JP2997121B2 - アルミニウム安定化超電導線 - Google Patents
アルミニウム安定化超電導線Info
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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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、機械的強度並びに熱的
および電気的安定性に優れた、マグネット用導体等に好
適なアルミニウム安定化超電導線に関する。
および電気的安定性に優れた、マグネット用導体等に好
適なアルミニウム安定化超電導線に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超電導マグネット等の導体には、
銅マトリックス中にＮｂ−Ｔｉ等の超電導フィラメント
を埋め込んだ超電導線が用いられている。
銅マトリックス中にＮｂ−Ｔｉ等の超電導フィラメント
を埋め込んだ超電導線が用いられている。
【０００３】このような超電導線は、例えば次のように
して製造される。まず、銅製のパイプ内にＮｂ−Ｔｉ合
金棒材を挿入して複合ビレットとなし、これを熱間で押
出して一体化し、次いで圧延、伸線等の伸延加工を施
す。また、多芯超電導線は、上記のようにして得られた
超電導線の多数本を銅もしくは銅合金製のパイプ内に充
填して複合ビレットとなし、これに前述と同様の加工・
処理を施して製造される。また、上記の超電導線または
多芯超電導線を、それぞれ所要数撚合わせることにより
超電導撚線を製造することができる。
して製造される。まず、銅製のパイプ内にＮｂ−Ｔｉ合
金棒材を挿入して複合ビレットとなし、これを熱間で押
出して一体化し、次いで圧延、伸線等の伸延加工を施
す。また、多芯超電導線は、上記のようにして得られた
超電導線の多数本を銅もしくは銅合金製のパイプ内に充
填して複合ビレットとなし、これに前述と同様の加工・
処理を施して製造される。また、上記の超電導線または
多芯超電導線を、それぞれ所要数撚合わせることにより
超電導撚線を製造することができる。
【０００４】ところで、アルミニウム安定化超電導線
は、前述の超電導線または超電導撚線に、残留抵抗比
（３００Ｋにおける電気抵抗値と１０Ｋにおける電気抵
抗値との比）が銅よりはるかに大きい高純度アルミニウ
ムを安定化材として被覆せしめたものある。アルミニウ
ム安定化超電導線は、銅のみを安定化材として被覆した
従来の銅安定化超電導線に較べて熱的電気的安定性に優
れている。しかも、アルミニウムの比重は銅の比重の１
／３であるため、この超電導線をマグネットに用いた場
合にマグネットの軽量化、小型化が可能となる。さら
に、アルミニウムの質量は銅の質量より小さく、これに
より素粒子透過性に優れるため、アルミニウム安定化超
電導線を用いた素粒子検出用マグネットへの応用が高エ
ネルギー物理学分野で検討されている。
は、前述の超電導線または超電導撚線に、残留抵抗比
（３００Ｋにおける電気抵抗値と１０Ｋにおける電気抵
抗値との比）が銅よりはるかに大きい高純度アルミニウ
ムを安定化材として被覆せしめたものある。アルミニウ
ム安定化超電導線は、銅のみを安定化材として被覆した
従来の銅安定化超電導線に較べて熱的電気的安定性に優
れている。しかも、アルミニウムの比重は銅の比重の１
／３であるため、この超電導線をマグネットに用いた場
合にマグネットの軽量化、小型化が可能となる。さら
に、アルミニウムの質量は銅の質量より小さく、これに
より素粒子透過性に優れるため、アルミニウム安定化超
電導線を用いた素粒子検出用マグネットへの応用が高エ
ネルギー物理学分野で検討されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム安定化超電導線は、安定化材となす高純度アルミ
ニウムの機械的強度が低いため、大型マグネット用導体
として使用した場合に、電磁力により変形してしまうと
いう問題がある。
ニウム安定化超電導線は、安定化材となす高純度アルミ
ニウムの機械的強度が低いため、大型マグネット用導体
として使用した場合に、電磁力により変形してしまうと
いう問題がある。
【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、熱的・電気的安定性に優れ、かつマグネットに使
用した場合に、発生する電磁力に対する充分な機械的強
度を有するアルミニウム安定化超電導線を提供すること
を目的とする。
あり、熱的・電気的安定性に優れ、かつマグネットに使
用した場合に、発生する電磁力に対する充分な機械的強
度を有するアルミニウム安定化超電導線を提供すること
を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、高エネル
ギー物理学研究所殿からの開発依頼により研究を重ねた
結果、アルミニウムの導電性を低下させずに機械的強度
を向上させる合金元素としてＺｎ、Ｓｉ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｃｅを見出だし、本発明をするに至った。
ギー物理学研究所殿からの開発依頼により研究を重ねた
結果、アルミニウムの導電性を低下させずに機械的強度
を向上させる合金元素としてＺｎ、Ｓｉ、Ａｇ、Ｃｕ、
Ｃｅを見出だし、本発明をするに至った。
【０００８】本発明は、銅マトリクス中に超電導フィラ
メントを埋設してなる超電導線材と、超電導線材の外周
に被覆されたアルミニウム安定化部材とを有し、アルミ
ニウム安定化部材が極低温における０．２％耐力が４kg
／mm2 以上、残留抵抗比が２５０以上であり、５０〜１
０００ppm のＺｎ、５０〜１５０ppm のＳｉ、５０〜４
００ppm のＡｇ、５０〜３００ppm のＣｕ、および３０
〜２０００ppm のＣｅからなる群より選ばれた少なくと
も１つを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物であるア
ルミニウム合金からなることを特徴とするアルミニウム
安定化超電導線を提供する。
メントを埋設してなる超電導線材と、超電導線材の外周
に被覆されたアルミニウム安定化部材とを有し、アルミ
ニウム安定化部材が極低温における０．２％耐力が４kg
／mm2 以上、残留抵抗比が２５０以上であり、５０〜１
０００ppm のＺｎ、５０〜１５０ppm のＳｉ、５０〜４
００ppm のＡｇ、５０〜３００ppm のＣｕ、および３０
〜２０００ppm のＣｅからなる群より選ばれた少なくと
も１つを含有し、残部がＡｌと不可避的不純物であるア
ルミニウム合金からなることを特徴とするアルミニウム
安定化超電導線を提供する。
【０００９】本発明において、超電導線または超電導撚
線に被覆するアルミニウム安定化材に用いるアルミニウ
ム合金の極低温における０．２％耐力を４kg／mm2 以上
に限定した理由は、極低温における０．２％耐力が４kg
／mm2 未満では、得られたアルミニウム安定化超電導線
を大型マグネット用導体として使用した場合、アルミニ
ウム安定化超電導線が電磁力により変形してしまうため
である。
線に被覆するアルミニウム安定化材に用いるアルミニウ
ム合金の極低温における０．２％耐力を４kg／mm2 以上
に限定した理由は、極低温における０．２％耐力が４kg
／mm2 未満では、得られたアルミニウム安定化超電導線
を大型マグネット用導体として使用した場合、アルミニ
ウム安定化超電導線が電磁力により変形してしまうため
である。
【００１０】また、アルミニウム安定化材に用いたアル
ミニウム合金の残留抵抗比を２５０以上に限定した理由
は、残留抵抗比が２５０未満では熱的・電気的に充分な
安定性が得られないためである。なお、従来の銅安定化
超電導線は、安定化材である銅の残留抵抗比は、通常１
５０、すなわち１０Ｋにおける比抵抗値１．１×１０-8
Ω・cmに設計されている。アルミニウムの場合には、１
０Ｋにおける比抵抗値１．１×１０-8Ω・cmに相当する
残留抵抗比が２５０である。したがって、本発明のアル
ミニウム安定化超電導線の熱的・電気的安定性は、従来
の銅安定化超電導線に較べて同等以上のものとなる。
ミニウム合金の残留抵抗比を２５０以上に限定した理由
は、残留抵抗比が２５０未満では熱的・電気的に充分な
安定性が得られないためである。なお、従来の銅安定化
超電導線は、安定化材である銅の残留抵抗比は、通常１
５０、すなわち１０Ｋにおける比抵抗値１．１×１０-8
Ω・cmに設計されている。アルミニウムの場合には、１
０Ｋにおける比抵抗値１．１×１０-8Ω・cmに相当する
残留抵抗比が２５０である。したがって、本発明のアル
ミニウム安定化超電導線の熱的・電気的安定性は、従来
の銅安定化超電導線に較べて同等以上のものとなる。
【００１１】本発明において規定される０．２％耐力お
よび残留抵抗比を満足するアルミニウム合金としては、
例えば、Ｚｎを５０〜１０００ppm 含有し、残部がＡｌ
からなるＡｌ−Ｚｎ合金、Ｓｉを５０〜１５０ppm 含有
し残部がＡｌからなるＡｌ−Ｓｉ合金、Ａｇを５０〜４
００ppm 含有し残部がＡｌからなるＡｌ−Ａｇ合金、Ｃ
ｕを５０〜３００ppm 含有し残部がＡｌからなるＡｌ−
Ｃｕ合金、Ｃｅを３０〜２０００ppm 含有し残部がＡｌ
からなるＡｌ−Ｃｅ合金等の二元系合金、並びにＺｎ、
Ｓｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｅの少なくとも２つを上記含有量
で含有した多元系合金が挙げられる。すなわち、本発明
においては、極低温における０．２％耐力が４kg／m
m2 、残留抵抗比が２５０以上であるアルミニウム合金
であればいずれのものでもよい。上記各合金における添
加元素量の限定理由は、下限未満では充分な機械的強度
が得られず、上限を超えると残留抵抗比が低下するため
である。また、超電導線をマグネットに加工した後、マ
グネットにより生じる電磁力に対して線材が動かないよ
うに、マグネットにエポキシ樹脂等の樹脂を含浸させた
り、またはエポキシ樹脂を半硬化させて絶縁材として導
体に巻いて電気絶縁層とし、熱処理によりこれを硬化さ
せて使用する場合がある。このような場合は、Ｚｎ５０
〜１０００ppm およびＡｇ５０〜４００ppm の少なく共
一つ、並びにＳｉ１０〜５０ppm 、Ｃｕ１０〜５０ppm
、またはＳｉ＋Ｃｕ１０〜５０ppm を含有し、残部が
Ａｌからなるアルミニウム合金が好ましい。この場合、
樹脂を硬化させるために１００〜１５０℃で１０〜３０
時間加熱する。この加熱処理によりマグネットが軟化し
て０．２％耐力等の機械的強度が低下する。上記のよう
に合金元素としてＺｎおよび／またはＡｇの他にＳｉ１
０〜５０ppm 、Ｃｕ１０〜５０ppm 、またはＳｉ＋Ｃｕ
１０〜５０ppm を含有させることにより、マグネットの
軟化温度が向上する。この場合、Ｓｉ、Ｃｕの添加量が
下限未満であると軟化温度向上の効果が不充分であり、
上限を超えると残留抵抗比が低下する。なお、これらの
アルミニウム合金は、いずれも合金元素がアルミニウム
マトリクス中に固溶した状態の合金である。
よび残留抵抗比を満足するアルミニウム合金としては、
例えば、Ｚｎを５０〜１０００ppm 含有し、残部がＡｌ
からなるＡｌ−Ｚｎ合金、Ｓｉを５０〜１５０ppm 含有
し残部がＡｌからなるＡｌ−Ｓｉ合金、Ａｇを５０〜４
００ppm 含有し残部がＡｌからなるＡｌ−Ａｇ合金、Ｃ
ｕを５０〜３００ppm 含有し残部がＡｌからなるＡｌ−
Ｃｕ合金、Ｃｅを３０〜２０００ppm 含有し残部がＡｌ
からなるＡｌ−Ｃｅ合金等の二元系合金、並びにＺｎ、
Ｓｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｅの少なくとも２つを上記含有量
で含有した多元系合金が挙げられる。すなわち、本発明
においては、極低温における０．２％耐力が４kg／m
m2 、残留抵抗比が２５０以上であるアルミニウム合金
であればいずれのものでもよい。上記各合金における添
加元素量の限定理由は、下限未満では充分な機械的強度
が得られず、上限を超えると残留抵抗比が低下するため
である。また、超電導線をマグネットに加工した後、マ
グネットにより生じる電磁力に対して線材が動かないよ
うに、マグネットにエポキシ樹脂等の樹脂を含浸させた
り、またはエポキシ樹脂を半硬化させて絶縁材として導
体に巻いて電気絶縁層とし、熱処理によりこれを硬化さ
せて使用する場合がある。このような場合は、Ｚｎ５０
〜１０００ppm およびＡｇ５０〜４００ppm の少なく共
一つ、並びにＳｉ１０〜５０ppm 、Ｃｕ１０〜５０ppm
、またはＳｉ＋Ｃｕ１０〜５０ppm を含有し、残部が
Ａｌからなるアルミニウム合金が好ましい。この場合、
樹脂を硬化させるために１００〜１５０℃で１０〜３０
時間加熱する。この加熱処理によりマグネットが軟化し
て０．２％耐力等の機械的強度が低下する。上記のよう
に合金元素としてＺｎおよび／またはＡｇの他にＳｉ１
０〜５０ppm 、Ｃｕ１０〜５０ppm 、またはＳｉ＋Ｃｕ
１０〜５０ppm を含有させることにより、マグネットの
軟化温度が向上する。この場合、Ｓｉ、Ｃｕの添加量が
下限未満であると軟化温度向上の効果が不充分であり、
上限を超えると残留抵抗比が低下する。なお、これらの
アルミニウム合金は、いずれも合金元素がアルミニウム
マトリクス中に固溶した状態の合金である。
【００１２】また、本発明のアルミニウム安定化超電導
線は、超電導線または超電導撚線にアルミニウム合金を
一体に熱間押出して被覆して焼鈍線材となし、あるいは
前記のアルミニウム被覆押出材を所定形状に伸延加工し
た後、これを再結晶温度以上の温度で焼鈍して焼鈍線材
となし、この焼鈍線材に減面率３〜６０％の冷間加工を
施して製造される。また、アルミニウム合金に減面率３
〜６０％の冷間加工を施したアルミニウム合金材を超電
導線または超電導撚線に複合してもよい。冷間加工また
は伸延加工には、圧延、引抜き、スエージャー等の任意
の加工法が適用される。
線は、超電導線または超電導撚線にアルミニウム合金を
一体に熱間押出して被覆して焼鈍線材となし、あるいは
前記のアルミニウム被覆押出材を所定形状に伸延加工し
た後、これを再結晶温度以上の温度で焼鈍して焼鈍線材
となし、この焼鈍線材に減面率３〜６０％の冷間加工を
施して製造される。また、アルミニウム合金に減面率３
〜６０％の冷間加工を施したアルミニウム合金材を超電
導線または超電導撚線に複合してもよい。冷間加工また
は伸延加工には、圧延、引抜き、スエージャー等の任意
の加工法が適用される。
【００１３】前記冷間加工したアルミニウム合金材を超
電導線または超電導撚線に複合する方法としては、軟ろ
う付けや機械的接合等の任意の複合法が適用される。例
えば、図１（Ａ）に示すアルミニウム安定化超電導線
は、多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１にアルミニウム
安定化材１２を半田付けして複合したものである。図１
（Ｂ）に示すアルミニウム安定化超電導線は、Ｃｕ／Ｎ
ｂＴｉ超電導線の撚線１３にアルミニウム安定化材１２
を半田付けして複合し、さらに、これを断面略コの字形
状の銅安定化材１４内に載置して半田付けし、露出した
アルミニウム安定化材１２上に板状体の銅安定化材１５
を半田付けして取り付けたものである。図１（Ｃ）に示
すアルミニウム安定化超電導線は、断面が円形であるＣ
ｕ／ＮｂＴｉ超電導線の撚線１６に断面半円状の溝を有
する２つのアルミニウム安定化材１７を、溝に撚線を嵌
め込むようにして半田付けし、さらに、これに断面略コ
の字形状の２つの銅安定化材１４を被せて半田付けした
ものである。図１（Ｄ）に示すアルミニウム安定化超電
導線は、銅安定化材１８で外周を被覆したＣｕ／Ｎｂ3
Ｓｎ超電導線１９を溝を有するアルミニウム安定化材２
０の溝内に入れて半田付けしたものである。図１（Ｅ）
に示すアルミニウム安定化超電導線は、断面矩形の多芯
のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１に断面矩形の溝を有する
２つのアルミニウム安定化材１２を、Ｃｕ／ＮｂＴｉ超
電導線１１が溝に嵌合するようにして載置して全体を圧
延圧着したものである。
電導線または超電導撚線に複合する方法としては、軟ろ
う付けや機械的接合等の任意の複合法が適用される。例
えば、図１（Ａ）に示すアルミニウム安定化超電導線
は、多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１にアルミニウム
安定化材１２を半田付けして複合したものである。図１
（Ｂ）に示すアルミニウム安定化超電導線は、Ｃｕ／Ｎ
ｂＴｉ超電導線の撚線１３にアルミニウム安定化材１２
を半田付けして複合し、さらに、これを断面略コの字形
状の銅安定化材１４内に載置して半田付けし、露出した
アルミニウム安定化材１２上に板状体の銅安定化材１５
を半田付けして取り付けたものである。図１（Ｃ）に示
すアルミニウム安定化超電導線は、断面が円形であるＣ
ｕ／ＮｂＴｉ超電導線の撚線１６に断面半円状の溝を有
する２つのアルミニウム安定化材１７を、溝に撚線を嵌
め込むようにして半田付けし、さらに、これに断面略コ
の字形状の２つの銅安定化材１４を被せて半田付けした
ものである。図１（Ｄ）に示すアルミニウム安定化超電
導線は、銅安定化材１８で外周を被覆したＣｕ／Ｎｂ3
Ｓｎ超電導線１９を溝を有するアルミニウム安定化材２
０の溝内に入れて半田付けしたものである。図１（Ｅ）
に示すアルミニウム安定化超電導線は、断面矩形の多芯
のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１に断面矩形の溝を有する
２つのアルミニウム安定化材１２を、Ｃｕ／ＮｂＴｉ超
電導線１１が溝に嵌合するようにして載置して全体を圧
延圧着したものである。
【００１４】本発明において、超電導線または超電導撚
線にアルミニウム合金を複合する場合、アルミニウム合
金に加えて銅もしくは銅合金を複合してもよい。
線にアルミニウム合金を複合する場合、アルミニウム合
金に加えて銅もしくは銅合金を複合してもよい。
【００１５】上記において、焼鈍線材に施す冷間加工の
減面率を３〜６０％に限定した理由は、３％未満では４
kg／mm2 以上の０．２％耐力が得られず、強磁場下でア
ルミニウム安定化超電導線に変形が生じ、また６０％を
超えると残留抵抗比が２５０未満に低下してアルミニウ
ム安定化超電導線の熱的・電気的安定性が低下するため
である。
減面率を３〜６０％に限定した理由は、３％未満では４
kg／mm2 以上の０．２％耐力が得られず、強磁場下でア
ルミニウム安定化超電導線に変形が生じ、また６０％を
超えると残留抵抗比が２５０未満に低下してアルミニウ
ム安定化超電導線の熱的・電気的安定性が低下するため
である。
【００１６】
【作用】本発明のアルミニウム安定化超電導線は、アル
ミニウム安定化材として極低温における０．２％耐力が
４kg／mm2 以上の高い機械的強度を有するアルミニウム
合金を用いるので、大型マグネット用導体として使用し
ても電磁力により変形したりすることがない。また、ア
ルミニウム合金の残留抵抗比を、従来の銅安定化材の極
低温における比抵抗に相当する２５０かまたはそれ以上
の値に限定しているので、得られるアルミニウム安定化
超電導線は熱的にも電気的にも安定する。さらに、上記
のような合金元素を微量含有するアルミニウム合金を用
い、これに所定の冷間加工を施すことにより、容易にア
ルミニウム安定化材を製造することができる。
ミニウム安定化材として極低温における０．２％耐力が
４kg／mm2 以上の高い機械的強度を有するアルミニウム
合金を用いるので、大型マグネット用導体として使用し
ても電磁力により変形したりすることがない。また、ア
ルミニウム合金の残留抵抗比を、従来の銅安定化材の極
低温における比抵抗に相当する２５０かまたはそれ以上
の値に限定しているので、得られるアルミニウム安定化
超電導線は熱的にも電気的にも安定する。さらに、上記
のような合金元素を微量含有するアルミニウム合金を用
い、これに所定の冷間加工を施すことにより、容易にア
ルミニウム安定化材を製造することができる。
【００１７】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００１８】実施例１ 外径２４０mmφ、内径２００mmφの無酸素銅製パイプ内
に、銅マトリクス中にＮｂ−Ｔｉ合金線材を埋め込んだ
単芯超電導線を１２００本充填して複合ビレットとな
し、次いで、この複合ビレットに熱間押出加工を施して
複合押出材を作製し、次いで、この複合押出材に圧延お
よび引抜き加工を施して外径１２mmφの多芯Ｎｂ−Ｔｉ
超電導線材を作製した。次いで、この多芯Ｎｂ−Ｔｉ超
電導線材に伸線加工および時効熱処理を施して３．２mm
φのストランドとなし、これに純度９９．９９９３％の
アルミニウムにＣｕ、Ｓｉ、Ａｇ、ＺｎまたはＣｅのい
ずれかの元素を微量含有させたアルミニウム二元合金を
安定化材としてそれぞれ熱間で押出し被覆して外径２５
mmφのアルミニウム被覆棒材となし、次いで、この各々
の棒材に圧延および伸線加工を施して外径２．１mmφの
伸線材となした。次に、この伸線材を３００℃×１時間
焼鈍してアルミニウム安定化材のアルミニウム合金を再
結晶させて焼鈍線材となし、次いで、これに伸線加工を
施して外径２．０mmφのアルミニウム安定化超電導線
（No. １〜１５）を製造した。
に、銅マトリクス中にＮｂ−Ｔｉ合金線材を埋め込んだ
単芯超電導線を１２００本充填して複合ビレットとな
し、次いで、この複合ビレットに熱間押出加工を施して
複合押出材を作製し、次いで、この複合押出材に圧延お
よび引抜き加工を施して外径１２mmφの多芯Ｎｂ−Ｔｉ
超電導線材を作製した。次いで、この多芯Ｎｂ−Ｔｉ超
電導線材に伸線加工および時効熱処理を施して３．２mm
φのストランドとなし、これに純度９９．９９９３％の
アルミニウムにＣｕ、Ｓｉ、Ａｇ、ＺｎまたはＣｅのい
ずれかの元素を微量含有させたアルミニウム二元合金を
安定化材としてそれぞれ熱間で押出し被覆して外径２５
mmφのアルミニウム被覆棒材となし、次いで、この各々
の棒材に圧延および伸線加工を施して外径２．１mmφの
伸線材となした。次に、この伸線材を３００℃×１時間
焼鈍してアルミニウム安定化材のアルミニウム合金を再
結晶させて焼鈍線材となし、次いで、これに伸線加工を
施して外径２．０mmφのアルミニウム安定化超電導線
（No. １〜１５）を製造した。
【００１９】なお、二元アルミニウム合金の合金元素含
有量は、Ｃｕは５０〜３００ppm 、Ｓｉは５０〜１５０
ppm 、Ａｇは５０〜４００ppm 、Ｚｎは５０〜１０００
ppm、Ｃｅは３０〜２０００ppm の範囲内で種々に変化
させた。
有量は、Ｃｕは５０〜３００ppm 、Ｓｉは５０〜１５０
ppm 、Ａｇは５０〜４００ppm 、Ｚｎは５０〜１０００
ppm、Ｃｅは３０〜２０００ppm の範囲内で種々に変化
させた。
【００２０】比較例１ 安定化材となす二元アルミニウム合金の合金元素含有量
を本発明の範囲外、すなわちＣｕは５０ppm 未満または
３００ppm を超える量、Ｓｉは５０ppm 未満または１５
０ppm を超える量、Ａｇは５０ppm 未満または４００pp
m を超える量、Ｚｎは５０ppm 未満または１０００ppm
を超える量、Ｃｅは３０ppm 未満または２０００ppm を
超える量とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ
ニウム安定化超電導線（No. １６〜２５）を製造した。
を本発明の範囲外、すなわちＣｕは５０ppm 未満または
３００ppm を超える量、Ｓｉは５０ppm 未満または１５
０ppm を超える量、Ａｇは５０ppm 未満または４００pp
m を超える量、Ｚｎは５０ppm 未満または１０００ppm
を超える量、Ｃｅは３０ppm 未満または２０００ppm を
超える量とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミ
ニウム安定化超電導線（No. １６〜２５）を製造した。
【００２１】比較例２ 安定化材に９９．９９９３％純度の高純度アルミニウム
を用いた他は、実施例１と同じ方法によりアルミニウム
安定化超電導線（No. ２６）を製造した。
を用いた他は、実施例１と同じ方法によりアルミニウム
安定化超電導線（No. ２６）を製造した。
【００２２】このようにして製造した各々のアルミニウ
ム安定化超電導線（No. １〜２６）について、臨界電流
値（以下、Ｉｃと省略する）、マグネット特性としてク
エンチ電流および最大発生磁界、４．２Ｋにおける０．
２％耐力、並びに残留抵抗比を調べた。その結果を下記
表１および表２に示す。なお、Ｉｃは、得られたアルミ
ニウム安定化超電導線を長さ１ｍの短尺材とし、これに
液体Ｈｅ中（４．２Ｋ）にて５Ｔの磁場をかけた状態で
電流を通電し、電流を徐々に増加させて抵抗が１０-11
Ω・cmに達した時の電流値をもって表わした。また、ク
エンチ電流および最大発生磁界は、得られたアルミニウ
ム安定化超電導線を内径２０mm、外径７０mmのコイルに
巻いてマグネットを作製し、クエンチ電流はマグネット
の超電導状態が破れた時の電流とし、最大発生磁界は中
心においたホール素子により測定した。ただし、マグネ
ットは、２７６Ａ通電した時に８Ｔの磁界を発生するよ
うに設計した。
ム安定化超電導線（No. １〜２６）について、臨界電流
値（以下、Ｉｃと省略する）、マグネット特性としてク
エンチ電流および最大発生磁界、４．２Ｋにおける０．
２％耐力、並びに残留抵抗比を調べた。その結果を下記
表１および表２に示す。なお、Ｉｃは、得られたアルミ
ニウム安定化超電導線を長さ１ｍの短尺材とし、これに
液体Ｈｅ中（４．２Ｋ）にて５Ｔの磁場をかけた状態で
電流を通電し、電流を徐々に増加させて抵抗が１０-11
Ω・cmに達した時の電流値をもって表わした。また、ク
エンチ電流および最大発生磁界は、得られたアルミニウ
ム安定化超電導線を内径２０mm、外径７０mmのコイルに
巻いてマグネットを作製し、クエンチ電流はマグネット
の超電導状態が破れた時の電流とし、最大発生磁界は中
心においたホール素子により測定した。ただし、マグネ
ットは、２７６Ａ通電した時に８Ｔの磁界を発生するよ
うに設計した。
【００２３】
【表１】
【表２】 表１および表２より明らかなように、本発明のアルミニ
ウム安定化超電導線（No. １〜１５）については、Ｉｃ
は比較例品（No. １６〜２６）と同等であったが、マグ
ネット特性は最大発生磁界が８Ｔを超え、またクエンチ
電流も２７０Ａ以上であり高い値を示した。
ウム安定化超電導線（No. １〜１５）については、Ｉｃ
は比較例品（No. １６〜２６）と同等であったが、マグ
ネット特性は最大発生磁界が８Ｔを超え、またクエンチ
電流も２７０Ａ以上であり高い値を示した。
【００２４】これに対し、比較例品No. １６，１８，２
０，２２，２４は、アルミニウム安定化材に用いたアル
ミニウム合金の合金元素含有量が少ないため、またNo.
２６は高純度アルミニウムのため、いずれも機械的強度
が低く、その結果マグネットの発生磁場が６〜７Ｔのと
ころで変形を起こし、その際の発熱により所定の電流値
に達する前にクエンチしてしまった。また、比較例のN
o. １７，１９，２１，２３，２５は、アルミニウム安
定化材に用いたアルミニウム合金の合金元素含有量が多
すぎたため、残留抵抗比が低い値となり、導体としての
熱的・電気的安定性が低下してマグネット特性が低下し
たものとなった。
０，２２，２４は、アルミニウム安定化材に用いたアル
ミニウム合金の合金元素含有量が少ないため、またNo.
２６は高純度アルミニウムのため、いずれも機械的強度
が低く、その結果マグネットの発生磁場が６〜７Ｔのと
ころで変形を起こし、その際の発熱により所定の電流値
に達する前にクエンチしてしまった。また、比較例のN
o. １７，１９，２１，２３，２５は、アルミニウム安
定化材に用いたアルミニウム合金の合金元素含有量が多
すぎたため、残留抵抗比が低い値となり、導体としての
熱的・電気的安定性が低下してマグネット特性が低下し
たものとなった。
【００２５】実施例２ ０．７６mmφのＣｕ／Ｎｂ−Ｔｉ超電導線（２４μｍφ
Ｎｂ−Ｔｉ５００芯、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ比１）１０本を
撚り合わせて撚線を形成し、これに安定化材としてＡｌ
−Ｚｎ合金を熱間で押出被覆して断面寸法２．９mm×３
２mmの焼鈍線材となし、次いで、これを半角３度のダイ
スを通して冷間で引抜き加工を施して、図２に示す超電
導撚線２１の外周にアルミニウム安定化材２２を被覆し
た構造のアルミニウム安定化超電導線２３（No. ２７〜
３０、３４，３５）を製造した。Ａｌ−Ｚｎ合金には９
９．９９９６％の高純度アルミニウムにＺｎを２００pp
m含有したアルミニウム合金を用いた。また、引抜き加
工率は種々に変化させた。
Ｎｂ−Ｔｉ５００芯、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ比１）１０本を
撚り合わせて撚線を形成し、これに安定化材としてＡｌ
−Ｚｎ合金を熱間で押出被覆して断面寸法２．９mm×３
２mmの焼鈍線材となし、次いで、これを半角３度のダイ
スを通して冷間で引抜き加工を施して、図２に示す超電
導撚線２１の外周にアルミニウム安定化材２２を被覆し
た構造のアルミニウム安定化超電導線２３（No. ２７〜
３０、３４，３５）を製造した。Ａｌ−Ｚｎ合金には９
９．９９９６％の高純度アルミニウムにＺｎを２００pp
m含有したアルミニウム合金を用いた。また、引抜き加
工率は種々に変化させた。
【００２６】一方、１．２mmφのＣｕ／Ｎｂ−Ｔｉ超電
導線（１５μｍφＮｂ−Ｔｉ３０００芯、Ｃｕ／Ｎｂ−
Ｔｉ比１）に安定化材としてＡｌ−Ｚｎ合金を熱間で押
出被覆して外径８mmφの押出素材となし、次いで、これ
に伸線加工を施して外径２．５mmφの線材となし、次い
で、この線材を３００℃×１時間焼鈍して焼鈍線材とな
し、次いで、このアルミニウム被覆線材を冷間で伸線加
工して、図３に示す超電導線３１の外周にアルミニウム
安定化材３２を被覆した構造のアルミニウム安定化超電
導線３３（No. ３１〜３３、３６，３７）を製造した。
Ａｌ−Ｚｎ合金には９９．９９９６％の高純度アルミニ
ウムにＺｎを８００ppm 含有した合金を用いた。また、
伸線加工率は種々に変化させた。
導線（１５μｍφＮｂ−Ｔｉ３０００芯、Ｃｕ／Ｎｂ−
Ｔｉ比１）に安定化材としてＡｌ−Ｚｎ合金を熱間で押
出被覆して外径８mmφの押出素材となし、次いで、これ
に伸線加工を施して外径２．５mmφの線材となし、次い
で、この線材を３００℃×１時間焼鈍して焼鈍線材とな
し、次いで、このアルミニウム被覆線材を冷間で伸線加
工して、図３に示す超電導線３１の外周にアルミニウム
安定化材３２を被覆した構造のアルミニウム安定化超電
導線３３（No. ３１〜３３、３６，３７）を製造した。
Ａｌ−Ｚｎ合金には９９．９９９６％の高純度アルミニ
ウムにＺｎを８００ppm 含有した合金を用いた。また、
伸線加工率は種々に変化させた。
【００２７】このようにして製造した各々のアルミニウ
ム安定化超電導線（No. ２７〜３７）について、アルミ
ニウム安定化材の４．２Ｋにおける０．２％耐力、およ
び残留抵抗比を実施例１と同様にして測定した。その結
果を表３に示す。
ム安定化超電導線（No. ２７〜３７）について、アルミ
ニウム安定化材の４．２Ｋにおける０．２％耐力、およ
び残留抵抗比を実施例１と同様にして測定した。その結
果を表３に示す。
【００２８】
【表３】 表３より明らかなように、本発明のアルミニウム安定化
超電導線（No. ２７〜３３）は、アルミニウム安定化材
の極低温における０．２％耐力が４ｋｇ／mm2 以上、残
留抵抗比が２５０以上であった。このアルミニウム安定
化超電導線を用いてマグネットを組み立てたところ、設
計通りの発生磁界が得られたことが確認された。
超電導線（No. ２７〜３３）は、アルミニウム安定化材
の極低温における０．２％耐力が４ｋｇ／mm2 以上、残
留抵抗比が２５０以上であった。このアルミニウム安定
化超電導線を用いてマグネットを組み立てたところ、設
計通りの発生磁界が得られたことが確認された。
【００２９】これに対し、比較例品のNo. ３４，３６は
アルミニウム安定化材の減面加工率が低すぎて０．２％
耐力が低下し強度的に劣り、またNo. ３５，３７はアル
ミニウム安定化材の減面加工率が高すぎて残留抵抗比が
低下して熱的・電気的安定性に劣り、いずれもマグネッ
ト用導体等として不適当なものであった。
アルミニウム安定化材の減面加工率が低すぎて０．２％
耐力が低下し強度的に劣り、またNo. ３５，３７はアル
ミニウム安定化材の減面加工率が高すぎて残留抵抗比が
低下して熱的・電気的安定性に劣り、いずれもマグネッ
ト用導体等として不適当なものであった。
【００３０】実施例３ Ｃｕマトリクス中に２０μｍφのＮｂＴｉフィラメント
を１２００芯埋め込んだ断面寸法が１×２mmの多芯Ｃｕ
／ＮｂＴｉ超電導線（Ｃｕ比１）に、断面寸法が２×８
mmのアルミニウム安定化材を半田付けして図１（Ａ）に
示す形状を有するアルミニウム安定化超電導線（No. ３
８〜８２）を製造した。このアルミニウム安定化材に
は、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｇの合金元素のうちの少なく
とも１種を微量含有するアルミニウム合金を種々の加工
率で冷間加工して調製したアルミニウム合金材を用い
た。なお、比較のため、９９．９９９％の高純度アルミ
ニウム材も用いた。
を１２００芯埋め込んだ断面寸法が１×２mmの多芯Ｃｕ
／ＮｂＴｉ超電導線（Ｃｕ比１）に、断面寸法が２×８
mmのアルミニウム安定化材を半田付けして図１（Ａ）に
示す形状を有するアルミニウム安定化超電導線（No. ３
８〜８２）を製造した。このアルミニウム安定化材に
は、Ｚｎ、Ｃｕ、Ｓｉ、Ａｇの合金元素のうちの少なく
とも１種を微量含有するアルミニウム合金を種々の加工
率で冷間加工して調製したアルミニウム合金材を用い
た。なお、比較のため、９９．９９９％の高純度アルミ
ニウム材も用いた。
【００３１】このようにして製造した各々のアルミニウ
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４．２Ｋにおける０．２％耐力、および残留抵抗比、並
びにマグネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして
測定した。その結果を下記表４および表５に示す。
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４．２Ｋにおける０．２％耐力、および残留抵抗比、並
びにマグネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして
測定した。その結果を下記表４および表５に示す。
【００３２】
【表４】
【表５】 表４および表５より明らかなように、本発明のアルミニ
ウム安定化超電導線（No. ３８〜６５）は、いずれも最
大発生磁界が規格値の８Ｔを超えるものであった。
ウム安定化超電導線（No. ３８〜６５）は、いずれも最
大発生磁界が規格値の８Ｔを超えるものであった。
【００３３】これに対して、比較例品（No. ６６，７
０，７４，７８）は減面加工率が低いため、比較例品
（No. ６８，７２，７６，８０）はアルミニウム安定化
材に用いたアルミニウム合金材の合金元素含有量が少な
いため、比較例品（No. ８２）は高純度アルミニウムを
用いたために、いずれも機械的強度が低く、マグネット
に使用した場合に発生磁場が６〜７Ｔで変形し、その際
の発熱により所定の電流値に達する前にクエンチが起き
た。また、比較例品（No. ６７，７１，７５，７９）は
減面加工率が大きすぎたため、比較例品（No. ６９，７
３，７７，８１）はアルミニウム安定化材に用いたアル
ミニウム合金材の合金元素含有量が多いために、いずれ
も残留抵抗比が低い値となり、導体の熱的・電気的安定
性が低下してクエンチを起こし、マグネット特性が低く
なった。
０，７４，７８）は減面加工率が低いため、比較例品
（No. ６８，７２，７６，８０）はアルミニウム安定化
材に用いたアルミニウム合金材の合金元素含有量が少な
いため、比較例品（No. ８２）は高純度アルミニウムを
用いたために、いずれも機械的強度が低く、マグネット
に使用した場合に発生磁場が６〜７Ｔで変形し、その際
の発熱により所定の電流値に達する前にクエンチが起き
た。また、比較例品（No. ６７，７１，７５，７９）は
減面加工率が大きすぎたため、比較例品（No. ６９，７
３，７７，８１）はアルミニウム安定化材に用いたアル
ミニウム合金材の合金元素含有量が多いために、いずれ
も残留抵抗比が低い値となり、導体の熱的・電気的安定
性が低下してクエンチを起こし、マグネット特性が低く
なった。
【００３４】実施例４ アルミニウム安定化材に用いたアルミニウム合金材の合
金元素含有量を下記表６に示すように設定すること、１
３０℃×１５時間の加熱処理を加えること、および減面
加工率を１５％とすること以外は実施例１と同様にし
て、アルミニウム安定化超電導線（No. ８３〜１００）
を製造した。
金元素含有量を下記表６に示すように設定すること、１
３０℃×１５時間の加熱処理を加えること、および減面
加工率を１５％とすること以外は実施例１と同様にし
て、アルミニウム安定化超電導線（No. ８３〜１００）
を製造した。
【００３５】このようにして製造した各々のアルミニウ
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４．２Ｋにおける０．２％耐力、および残留抵抗比、並
びにマグネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして
測定した。その結果を下記表６に示す。
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４．２Ｋにおける０．２％耐力、および残留抵抗比、並
びにマグネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして
測定した。その結果を下記表６に示す。
【００３６】
【表６】 表６から明らかなように、本発明のアルミニウム安定化
超電導線（No. ８３〜９２）は、いずれも最大発生磁界
が規格値の８Ｔを超えるものであった。
超電導線（No. ８３〜９２）は、いずれも最大発生磁界
が規格値の８Ｔを超えるものであった。
【００３７】これに対して、比較例品（No. ９３，９
５，９７，９９）はアルミニウム安定化材に用いたアル
ミニウム合金材の合金元素含有量が少ないために、いず
れも機械的強度が低く、マグネットに使用した場合に発
生磁場が６〜７Ｔで変形し、その際の発熱により所定の
電流値に達する前にクエンチが起きた。また、比較例品
（No. ９４，９６，９８，１００）はアルミニウム安定
化材に用いたアルミニウム合金材の合金元素含有量が多
いために、いずれも残留抵抗比が低い値となり、導体の
熱的・電気的安定性が低下してクエンチを起こし、マグ
ネット特性が低くなった。
５，９７，９９）はアルミニウム安定化材に用いたアル
ミニウム合金材の合金元素含有量が少ないために、いず
れも機械的強度が低く、マグネットに使用した場合に発
生磁場が６〜７Ｔで変形し、その際の発熱により所定の
電流値に達する前にクエンチが起きた。また、比較例品
（No. ９４，９６，９８，１００）はアルミニウム安定
化材に用いたアルミニウム合金材の合金元素含有量が多
いために、いずれも残留抵抗比が低い値となり、導体の
熱的・電気的安定性が低下してクエンチを起こし、マグ
ネット特性が低くなった。
【００３８】
【発明の効果】以上説明した如く本発明のアルミニウム
安定化超電導線は、アルミニウム安定化材が機械的強度
並びに熱的および電気的安定性に優れるため、マグネッ
ト用導体等に用いることにより電磁力により変形するこ
と無く、高い発生磁界が得られる。また、このアルミニ
ウム安定化材は、Ｚｎ、Ｓｉ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｅ等の合
金元素を微量含有したアルミニウム合金に所定の冷間加
工を施すことにより容易に製造することができる。
安定化超電導線は、アルミニウム安定化材が機械的強度
並びに熱的および電気的安定性に優れるため、マグネッ
ト用導体等に用いることにより電磁力により変形するこ
と無く、高い発生磁界が得られる。また、このアルミニ
ウム安定化材は、Ｚｎ、Ｓｉ，Ａｇ，Ｃｕ，Ｃｅ等の合
金元素を微量含有したアルミニウム合金に所定の冷間加
工を施すことにより容易に製造することができる。
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明のアルミニウム安定化
超電導線の例を示す横断面図。
超電導線の例を示す横断面図。
【図２】本発明のアルミニウム安定化超電導線の他の態
様例を示す横断面図。
様例を示す横断面図。
【図３】本発明のアルミニウム安定化超電導線の他の態
様例を示す横断面図。
様例を示す横断面図。
１１…Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線、１２，１７，２０，２
２，３２…アルミニウム安定化材、１３，１６…Ｃｕ／
ＮｂＴｉ超電導線撚線、１４，１５，１８…銅安定化
材、１９…Ｃｕ／Ｎｂ3 Ｓｎ超電導線、２１…超電導撚
線、２３，３３…アルミニウム安定化超電導線、３１…
超電導線。
２，３２…アルミニウム安定化材、１３，１６…Ｃｕ／
ＮｂＴｉ超電導線撚線、１４，１５，１８…銅安定化
材、１９…Ｃｕ／Ｎｂ3 Ｓｎ超電導線、２１…超電導撚
線、２３，３３…アルミニウム安定化超電導線、３１…
超電導線。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６０ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６０Ｚ ６６１ ６６１Ａ Ｈ０１Ｂ 13/00 ５６１ Ｈ０１Ｂ 13/00 ５６１Ｄ (31)優先権主張番号 特願平3−181921 (32)優先日 平成３年６月26日(1991．6．26) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） (72)発明者 鈴木 卓哉 東京都千代田区丸の内２丁目６番１号 古河電気工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−1707（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−291809（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/10 C22C 21/00
Claims (2)
- 【請求項１】 銅マトリクス中に超電導フィラメントを
埋設してなる超電導線材と、超電導線材の外周に被覆さ
れたアルミニウム安定化部材とを有し、アルミニウム安
定化部材が極低温における０．２％耐力が４kg／mm2 以
上、残留抵抗比が２５０以上であり、５０〜１０００pp
m のＺｎ、５０〜１５０ppm のＳｉ、５０〜４００ppm
のＡｇ、５０〜３００ppm のＣｕ、および３０〜２００
０ppmのＣｅからなる群より選ばれた少なくとも１つを
含有し、残部がＡｌと不可避的不純物であるアルミニウ
ム合金からなることを特徴とするアルミニウム安定化超
電導線。 - 【請求項２】銅マトリクス中に超電導フィラメントを埋
設してなる超電導線材と、超電導線材の外周に被覆され
たアルミニウム安定化部材とを有し、アルミニウム安定
化部材が極低温における０．２％耐力が４kg／mm2 以
上、残留抵抗比が２５０以上であり、Ｚｎ５０〜１００
０ppm およびＡｇ５０〜４００ppm の少なく共一つ、並
びにＳｉ１０〜５０ppm、Ｃｕ１０〜５０ppm 、および
Ｓｉ＋Ｃｕ１０〜５０ppm からなる群より選ばれた一つ
を含有し、残部がＡｌおよび不可避的不純物であるアル
ミニウム合金からなることを特徴とするアルミニウム安
定化超電導線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4032282A JP2997121B2 (ja) | 1991-02-20 | 1992-02-19 | アルミニウム安定化超電導線 |
Applications Claiming Priority (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3-47677 | 1991-02-20 | ||
| JP4767791 | 1991-02-20 | ||
| JP13354291 | 1991-05-08 | ||
| JP3-133542 | 1991-05-08 | ||
| JP3-181921 | 1991-06-26 | ||
| JP18192191 | 1991-06-26 | ||
| JP3-181920 | 1991-06-26 | ||
| JP18192091 | 1991-06-26 | ||
| JP4032282A JP2997121B2 (ja) | 1991-02-20 | 1992-02-19 | アルミニウム安定化超電導線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574235A JPH0574235A (ja) | 1993-03-26 |
| JP2997121B2 true JP2997121B2 (ja) | 2000-01-11 |
Family
ID=27521404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4032282A Expired - Fee Related JP2997121B2 (ja) | 1991-02-20 | 1992-02-19 | アルミニウム安定化超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2997121B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
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|---|---|---|---|---|
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| US6411092B1 (en) * | 2000-09-30 | 2002-06-25 | Varian, Inc. | Clad metal foils for low temperature NMR probe RF coils |
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| US20110189497A1 (en) | 2008-08-08 | 2011-08-04 | Nihon University | Pure-aluminum structural material with high specific strength consolidated by giant-strain processing method |
| CN109698045A (zh) * | 2018-11-07 | 2019-04-30 | 安徽宏源特种电缆集团有限公司 | 一种适用于液氮温区的高温超导电缆导体结构 |
| CN114267983A (zh) * | 2021-12-24 | 2022-04-01 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 一种传导冷却型NbTi超导线接头装置及其接头制作方法 |
-
1992
- 1992-02-19 JP JP4032282A patent/JP2997121B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH0574235A (ja) | 1993-03-26 |
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