JP3061630B2 - Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ化合物からなる超電導線材の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ化合物からなる超電導線材の製造方法Info
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- JP3061630B2 JP3061630B2 JP2247230A JP24723090A JP3061630B2 JP 3061630 B2 JP3061630 B2 JP 3061630B2 JP 2247230 A JP2247230 A JP 2247230A JP 24723090 A JP24723090 A JP 24723090A JP 3061630 B2 JP3061630 B2 JP 3061630B2
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- 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明はNb3Sn化合物からなる超電導線材の製造方法
に関するものである。
に関するものである。
［従来の技術］ Nb3Sn化合物からなる極細多心超電導線の製造方法と
して、従来次のような方法が知られている。第２図は複
合線の横断面図、第３図は従来の製造方法を示す組み合
わせ体の横断面図、第４図は同じく超電導線雑の横断面
図である。
して、従来次のような方法が知られている。第２図は複
合線の横断面図、第３図は従来の製造方法を示す組み合
わせ体の横断面図、第４図は同じく超電導線雑の横断面
図である。
図中、（１）はNb、（２）はSn、（３）はCu、（４）
は複合線、（５）はバリヤ管（例えばTa管）、（６）は
安定化材管（例えばCu管）、（７）は超電導素線であっ
て、材質はそれぞれ代表的なものを示した。まず、超電
導化合物の高融点成分であるNbをフィラメントとしてCu
をマトリックスとした複合棒を複合ビレットの押出、引
抜加工等により製作し、多くはその中心に１本の貫通孔
を空け、複合管とする。次に、貫通孔を有する複合管の
中空部に超電導化合物の低融点成分であるSn棒を挿入
し、これらを一体として縮径加工し、第２図に横断面図
を示す複合線（４）を作製する。この複合線はNb3Sn化
合物超電導線とするに、その構成は条件を整えてはいる
が、Nb3Sn化合物を生成させるための熱処理におけるSn
の拡散距離が長いために、このまま使用することはな
い。化合物超電導線として通常には安定化Cuも必要であ
ることからも複合線は必要数に等分された後、Taバリア
管、更にはCu安定化材管の中に整列挿入（第３図）さ
れ、再び引抜加工等により縮径加工され、第４図に横断
面図を示す超電導素線（７）になる。
は複合線、（５）はバリヤ管（例えばTa管）、（６）は
安定化材管（例えばCu管）、（７）は超電導素線であっ
て、材質はそれぞれ代表的なものを示した。まず、超電
導化合物の高融点成分であるNbをフィラメントとしてCu
をマトリックスとした複合棒を複合ビレットの押出、引
抜加工等により製作し、多くはその中心に１本の貫通孔
を空け、複合管とする。次に、貫通孔を有する複合管の
中空部に超電導化合物の低融点成分であるSn棒を挿入
し、これらを一体として縮径加工し、第２図に横断面図
を示す複合線（４）を作製する。この複合線はNb3Sn化
合物超電導線とするに、その構成は条件を整えてはいる
が、Nb3Sn化合物を生成させるための熱処理におけるSn
の拡散距離が長いために、このまま使用することはな
い。化合物超電導線として通常には安定化Cuも必要であ
ることからも複合線は必要数に等分された後、Taバリア
管、更にはCu安定化材管の中に整列挿入（第３図）さ
れ、再び引抜加工等により縮径加工され、第４図に横断
面図を示す超電導素線（７）になる。
［発明が解決しようとする課題］ このような超電導素線を500℃〜800℃の温度に保持す
れば、Snがマトリックスに拡散して青銅を作り、更に、
Nbと反応してNb3Sn化合物層をNbフィラメントの表面か
ら生成して行くが、Nb3Sn層の生成量からみるとSnの近
くに存在するNbフィラメントでは厚く、遠く隔てたNbフ
ィラメントでは薄く生成される傾向にあり、臨界電流は
充分高い値を示さない。
れば、Snがマトリックスに拡散して青銅を作り、更に、
Nbと反応してNb3Sn化合物層をNbフィラメントの表面か
ら生成して行くが、Nb3Sn層の生成量からみるとSnの近
くに存在するNbフィラメントでは厚く、遠く隔てたNbフ
ィラメントでは薄く生成される傾向にあり、臨界電流は
充分高い値を示さない。
本発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、すべてのフィラメントで多量のNb3Sn層を生
成させて充分に高い臨界電流を得ることを目的としてい
る。
たもので、すべてのフィラメントで多量のNb3Sn層を生
成させて充分に高い臨界電流を得ることを目的としてい
る。
［課題を解決するための手段］ 本発明に係るNb3Sn超電導素線の製造方法は長さ方向
にNbあるいはNb基合金よりなるフィラメントを有するCu
あるいはCu基合金からなる複合棒の貫通した縦孔にSnあ
るいはSn基合金を挿入し、これらを一体として縮径加工
する第一工程と、第一工程で得られた複合線を所定本数
束ね且つ該複合線相互の空間並びに該複合線と後述のバ
リヤ管の間の空間にSn含有金属線を組み合わせてバリヤ
管に整列挿入しぃ、次に、前記バリヤ管を安定化材管に
挿入して再び縮径加工する第二工程を有することを特徴
とする。
にNbあるいはNb基合金よりなるフィラメントを有するCu
あるいはCu基合金からなる複合棒の貫通した縦孔にSnあ
るいはSn基合金を挿入し、これらを一体として縮径加工
する第一工程と、第一工程で得られた複合線を所定本数
束ね且つ該複合線相互の空間並びに該複合線と後述のバ
リヤ管の間の空間にSn含有金属線を組み合わせてバリヤ
管に整列挿入しぃ、次に、前記バリヤ管を安定化材管に
挿入して再び縮径加工する第二工程を有することを特徴
とする。
［作用］ 超電導素線の中にSnはNb3Snを生成するための熱処理
において、Cuマトリックスに拡散し、更にはNbと接触し
てNb3Snを生成させるが、従来の方法とは異なり、SN含
有金属線を超電導素線中に配することによりSnが熱処理
前に分散しており、そしてまた、高い比率で存在するこ
とになり、同じ500〜800℃の熱処理条件によって各々の
Nbフィラメントに多量のNb3Sn相を均一に生成させるこ
とができ、臨界電流を向上させることができる。
において、Cuマトリックスに拡散し、更にはNbと接触し
てNb3Snを生成させるが、従来の方法とは異なり、SN含
有金属線を超電導素線中に配することによりSnが熱処理
前に分散しており、そしてまた、高い比率で存在するこ
とになり、同じ500〜800℃の熱処理条件によって各々の
Nbフィラメントに多量のNb3Sn相を均一に生成させるこ
とができ、臨界電流を向上させることができる。
［実 施 例］ 次に、本発明を実施例によって説明する。第１図は本
発明の実施例を示す超電導素線を製作するための組み合
わせ体の横断面図である。図中、（8a）、（8b）はSn含
有金属線（本実施例においてはCu被覆Sn線）を示す。複
合棒（４）は長さ方向に約400本のNbフィラメントと、
中心にSnが存在するCuマトリックス線である。複合棒は
外径3.9mmの引抜加工して仕上げた後、７本に等しい長
さで切断し、それぞれを直線状とした。これらと７本の
複合線を外径12.8mm、内径12mmのTa管（バリヤ管）に整
列挿入し、更に、この全体を外径16.0mm、内径13.4mmの
Cu管（安定化材管）に挿入した。その後、複合線間のス
ペースには、Cu外径0.5mmでSn心径0.4mmのCu被覆Sn線合
計６本を、複合線とTa管の間には、Cu外径1.2mmでSn心
径0.9mmのCu被覆Sn線合計６本をそれぞれ挿入した。こ
うした組み合わせ体を引抜加工、ツイスト加工し、最終
的に外径0.51mmのNb3Sn超電導素線とした。この時、100
0mの長さの線材を試作したが、引抜加工で剪断は生じな
かった。
発明の実施例を示す超電導素線を製作するための組み合
わせ体の横断面図である。図中、（8a）、（8b）はSn含
有金属線（本実施例においてはCu被覆Sn線）を示す。複
合棒（４）は長さ方向に約400本のNbフィラメントと、
中心にSnが存在するCuマトリックス線である。複合棒は
外径3.9mmの引抜加工して仕上げた後、７本に等しい長
さで切断し、それぞれを直線状とした。これらと７本の
複合線を外径12.8mm、内径12mmのTa管（バリヤ管）に整
列挿入し、更に、この全体を外径16.0mm、内径13.4mmの
Cu管（安定化材管）に挿入した。その後、複合線間のス
ペースには、Cu外径0.5mmでSn心径0.4mmのCu被覆Sn線合
計６本を、複合線とTa管の間には、Cu外径1.2mmでSn心
径0.9mmのCu被覆Sn線合計６本をそれぞれ挿入した。こ
うした組み合わせ体を引抜加工、ツイスト加工し、最終
的に外径0.51mmのNb3Sn超電導素線とした。この時、100
0mの長さの線材を試作したが、引抜加工で剪断は生じな
かった。
これとは別にCu被覆Sn線を挿入しない従来のタイプの
線材も同じ構成で製作した。
線材も同じ構成で製作した。
外径φ0.51mmに仕上げた２種類の超電導線を各々長さ
50cmで切断し、両端を約800℃に加熱してSn封止処理を
行った。その後、外径3.5mmのコイル状に巻き、真空中
で750℃の温度で50時間の熱処理を行った。Nb3Sn層が生
成された試料を液体ヘリウムに浸漬し、12T磁界中の臨
界電流を測定したところ、本発明方法により製作したNb
3Sn超電導線の臨界電流は従来法により製作したNb3Sn線
による場合に比較し、18％の増加が観察された。臨界電
流を測定した後、これらの超電導線の横断面を観察する
と、従来法によって製作した超電導線の場合にはSn心か
ら離れた部分でNbフィラメント径の1/4がNb3Sn層であっ
たのに対し、本発明方法による超電導線の場合には同部
分でNbフィラメント径の3/4がNb3Sn層であった。
50cmで切断し、両端を約800℃に加熱してSn封止処理を
行った。その後、外径3.5mmのコイル状に巻き、真空中
で750℃の温度で50時間の熱処理を行った。Nb3Sn層が生
成された試料を液体ヘリウムに浸漬し、12T磁界中の臨
界電流を測定したところ、本発明方法により製作したNb
3Sn超電導線の臨界電流は従来法により製作したNb3Sn線
による場合に比較し、18％の増加が観察された。臨界電
流を測定した後、これらの超電導線の横断面を観察する
と、従来法によって製作した超電導線の場合にはSn心か
ら離れた部分でNbフィラメント径の1/4がNb3Sn層であっ
たのに対し、本発明方法による超電導線の場合には同部
分でNbフィラメント径の3/4がNb3Sn層であった。
Snに近い部分に存するNbフィラメントでは両者で相異
なく、小さくNb層が残存し、ほとんどがNb3Sn層で占め
られているのが観察された。Sn分散、増量による効果で
臨界電流が増加したのは明白であった。
なく、小さくNb層が残存し、ほとんどがNb3Sn層で占め
られているのが観察された。Sn分散、増量による効果で
臨界電流が増加したのは明白であった。
なお、上記実施例では、Nb3Sn超電導化合物の高融点
成分をNbとしたが、Nb−Zr、Nb−Ti合金など0.1〜50重
量％の添加物を含むNb金合金としても効果があり、ま
た、同様に低融点成分をSnとしたが、Sn−Ti、Sn−In合
金など0.1〜50重量％の添加物を含むSn基合金としても
効果がある。また、マトリックスの材質をCu−Sn、Cu−
Cr合金等とすることもできる。
成分をNbとしたが、Nb−Zr、Nb−Ti合金など0.1〜50重
量％の添加物を含むNb金合金としても効果があり、ま
た、同様に低融点成分をSnとしたが、Sn−Ti、Sn−In合
金など0.1〜50重量％の添加物を含むSn基合金としても
効果がある。また、マトリックスの材質をCu−Sn、Cu−
Cr合金等とすることもできる。
また、材質について、バリヤ材はTa以外でも有効なバ
リヤなら同様の効果があることはいうまでもない。
リヤなら同様の効果があることはいうまでもない。
更に、実施例では、７本の複合線の場合について述べ
たが、本数が変化してもよく、また、各材料の形状が変
化してもよい。
たが、本数が変化してもよく、また、各材料の形状が変
化してもよい。
また、本発明の特徴であるSn線含有金属線について、
実施例ではCu被覆Sn線の場合について述べたが、Snまた
はSn基合金でも同様の効果を奏する。
実施例ではCu被覆Sn線の場合について述べたが、Snまた
はSn基合金でも同様の効果を奏する。
［発明の効果］ 以上のように、本発明によれば、縮径加工したNb、S
n、Cuを含む多数本の複合線を、金属管等と共にSnを含
む他の金属線をも組み合わせ、再び縮径加工し、超電導
素線とすると、Snが分散配置され、また、Snを多量に含
有するので、熱処理するとすべてのNbフィラメントで多
くのNb3Sn相が生成され、従って、臨界電流が増加し、
高性能の超電導マグネットを製作することができるとい
う効果を奏する。
n、Cuを含む多数本の複合線を、金属管等と共にSnを含
む他の金属線をも組み合わせ、再び縮径加工し、超電導
素線とすると、Snが分散配置され、また、Snを多量に含
有するので、熱処理するとすべてのNbフィラメントで多
くのNb3Sn相が生成され、従って、臨界電流が増加し、
高性能の超電導マグネットを製作することができるとい
う効果を奏する。
第１図は本発明の１実施態様による組み合わせ体を示す
横断面図であり、第２図は複合線の複合線の横断面図で
あり、第３図は従来の製造方法を示す組み合わせ体の横
断面図であり、第４図は超電導素線の横断面図である。
図中、１……Nb、２……Sn、３……Cu、４……複合線、
５……バリヤ管、６……安定化材管、７……超電導素
線、8a及び8b……Sn含有金属線。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
横断面図であり、第２図は複合線の複合線の横断面図で
あり、第３図は従来の製造方法を示す組み合わせ体の横
断面図であり、第４図は超電導素線の横断面図である。
図中、１……Nb、２……Sn、３……Cu、４……複合線、
５……バリヤ管、６……安定化材管、７……超電導素
線、8a及び8b……Sn含有金属線。 なお、図中同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】長さ方向NbあるいはNb基合金よりなるフィ
ラメントを有するCuあるいはCu基合金からなる複合棒の
貫通した縦孔にSnあるいはSn基合金を挿入し、これらを
一体として縮径加工する第一工程と、第一工程で得られ
た複合線を所定本数束ね且つ該複合線相互の空間並びに
該複合線と後述のバリヤ管の間の空間にSn含有金属線を
組み合わせてバリヤ管に整列挿入し、次に、前記バリヤ
管を安定化材管に挿入して再び縮径加工する第二工程を
有することを特徴とするNb3Sn化合物からなる超電導線
材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247230A JP3061630B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ化合物からなる超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2247230A JP3061630B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ化合物からなる超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04129106A JPH04129106A (ja) | 1992-04-30 |
| JP3061630B2 true JP3061630B2 (ja) | 2000-07-10 |
Family
ID=17160389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2247230A Expired - Lifetime JP3061630B2 (ja) | 1990-09-19 | 1990-09-19 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ化合物からなる超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3061630B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4687438B2 (ja) * | 2005-12-14 | 2011-05-25 | 日立電線株式会社 | Ｎｂ３Ｓｎ超電導線用芯線、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線及びその製造方法 |
| KR100797405B1 (ko) | 2006-12-12 | 2008-01-24 | 케이. 에이. 티. (주) | 초전도 선재와 그 제조방법 |
-
1990
- 1990-09-19 JP JP2247230A patent/JP3061630B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04129106A (ja) | 1992-04-30 |
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