JP3046828B2 - Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ複合超電導体の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ複合超電導体の製造方法Info
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、NMR分析装置、電磁推進高速船、核融合
炉、高効率エネルギー貯蔵等に有用な高磁界特性を改良
したNb3Sn超電導線材の製造方法に関する。
炉、高効率エネルギー貯蔵等に有用な高磁界特性を改良
したNb3Sn超電導線材の製造方法に関する。
［従来の技術］ 高磁界発生用の超電導線材としては、従来Nb-Ti系の
合金線材が用いられているが、該合金線材では液体ヘリ
ウム温度（4.2K）における発生磁界の限度が約９テスラ
（9T）であり、核融合装置などに必要な10T以上の高磁
界を発生するためには、化合物系超電導体を用いる必要
がある。Nb3Sn化合物はこのような要求に応える実用超
電導材料の一つとして知られおり、その臨界温度ＴCは
約17.5Kで、Nb-Tiの約9Kに比べて約２倍高い値をもつ。
ところで、マグネットの発生磁界を上げるためには、上
部臨界磁界ＨC2を高め、高磁界中の臨界電流密度ＪCを
増加させることが必要である。なお、ここにＪCは液体
ヘリウム中で測定された臨界電流値ＩCを超電導体の断
面積で除して求められる。Nb3Sn化合物の線材を作製す
る方法として、ブロンズ法が既に知られており、この方
法は、Nb（ニオブ）を基体とし、これをCu（銅）−Sn
（錫）合金マトリックスでくるんだ複合体を作り、これ
を塑性加工し、熱処理することによりNb3Sn化合物線材
を作製する方法である。しかし、この方法で作られたNb
3Sn化合物線材の磁界−ＪC特性は12T以上で急速に低下
し、この線材では12T以上の磁界を発生しうる超電導マ
グネットを作製することが困難である。Nb3Sn複合加工
線材では、他の元素を添加することが、そのＨC2および
強磁界中でのＪCを高め、12T以上の高磁界中での使用を
可能にするうえに最も効果的な方法と考えられる。この
ような見地から、先にNb3SnにTi（チタン）を添加した
線材が発明者の１人を中心とするグループによって作製
され、報告された（Applied Physics Letters,39巻,766
頁,1981年）。
合金線材が用いられているが、該合金線材では液体ヘリ
ウム温度（4.2K）における発生磁界の限度が約９テスラ
（9T）であり、核融合装置などに必要な10T以上の高磁
界を発生するためには、化合物系超電導体を用いる必要
がある。Nb3Sn化合物はこのような要求に応える実用超
電導材料の一つとして知られおり、その臨界温度ＴCは
約17.5Kで、Nb-Tiの約9Kに比べて約２倍高い値をもつ。
ところで、マグネットの発生磁界を上げるためには、上
部臨界磁界ＨC2を高め、高磁界中の臨界電流密度ＪCを
増加させることが必要である。なお、ここにＪCは液体
ヘリウム中で測定された臨界電流値ＩCを超電導体の断
面積で除して求められる。Nb3Sn化合物の線材を作製す
る方法として、ブロンズ法が既に知られており、この方
法は、Nb（ニオブ）を基体とし、これをCu（銅）−Sn
（錫）合金マトリックスでくるんだ複合体を作り、これ
を塑性加工し、熱処理することによりNb3Sn化合物線材
を作製する方法である。しかし、この方法で作られたNb
3Sn化合物線材の磁界−ＪC特性は12T以上で急速に低下
し、この線材では12T以上の磁界を発生しうる超電導マ
グネットを作製することが困難である。Nb3Sn複合加工
線材では、他の元素を添加することが、そのＨC2および
強磁界中でのＪCを高め、12T以上の高磁界中での使用を
可能にするうえに最も効果的な方法と考えられる。この
ような見地から、先にNb3SnにTi（チタン）を添加した
線材が発明者の１人を中心とするグループによって作製
され、報告された（Applied Physics Letters,39巻,766
頁,1981年）。
［発明が解決しようとする課題］ 本発明の第１の目的は、上記Ti添加Nb3Sn線材と同等
以上の優れた高磁界特性をもつ超電導線材、具体的に
は、Nb3Sn超電導線材の12T以上でのＪC特性を改善しう
るNb3Sn複合超電導体を提供するものである。
以上の優れた高磁界特性をもつ超電導線材、具体的に
は、Nb3Sn超電導線材の12T以上でのＪC特性を改善しう
るNb3Sn複合超電導体を提供するものである。
また、本発明の第２の目的は、素材である複合体が長
尺の線、テープあるいは管に加工しうる良好な加工性を
備えて、超電導マグネットの線材として実用に供するこ
とができるNb3Sn複合超電導体を提供することである。
尺の線、テープあるいは管に加工しうる良好な加工性を
備えて、超電導マグネットの線材として実用に供するこ
とができるNb3Sn複合超電導体を提供することである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、上記目的を達成するためになされたもの
で、NbまたはNb-Ge合金からなる基体要素とSn,Geのうち
一種以上の元素を含む一種以上のマトリックス要素とか
ら構成され、少くともNb,Sn,及びGe、好ましくはCuの元
素を含む複合体を所定形状に加工する工程と、加工され
た複合体を600℃〜900℃で熱処理して、基体要素とマト
リックス要素の界面にGeを含むNb3Sn超電導相を生成さ
せる工程とを具備したことを特徴とするNb3Sn複合超電
導体の製造方法である。ここで基体要素とは、その表面
にGeを含むNb3Sn相を生成させる構成要素であり、マト
リックス要素とは、該Geを含むNb3Sn相を生成せしめる
のに必要なSn及びGeを供給する構成要素である。Cuは、
マトリックス要素に含有させるのが好適である。マトリ
ックス要素に含まれたCuは、Nb3Sn相の生成を促進する
効果があるとともに、Snもしくは元素としては加工性の
ないGeを固溶して、加工性のよいマトリックスとするこ
とができる。
で、NbまたはNb-Ge合金からなる基体要素とSn,Geのうち
一種以上の元素を含む一種以上のマトリックス要素とか
ら構成され、少くともNb,Sn,及びGe、好ましくはCuの元
素を含む複合体を所定形状に加工する工程と、加工され
た複合体を600℃〜900℃で熱処理して、基体要素とマト
リックス要素の界面にGeを含むNb3Sn超電導相を生成さ
せる工程とを具備したことを特徴とするNb3Sn複合超電
導体の製造方法である。ここで基体要素とは、その表面
にGeを含むNb3Sn相を生成させる構成要素であり、マト
リックス要素とは、該Geを含むNb3Sn相を生成せしめる
のに必要なSn及びGeを供給する構成要素である。Cuは、
マトリックス要素に含有させるのが好適である。マトリ
ックス要素に含まれたCuは、Nb3Sn相の生成を促進する
効果があるとともに、Snもしくは元素としては加工性の
ないGeを固溶して、加工性のよいマトリックスとするこ
とができる。
複合体の具体的な態様としては、基体要素としてNbま
たはNb-Ge合金を用い、マトリックス要素としてCu-Sn-G
e合金、またはCu-Ge合金とSn、またはCuとSn-Ge合金を
用いる方法と、基体要素としてNb-Ge合金を用い、マト
リックス要素としてCu-Sn合金またはCuとSnを用いる方
法などがある。以下に複合体の組合わせの幾つかの例を
列挙する。なお、本発明は、これに限定されるものでは
ない。
たはNb-Ge合金を用い、マトリックス要素としてCu-Sn-G
e合金、またはCu-Ge合金とSn、またはCuとSn-Ge合金を
用いる方法と、基体要素としてNb-Ge合金を用い、マト
リックス要素としてCu-Sn合金またはCuとSnを用いる方
法などがある。以下に複合体の組合わせの幾つかの例を
列挙する。なお、本発明は、これに限定されるものでは
ない。
1.Nb/Cu-Sn-Ge 2.Nb-Ge/Cu-Sn-Ge 3.Nb-Ge/Cu-Sn 4.Nb-Ge/Cu/Sn 5.Nb/Cu/Sn-Ge 6.Nb-Ge/Cu/Sn-Ge 7.Nb/Cu-Ge/Sn 8.Nb-Ge/Cu-Ge/Sn 9.Nb/Cu-Ge/Sn-Ge 10.Nb-Ge/Cu-Ge/Sn-Ge 11.Nb/Sn-Ge 12,Nb-Ge/Sn-Ge 前記の基体要素を構成するNb-Ge合金の好適なGe含有
量は0.2〜５原子％の範囲にある。この範囲としたの
は、良好な高磁界特性をうるためには0.2原子％以上、
また、良好な加工性を保つためには５原子％以下である
のがよいからである。前記のCu-Sn-Ge合金には、充分な
量のNb3Sn化合物を生成せしめるために３原子％以上のS
n及び良好な高磁界特性をうるために0.1原子％以上のGe
を含むのが好適であり、また、良好な加工性を保つため
にSn含有量は10原子％以下、Ge含有量は５原子％以下で
あるのがよい。また前記のマトリックス要素を構成する
Cu-Ge合金とSn-Ge合金中のGe含有量は良好な高磁界特性
をうるために0.1原子％以上であるのが好適であり、一
方、良好な加工性を保つために10原子％以下であるのが
好適である。さらに、Nb-Ge合金の基体要素と組合せるC
u-Sn合金マトリックス要素中のSn含有量は、充分な量の
Nb3Sn化合物を生成せしめるために３原子％以上、ま
た、良好な加工性を保つために10原子％以下であるのが
好適である。
量は0.2〜５原子％の範囲にある。この範囲としたの
は、良好な高磁界特性をうるためには0.2原子％以上、
また、良好な加工性を保つためには５原子％以下である
のがよいからである。前記のCu-Sn-Ge合金には、充分な
量のNb3Sn化合物を生成せしめるために３原子％以上のS
n及び良好な高磁界特性をうるために0.1原子％以上のGe
を含むのが好適であり、また、良好な加工性を保つため
にSn含有量は10原子％以下、Ge含有量は５原子％以下で
あるのがよい。また前記のマトリックス要素を構成する
Cu-Ge合金とSn-Ge合金中のGe含有量は良好な高磁界特性
をうるために0.1原子％以上であるのが好適であり、一
方、良好な加工性を保つために10原子％以下であるのが
好適である。さらに、Nb-Ge合金の基体要素と組合せるC
u-Sn合金マトリックス要素中のSn含有量は、充分な量の
Nb3Sn化合物を生成せしめるために３原子％以上、ま
た、良好な加工性を保つために10原子％以下であるのが
好適である。
上述のような基体要素とマトリックス要素を組合せた
複合体を作製する。基体要素とマトリックス要素を組合
せた複合体を作製する一つの方法は、マトリックスに孔
をあけてその中に基体を挿入する方法がある。この場
合、マトリックス要素の一つとして純SnまたはSn-Ge合
金を使用する場合は、他のマトリックス要素であるCu-G
e合金または純Cuに複数の孔をあけ、別々の孔の中に基
体要素と純SnまたはSn-Ge合金を挿入する。さらに、前
記複合体を作製する他の方法として、基体要素の管の中
にマトリックス要素を挿入してもよい。また、上述した
例は、Cu元素を含む例であるが、本発明はCuを含まない
ものでもよい。例えば、Nb基体要素の管の中にSn-Geマ
トリックス要素を挿入して複合体を作製することもでき
る。
複合体を作製する。基体要素とマトリックス要素を組合
せた複合体を作製する一つの方法は、マトリックスに孔
をあけてその中に基体を挿入する方法がある。この場
合、マトリックス要素の一つとして純SnまたはSn-Ge合
金を使用する場合は、他のマトリックス要素であるCu-G
e合金または純Cuに複数の孔をあけ、別々の孔の中に基
体要素と純SnまたはSn-Ge合金を挿入する。さらに、前
記複合体を作製する他の方法として、基体要素の管の中
にマトリックス要素を挿入してもよい。また、上述した
例は、Cu元素を含む例であるが、本発明はCuを含まない
ものでもよい。例えば、Nb基体要素の管の中にSn-Geマ
トリックス要素を挿入して複合体を作製することもでき
る。
この様にして作られた複合体を線引き、圧延、管引き
などにより、線、テープあるいは管などの所定形状に加
工したのち、600℃〜900℃の温度で熱処理する。この処
理により基体要素とマトリックス要素の界面に拡散反応
によりGeを含むNb3Sn相が生成される。この場合、熱処
理温度を上記範囲に限定した理由は、熱処理温度が600
℃より低いと充分な量のNb3Sn相が生成されず、一方、9
00℃より高いとNb3Sn相内にCuが固溶したり、Nb3Snの結
晶粒が粗大化して超電導特性が低下するためである。
などにより、線、テープあるいは管などの所定形状に加
工したのち、600℃〜900℃の温度で熱処理する。この処
理により基体要素とマトリックス要素の界面に拡散反応
によりGeを含むNb3Sn相が生成される。この場合、熱処
理温度を上記範囲に限定した理由は、熱処理温度が600
℃より低いと充分な量のNb3Sn相が生成されず、一方、9
00℃より高いとNb3Sn相内にCuが固溶したり、Nb3Snの結
晶粒が粗大化して超電導特性が低下するためである。
［発明の効果］ 本発明による製造法を用いると、12T以上でのＪCが改
善され、高磁界発生に有用なNb3Sn超電導線材を作製す
ることができる。また、複合体の加工性が良好なため、
長尺で均質性の優れた超電導線材を製造することが出来
る。さらに、複数の基体要素をもつ複合体を加工し、こ
れを束ねて加工を繰返すことによっていわゆる極細多芯
形式の超電導線材を作製することが可能である。極細多
芯超電導線は速い磁界変化に対して超電導性を安定に保
つことにより、安全な超電導機器を製作することが出来
るので実用上有利である。
善され、高磁界発生に有用なNb3Sn超電導線材を作製す
ることができる。また、複合体の加工性が良好なため、
長尺で均質性の優れた超電導線材を製造することが出来
る。さらに、複数の基体要素をもつ複合体を加工し、こ
れを束ねて加工を繰返すことによっていわゆる極細多芯
形式の超電導線材を作製することが可能である。極細多
芯超電導線は速い磁界変化に対して超電導性を安定に保
つことにより、安全な超電導機器を製作することが出来
るので実用上有利である。
［実施例］ 実施例１（試料２）及び比較例１（試料１） Cuに７原子％のSnを含むCu-Sn合金とCuに７原子％のS
n及び0.5原子％のGeを含むCu-Sn-Ge合金とを、それぞれ
るつぼ中で溶解し、金型に鋳造して直径12mm、長さ100m
mの合金棒を作製した。この合金棒を機械加工して、外
径10mm、内径5mm、長さ80mmのCu−７原子％Sn及びCu−
７原子％Sn-0.5原子％Ge合金管を作製した。これらの合
金管の内に、直径5mm、長さ80mmのNb棒を挿入して複合
体を作製した。これらの複合体を溝ロール圧延して2.5m
m角の棒に加工したのち、平ロール圧延によって厚さ0.2
5mm、巾5mmのテープに加工した。上記加工工程の途中
で、約50％の加工を行ったのち、550℃で２時間の中間
焼鈍を行った。前記のテープから長さ40mmの超電導特性
試料を切り出し、775℃で100時間の熱処理を行った。こ
の拡散熱処理によってNb芯とCu-Sn合金またはCu-Sn-Ge
合金マトリックスとの界面に厚さ約10μｍのNb3Sn相が
生成された。マトリックスがCu−７原子％Sn合金のもの
も、Cu−７原子％−0.5原子％GeのものもNb3Sn相の厚さ
はほぼ同じであった。電子線プローブマイクロアナライ
ザーによってNb3Sn相の分析を行ったところ、マトリッ
クスにGeを添加した試料では、Nb3Sn相に少量のGeが含
まれることがわかった。前記のテープのＴCと磁界中の
ＩCを直流４端子法で測定した。その結果、比較例１と
して作製したNbとCu−７原子％Sn合金マトリックスを用
いたテープ（試料１）のＴCは17.5K、NbとCu−７原子％
Sn-0.5原子％Ge合金マトリックスを用いたテープ（試料
２）のＴCは17.6Kであった。また、試料１と試料２のＩ
Cの磁界による変化を図１の曲線１と曲線２に示した。
マトリックスにGeを添加することにより、磁界によるＩ
Cの低下が著しく小さくなることがわかる。これはGe添
加によりＨC2が増加したことによると考えられる。14T
のＩCと10TのＩCの比をとると試料１では32％であった
ものが、試料２では62％に改善された。
n及び0.5原子％のGeを含むCu-Sn-Ge合金とを、それぞれ
るつぼ中で溶解し、金型に鋳造して直径12mm、長さ100m
mの合金棒を作製した。この合金棒を機械加工して、外
径10mm、内径5mm、長さ80mmのCu−７原子％Sn及びCu−
７原子％Sn-0.5原子％Ge合金管を作製した。これらの合
金管の内に、直径5mm、長さ80mmのNb棒を挿入して複合
体を作製した。これらの複合体を溝ロール圧延して2.5m
m角の棒に加工したのち、平ロール圧延によって厚さ0.2
5mm、巾5mmのテープに加工した。上記加工工程の途中
で、約50％の加工を行ったのち、550℃で２時間の中間
焼鈍を行った。前記のテープから長さ40mmの超電導特性
試料を切り出し、775℃で100時間の熱処理を行った。こ
の拡散熱処理によってNb芯とCu-Sn合金またはCu-Sn-Ge
合金マトリックスとの界面に厚さ約10μｍのNb3Sn相が
生成された。マトリックスがCu−７原子％Sn合金のもの
も、Cu−７原子％−0.5原子％GeのものもNb3Sn相の厚さ
はほぼ同じであった。電子線プローブマイクロアナライ
ザーによってNb3Sn相の分析を行ったところ、マトリッ
クスにGeを添加した試料では、Nb3Sn相に少量のGeが含
まれることがわかった。前記のテープのＴCと磁界中の
ＩCを直流４端子法で測定した。その結果、比較例１と
して作製したNbとCu−７原子％Sn合金マトリックスを用
いたテープ（試料１）のＴCは17.5K、NbとCu−７原子％
Sn-0.5原子％Ge合金マトリックスを用いたテープ（試料
２）のＴCは17.6Kであった。また、試料１と試料２のＩ
Cの磁界による変化を図１の曲線１と曲線２に示した。
マトリックスにGeを添加することにより、磁界によるＩ
Cの低下が著しく小さくなることがわかる。これはGe添
加によりＨC2が増加したことによると考えられる。14T
のＩCと10TのＩCの比をとると試料１では32％であった
ものが、試料２では62％に改善された。
実施例２（試料３） Nbに1.5原子％のGeを添加した合金をアーク溶解炉で
溶製し、溝ロール圧延と機械加工によって直径5mm、長
さ80mmのNb-Ge合金棒を作製した。一方、Cu−７原子％S
nマトリックス合金管を実施例１と同様に作製し、その
中にNb-1.5原子％Ge基体を挿入して複合体を作製した。
この複合体を実施例１と同様の方法で厚さ0.25mm、巾5m
mのテープに加工して、これを試料３とした。このテー
プから長さ40mmの試料を切り出し、775℃で100時間の熱
処理を行った。この拡散熱処理により、厚さ約10μｍの
Nb3Sn相が生成された。このテープのＴCとＩCを実施例
１と同様の方法で測定し、17.5KのＴCと図１の曲線３に
示すようなＩC特性をえた。試料３の14TのＩCと10TのＩ
Cの比は67％であり、比較例１の試料１に比べて著しく
改善された。
溶製し、溝ロール圧延と機械加工によって直径5mm、長
さ80mmのNb-Ge合金棒を作製した。一方、Cu−７原子％S
nマトリックス合金管を実施例１と同様に作製し、その
中にNb-1.5原子％Ge基体を挿入して複合体を作製した。
この複合体を実施例１と同様の方法で厚さ0.25mm、巾5m
mのテープに加工して、これを試料３とした。このテー
プから長さ40mmの試料を切り出し、775℃で100時間の熱
処理を行った。この拡散熱処理により、厚さ約10μｍの
Nb3Sn相が生成された。このテープのＴCとＩCを実施例
１と同様の方法で測定し、17.5KのＴCと図１の曲線３に
示すようなＩC特性をえた。試料３の14TのＩCと10TのＩ
Cの比は67％であり、比較例１の試料１に比べて著しく
改善された。
実施例３（試料４）及び比較例２（試料５） 実施例２と同様にして溶製したNb−１原子％Ge合金を
機械加工して、外径10mm、内径7mm、長さ70mmのNb-Ge合
金管を作製した。その内に、外径7mm、内径3.5mm、長さ
70mmのCu管をはめこみ、さらにその中心に直径3.5mm、
長さ70mmのSn棒を挿入した複合体を作製した。この複合
体を溝ロールに圧延とスエージング加工によって外径1.
5mmの線に加工し、これを試料４とした。また、上記と
同じ寸法の純Nb管の内に上記と同じ寸法のCu管とSn棒を
はめこんだ複合体を同様の方法で外径1.5mmの線に加工
して比較例２とした（試料５）。試料４及び５から、長
さ40mmの測定試料を切り出し、Snが溶け出さないように
両端を封じたのち、750℃で100時間の拡散熱処理を行っ
た。この熱処理によって線材中央部のSnは周囲のCuに拡
散してCu-Sn合金をつくり、Nb-Ge合金またはNb基体とCu
-Sn合金マトリックスとの反応により両者の界面に厚さ
約15μｍのNb3Sn相が生成された。得られた試料のＴCを
直流４端子法で測定したところ試料４で17.8K、試料５
で17.7Kの値をえた。また、これらの試料のＩCの磁界変
化を図２の曲線４と曲線５に示した。試料４の14TのＩC
と10TのＩCの比は63％であり、比較例の試料５の39％に
比べて改善された特性が得られた。
機械加工して、外径10mm、内径7mm、長さ70mmのNb-Ge合
金管を作製した。その内に、外径7mm、内径3.5mm、長さ
70mmのCu管をはめこみ、さらにその中心に直径3.5mm、
長さ70mmのSn棒を挿入した複合体を作製した。この複合
体を溝ロールに圧延とスエージング加工によって外径1.
5mmの線に加工し、これを試料４とした。また、上記と
同じ寸法の純Nb管の内に上記と同じ寸法のCu管とSn棒を
はめこんだ複合体を同様の方法で外径1.5mmの線に加工
して比較例２とした（試料５）。試料４及び５から、長
さ40mmの測定試料を切り出し、Snが溶け出さないように
両端を封じたのち、750℃で100時間の拡散熱処理を行っ
た。この熱処理によって線材中央部のSnは周囲のCuに拡
散してCu-Sn合金をつくり、Nb-Ge合金またはNb基体とCu
-Sn合金マトリックスとの反応により両者の界面に厚さ
約15μｍのNb3Sn相が生成された。得られた試料のＴCを
直流４端子法で測定したところ試料４で17.8K、試料５
で17.7Kの値をえた。また、これらの試料のＩCの磁界変
化を図２の曲線４と曲線５に示した。試料４の14TのＩC
と10TのＩCの比は63％であり、比較例の試料５の39％に
比べて改善された特性が得られた。
実施例４（試料7,8）及び比較例３（試料６） 直径15mm、長さ60mmのCu棒の中央に直径5mmの孔をあ
けてCu管を作製し、その内に外径5mm、長さ60mmのNb棒
を挿入し、さらにその周囲の同心円上に等間隔にあけた
６個の直径2mmの孔の内に外径2mm、長さ60mmの純Sn棒を
挿入してCu,Nb,Snの複合体を作製した。この複合体を溝
ロール圧延と線引きにより外径1.5mmの線に加工して比
較例３とした（試料６）。また、Snに３原子％のGeを含
むSn-Ge合金を溶製して外径2mmの棒に加工し、純Sn棒の
代りに使用して上記と同じ寸法のCu,Nb,Sn-Ge合金複合
体を作製し、上記と同じ方法で外径1.5mmの線に加工し
て試料７とした。
けてCu管を作製し、その内に外径5mm、長さ60mmのNb棒
を挿入し、さらにその周囲の同心円上に等間隔にあけた
６個の直径2mmの孔の内に外径2mm、長さ60mmの純Sn棒を
挿入してCu,Nb,Snの複合体を作製した。この複合体を溝
ロール圧延と線引きにより外径1.5mmの線に加工して比
較例３とした（試料６）。また、Snに３原子％のGeを含
むSn-Ge合金を溶製して外径2mmの棒に加工し、純Sn棒の
代りに使用して上記と同じ寸法のCu,Nb,Sn-Ge合金複合
体を作製し、上記と同じ方法で外径1.5mmの線に加工し
て試料７とした。
一方、Cuに１原子％のGeを含むCu-Ge合金をるつぼ中
で溶解して金型に鋳込んで溶製した。このCu-Ge合金棒
を機械加工して外径15mm、内径5mm、長さ60mmのCu-Ge合
金管を作製した。その内に外径5mm、長さ60mmのNb棒を
挿入し、さらにその周囲の同心円上に等間隔にあけた６
個の直径2mmの孔の内に外径2mm、長さ60mmの純Sn棒を挿
入して、Cu-Ge合金、Nb,Snの複合体を作製した。この複
合体を上記と同じ方法で外径1.5mmの線に加工して試料
８とした。これらの試料6,7及び８から長さ40mmの測定
試料を切り出し、SnあるいはSn-Ge合金が溶け出さない
ように両端を封じたのち、750℃で100時間の拡散熱処理
を行った。この熱処理によって試料6,7及び８の中央のN
b芯の周りに、それぞれ厚さ約15μｍのNb3Sn相が生成さ
れた。得られた試料のＴCを直流４端子法で測定したと
ころ、試料６で17.7K、試料７及び８で17.8Kの値がえら
えた。また、これらの試料のＩCの磁界変化を図３の曲
線6,7及び８に示した。試料６の14TのＩCと10TのＩCの
比は35％であり、一方、試料７及び８における比はそれ
ぞれ69％で、いづれも比較例の試料６の値に比べて大き
く改善された。
で溶解して金型に鋳込んで溶製した。このCu-Ge合金棒
を機械加工して外径15mm、内径5mm、長さ60mmのCu-Ge合
金管を作製した。その内に外径5mm、長さ60mmのNb棒を
挿入し、さらにその周囲の同心円上に等間隔にあけた６
個の直径2mmの孔の内に外径2mm、長さ60mmの純Sn棒を挿
入して、Cu-Ge合金、Nb,Snの複合体を作製した。この複
合体を上記と同じ方法で外径1.5mmの線に加工して試料
８とした。これらの試料6,7及び８から長さ40mmの測定
試料を切り出し、SnあるいはSn-Ge合金が溶け出さない
ように両端を封じたのち、750℃で100時間の拡散熱処理
を行った。この熱処理によって試料6,7及び８の中央のN
b芯の周りに、それぞれ厚さ約15μｍのNb3Sn相が生成さ
れた。得られた試料のＴCを直流４端子法で測定したと
ころ、試料６で17.7K、試料７及び８で17.8Kの値がえら
えた。また、これらの試料のＩCの磁界変化を図３の曲
線6,7及び８に示した。試料６の14TのＩCと10TのＩCの
比は35％であり、一方、試料７及び８における比はそれ
ぞれ69％で、いづれも比較例の試料６の値に比べて大き
く改善された。
第１図は実施例１及び２において作製された試料のＩC
の磁界による変化を示す図で、曲線１及び２は実施例１
の試料１及び２の特性、また、曲線３は実施例２の試料
３の特性をそれぞれ示す。第２図は、実施例３において
作製された試料のＩCの磁界による変化を示す図で、曲
線４及び５は試料４及び５の特性を示す。第３図は実施
例４において作製された試料のＩCの磁界による変化を
示す図で、曲線6,7および８はそれぞれ、試料6,7及び８
の特性を示す。
の磁界による変化を示す図で、曲線１及び２は実施例１
の試料１及び２の特性、また、曲線３は実施例２の試料
３の特性をそれぞれ示す。第２図は、実施例３において
作製された試料のＩCの磁界による変化を示す図で、曲
線４及び５は試料４及び５の特性を示す。第３図は実施
例４において作製された試料のＩCの磁界による変化を
示す図で、曲線6,7および８はそれぞれ、試料6,7及び８
の特性を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C22C 27/02 H01B 12/10 H01B 13/00
Claims (7)
- 【請求項１】NbまたはNb-Ge合金からなる基体要素と、C
u及びSnを含むマトリックス要素とから構成され、少な
くともNb,Sn,及びGeの元素を含む複合体を所定形状に加
工する工程と、複合体を中間焼鈍する工程と、加工後の
複合体を600℃〜900℃で熱処理して、基体要素とマトリ
ックス要素の界面にGeを含むNb3Sn超電導相を生成させ
る工程とを具備したことを特徴とするNb3Sn複合超電導
体の製造方法。 - 【請求項２】マトリックス要素は、３〜10原子％のSnと
0.1〜５原子％のGeと残部Cu及び不可避的不純物からな
るCu-Sn-Ge合金、３〜10原子％のSnと残部Cu及び不可避
的不純物からなるCu-Sn合金、及び0.1〜10原子％のGeと
残部Sn及び不可避的不純物からなるSn-Ge合金の群から
選択されていることを特徴とする請求項１に記載のNb3S
n複合超電導体の製造方法。 - 【請求項３】NbまたはNb-Ge合金からなる基体要素と、C
uまたはCu-Ge合金からなる第１のマトリックス要素と、
SnまたはSn-Ge合金からなる第２のマトリックス要素と
から構成され、少なくともNb,Sn,Cu及びGeの元素を含む
複合体を所定形状に加工する工程と、加工された複合体
を600℃〜900℃で熱処理して、基体要素とマトリックス
要素の界面にGeを含むNb3Sn超電導相を生成させる工程
とを具備したことを特徴とするNb3Sn複合超電導体の製
造方法。 - 【請求項４】純Cuからなる第一のマトリックス要素と純
Snからなる第二のマトリックス要素との組合わせ、純Cu
からなる第一のマトリックス要素と0.1〜10原子％のGe
と残部Sn及び不可避的不純物のSn-Ge合金からなる第二
のマトリックス要素との組合わせ、0.1〜10原子％のGe
と残部Cu及び不可避的不純物のCu-Ge合金からなる第一
のマトリックス要素と純Snからなる第二のマトリックス
要素との組合わせ、及び0.1〜10原子％のGeと残部Cu及
び不可避的不純物からなるCu-Ge合金からなる第一のマ
トリックス要素と0.1〜10原子％のGeと残部Sn及び不可
避的不純物のSn-Ge合金からなる第二のマトリックス要
素との組合わせからなる群から選択されていることを特
徴とする請求項３に記載のNb3Sn複合超電導体の製造方
法。 - 【請求項５】NbまたはNb-Ge合金からなる基体要素と、S
n-Ge合金からなるマトリックス要素とから構成され、少
なくともNb,Sn及びGeの元素を含む複合体を所定形状に
加工する工程と、加工された複合体を600℃〜900℃で熱
処理して、基体要素とマトリックス要素の界面にGeを含
むNb3Sn超電導相を生成させる工程とを具備したことを
特徴とするNb3Sn複合超電導体の製造方法。 - 【請求項６】マトリックス要素は、0.1〜10原子％のGe
と残部Sn及び不可避的不純物のSn-Ge合金からなること
を特徴とする請求項５に記載のNb3Sn複合超電導体の製
造方法。 - 【請求項７】前記Nb-Ge合金からなる基体要素が0.2〜５
原子％のGeと残部Nb及び不可避的不純物からなることを
特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載のNb3Sn複合
超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2081371A JP3046828B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ複合超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2081371A JP3046828B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ複合超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03281751A JPH03281751A (ja) | 1991-12-12 |
| JP3046828B2 true JP3046828B2 (ja) | 2000-05-29 |
Family
ID=13744451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2081371A Expired - Fee Related JP3046828B2 (ja) | 1990-03-30 | 1990-03-30 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ複合超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3046828B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-30 JP JP2081371A patent/JP3046828B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03281751A (ja) | 1991-12-12 |
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