
のσ0.2以上の圧力でHIP（熱間静水圧加圧）処理を施す
こととしたものである。なおσ0.2とは0.2％耐力、すな
わち応力除去後に0.2％の永久歪を生じる応力値であ
る。
500℃以上、その合金の平均組成の固相線以下の温度
での均質化熱処理と、350℃以上の温度と、その合金
のσ0.2以上の圧力でHIP（熱間静水圧加圧）処理を施す
こととしたものである。なおσ0.2とは0.2％耐力、すな
わち応力除去後に0.2％の永久歪を生じる応力値であ
る。
の均質化熱処理はCu−Sn系合金の偏析を解消するた
めに、のHIP処理はCu−Sn系合金のブローホールを解
消するために行うものであり、この二つの処理はどちら
を先に行ってもよい。
めに、のHIP処理はCu−Sn系合金のブローホールを解
消するために行うものであり、この二つの処理はどちら
を先に行ってもよい。
均質化熱処理の温度を、500℃以上、Cu−Sn系合金の
平均組成の固相線以下としたのは、500℃未満では拡散
速度が遅すぎ、均質化に時間がかかりすぎて工業的でな
いからであり、また固相線を越える温度では被処理材の
形状が保持できなくなるからである。
平均組成の固相線以下としたのは、500℃未満では拡散
速度が遅すぎ、均質化に時間がかかりすぎて工業的でな
いからであり、また固相線を越える温度では被処理材の
形状が保持できなくなるからである。
またHIP処理の条件を、350℃以上の温度、その合金の
σ0.2以上の圧力としたのは、σ0.2未満の圧力ではCu−
Sn系合金のブローホールが十分につぶれないからであ
り、350℃未満ではブローホールがつぶれても金属学的
に接合しないからである。
σ0.2以上の圧力としたのは、σ0.2未満の圧力ではCu−
Sn系合金のブローホールが十分につぶれないからであ
り、350℃未満ではブローホールがつぶれても金属学的
に接合しないからである。
以下、本発明を実施例によりさらに具体的に説明す
る。
る。
実施例１ Cu−14.3wt％Sn−0.2wt％Ti合金を溶解鋳造した。こ
の鋳塊からスライスを切り取って調査した結果では、配
合組成に対して最大5wt％のSn偏析部が認められた。ま
たスライス全面に大きさ８〜15μｍの円形状や多角形状
のブローホールが無数に観察された。
の鋳塊からスライスを切り取って調査した結果では、配
合組成に対して最大5wt％のSn偏析部が認められた。ま
たスライス全面に大きさ８〜15μｍの円形状や多角形状
のブローホールが無数に観察された。
この鋳塊スライスを520±５℃で40時間、真空中また
は不活性ガス雰囲気中で熱処理した。その後のスライス
を調査したところ、ブローホールはそのまま残存してい
たが、偏析部の特にSnリッチ側はきれいに偏析が解消し
ていた。
は不活性ガス雰囲気中で熱処理した。その後のスライス
を調査したところ、ブローホールはそのまま残存してい
たが、偏析部の特にSnリッチ側はきれいに偏析が解消し
ていた。
次いで上記合金鋳塊300mmφ×700mmlに、上記と同じ
条件で均質化熱処理を施し、その後、鋳塊全体をHIP処
理設備のアルゴンガス内に投入して、100℃/hrの昇温条
件で400℃まで到達させ、2000Kgf/cm2の圧力でHIP処理
を１時間行った。400℃でのσ0.2は14Kgf/mm2である。
その後、鋳塊の両端部および中央部からスライスを切り
出して調査したところ、Sn偏析は解消されており、また
ブローホールの存在も認められず、ブローホールは完全
につぶれて金属学的に接合していた。
条件で均質化熱処理を施し、その後、鋳塊全体をHIP処
理設備のアルゴンガス内に投入して、100℃/hrの昇温条
件で400℃まで到達させ、2000Kgf/cm2の圧力でHIP処理
を１時間行った。400℃でのσ0.2は14Kgf/mm2である。
その後、鋳塊の両端部および中央部からスライスを切り
出して調査したところ、Sn偏析は解消されており、また
ブローホールの存在も認められず、ブローホールは完全
につぶれて金属学的に接合していた。
そこで以上の処理を施した鋳塊を用いて超電導線を製
造した。まず鋳塊を鍛造加工し、200mmφに外削後、19
本の穴をあけてNb棒を挿入した。この複合材を熱間押出
し、次いで冷間加工と焼鈍を繰り返して所定の線径の複
合線材を得た後、それを定尺切断した。
造した。まず鋳塊を鍛造加工し、200mmφに外削後、19
本の穴をあけてNb棒を挿入した。この複合材を熱間押出
し、次いで冷間加工と焼鈍を繰り返して所定の線径の複
合線材を得た後、それを定尺切断した。
次に均質化熱処理、HIP処理を施した上記と同じ鋳塊
に、上記と同じ鍛造加工、外削を行った後、前の工程で
定尺切断された複合線材を挿入した。この複合材を熱間
押出し、次いで冷間加工と焼鈍を繰り返して所定の線径
の複合線材を得た後、それを定尺切断した。
に、上記と同じ鍛造加工、外削を行った後、前の工程で
定尺切断された複合線材を挿入した。この複合材を熱間
押出し、次いで冷間加工と焼鈍を繰り返して所定の線径
の複合線材を得た後、それを定尺切断した。
次に定尺切断された複合線材を多数本束ねてTaのバリ
アを巻き、Cu管中に挿入し、これを熱間押出した後、冷
間加工と焼鈍を繰り返して外径3.0mmまで加工した。
アを巻き、Cu管中に挿入し、これを熱間押出した後、冷
間加工と焼鈍を繰り返して外径3.0mmまで加工した。
このようにして得られた線材にNb3Sn生成のための熱
処理を施し、3.0mmφ、ブロンズ比3.2、フィラメント数
120,000本のNb3Sn超電導線を製造した。この超電導線を
調査した結果、フィラメントの断線は認められず、Jc
（at 16T）は248A/mm2であった。
処理を施し、3.0mmφ、ブロンズ比3.2、フィラメント数
120,000本のNb3Sn超電導線を製造した。この超電導線を
調査した結果、フィラメントの断線は認められず、Jc
（at 16T）は248A/mm2であった。
実施例２ 実施例１と同じCu−14.3wt％Sn−0.2wt％Ti合金鋳塊
を用いた。この鋳塊は実施例１で説明したように配合組
成に対して最大5wt％のSn偏析部が認められ、また大き
さ８〜15μｍの円形状や多角形状のブローホールが無数
に存在するものである。
を用いた。この鋳塊は実施例１で説明したように配合組
成に対して最大5wt％のSn偏析部が認められ、また大き
さ８〜15μｍの円形状や多角形状のブローホールが無数
に存在するものである。
この鋳塊160mmφ×500mmlをHIP処理設備のアルゴンガ
ス内に投入し、100℃/hrの昇温条件で350℃まで到達さ
せ、2000Kgf/cm2の圧力でHIP処理を１時間行った。その
後、鋳塊の両端部および中央部からスライスを切り出し
て調査したところ、ブローホールは完全につぶれてい
て、ブローホールの存在は認められなかった。しかしSn
偏析部はそのまま存在していた。
ス内に投入し、100℃/hrの昇温条件で350℃まで到達さ
せ、2000Kgf/cm2の圧力でHIP処理を１時間行った。その
後、鋳塊の両端部および中央部からスライスを切り出し
て調査したところ、ブローホールは完全につぶれてい
て、ブローホールの存在は認められなかった。しかしSn
偏析部はそのまま存在していた。
次にHIP処理後の鋳塊を520±５℃で40時間、真空中ま
たは不活性ガス雰囲気中で熱処理した。その後、この鋳
塊からスライスを切り出して調査したところ、実施例１
と同様、特にSnリッチ側の偏析はきれいに解消してい
た。
たは不活性ガス雰囲気中で熱処理した。その後、この鋳
塊からスライスを切り出して調査したところ、実施例１
と同様、特にSnリッチ側の偏析はきれいに解消してい
た。
この鋳塊を用いて実施例１と同じ工程でNb3Sn超電導
線を製造した。この超電導線のJc（at 16T）は245A/mm2
であり、フィラメントの断線は認められなかった。
線を製造した。この超電導線のJc（at 16T）は245A/mm2
であり、フィラメントの断線は認められなかった。
比較例１ ブロンズ鋳塊の均質化熱処理の温度を470℃としたこ
と以外は実施例１と同じ方法でNb3Sn超電導線を製造し
た。
と以外は実施例１と同じ方法でNb3Sn超電導線を製造し
た。
比較例２ ブロンズ鋳塊のHIP処理の温度を330℃としたこと以外
は実施例１と同じ方法でNb3Sn超電導線を製造した。330
℃でのσ0.2は14Kgf/mm2である。
は実施例１と同じ方法でNb3Sn超電導線を製造した。330
℃でのσ0.2は14Kgf/mm2である。
比較例３ ブロンズ鋳塊に均質化熱処理およびHIP処理を施さな
いこと以外は実施例１と同じ方法でNb3Sn超電導線を製
造した。
いこと以外は実施例１と同じ方法でNb3Sn超電導線を製
造した。
比較例１〜３で製造した超電導線のJc測定結果を実施
例１、２と比較して示すと表−１のとおりである。
例１、２と比較して示すと表−１のとおりである。
〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、充分に均質で、
無欠陥のCu−Sn系合金を得ることができるため、フィラ
メント径が数ミクロン〜サブミクロンの極細、多心Nb3S
n超電導線をフィラメントの断線を生じさせることなく
製造することが可能となる。したがってNb3Sn超電導線
の臨界電流密度が向上するだけでなく、製品歩留りが向
上し、超電導線の条長を長尺化できる等、その工業上の
効果はきわめて顕著である。
無欠陥のCu−Sn系合金を得ることができるため、フィラ
メント径が数ミクロン〜サブミクロンの極細、多心Nb3S
n超電導線をフィラメントの断線を生じさせることなく
製造することが可能となる。したがってNb3Sn超電導線
の臨界電流密度が向上するだけでなく、製品歩留りが向
上し、超電導線の条長を長尺化できる等、その工業上の
効果はきわめて顕著である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１Ａ ６８２ ６８２ ６８３ ６８３ ６８４ ６８４Ｃ ６９４ ６９４Ｂ ６９４Ｚ Ｈ０１Ｂ 12/10 ＺＡＡ Ｈ０１Ｂ 12/10 ＺＡＡ (72)発明者 鈴木 卓哉 東京都千代田区丸の内２―６―１ 古河 電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−165005（ＪＰ，Ａ) 特公 昭62−13429（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22F 1/08 C22F 1/00 H01B 13/00 565
Claims (2)
- 【請求項１】Nb3Sn超電導線用Cu−Sn系合金に、500℃以
上、その合金の平均組成の固相線以下の温度で均質化熱
処理を施した後、350℃以上の温度と、その合金のσ0.2
以上の圧力でHIP（熱間静水圧加圧）処理を施すことを
特徴とするNb3Sn超電導線用Cu−Sn系合金の処理方法。 - 【請求項２】Nb3Sn超電導線用Cu−Sn系合金に、350℃以
上の温度と、その合金のσ0.2以上の圧力でHIP処理を施
した後、500℃以上、その合金の平均組成の固相線以下
の温度で均質化熱処理を施すことを特徴とするNb3Sn超
電導線用Cu−Sn系合金の処理方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237001A JP2871826B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線用Ｃｕ―Ｓｎ系合金の処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2237001A JP2871826B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線用Ｃｕ―Ｓｎ系合金の処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04120257A JPH04120257A (ja) | 1992-04-21 |
| JP2871826B2 true JP2871826B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=17008918
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2237001A Expired - Lifetime JP2871826B2 (ja) | 1990-09-10 | 1990-09-10 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線用Ｃｕ―Ｓｎ系合金の処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2871826B2 (ja) |
-
1990
- 1990-09-10 JP JP2237001A patent/JP2871826B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04120257A (ja) | 1992-04-21 |
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