JP3160901B2 - 超伝導材料の製造方法 - Google Patents
超伝導材料の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は送電線、アンテナ、超伝導マグネット、超伝
導軸受け、エネルギー貯蔵（ロードレベリング）等に用
いるバルク的な超伝導材料に関する。
導軸受け、エネルギー貯蔵（ロードレベリング）等に用
いるバルク的な超伝導材料に関する。
［従来の技術］ 臨界温度が液体窒素温度77Kを越え幅広い応用が期待
されるいわゆる高温超伝導体はHousuton大学のC.W.Chu
らが発見したLn−Ba−Cu−Ｏ系（Lnは希土類元素を示
す）、Arkansau大学のA.M.Hermannらの発見したTl−Ba
−Ca−Cu−Ｏ系、金属材料技術研究所の前田の発見した
Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の３種類に大別できる。（これら
は安定性・再現性共に高い物質であるため公認の高温超
伝導体であるがこの他にもLa−Sr−Nb−Ｏ系、Tl−Sr−
Ｖ−Ｏ系等が鹿児島大学、日立等から報告されてい
る。）これらを用いた超伝導材料の従来の製造方法をバ
ルク（デバイスに用いられる薄膜に対向した言葉）超伝
導材料の代表例である線材で説明する。その基本工程は
粉末粉体冶金協会の昭和63年度春期大会講演概要集p26
〜27に述べられているように銀製チューブ（シース）に
予め作製した超伝導粉末を充填し、線引き・ロール圧延
等により成形加工した後銀チューブ内部の粉末を焼結す
る工程より成っていた。
されるいわゆる高温超伝導体はHousuton大学のC.W.Chu
らが発見したLn−Ba−Cu−Ｏ系（Lnは希土類元素を示
す）、Arkansau大学のA.M.Hermannらの発見したTl−Ba
−Ca−Cu−Ｏ系、金属材料技術研究所の前田の発見した
Bi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系の３種類に大別できる。（これら
は安定性・再現性共に高い物質であるため公認の高温超
伝導体であるがこの他にもLa−Sr−Nb−Ｏ系、Tl−Sr−
Ｖ−Ｏ系等が鹿児島大学、日立等から報告されてい
る。）これらを用いた超伝導材料の従来の製造方法をバ
ルク（デバイスに用いられる薄膜に対向した言葉）超伝
導材料の代表例である線材で説明する。その基本工程は
粉末粉体冶金協会の昭和63年度春期大会講演概要集p26
〜27に述べられているように銀製チューブ（シース）に
予め作製した超伝導粉末を充填し、線引き・ロール圧延
等により成形加工した後銀チューブ内部の粉末を焼結す
る工程より成っていた。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら従来の製造方法では高温超伝導体は結
晶構造に起因して異方性が強い物質であるにも関わらず
結晶方向の制御が成されていない。線引きや圧延を行な
う事により僅か配向するが粉体は互いに干渉して回転し
ずらい状態にあるため配向度は低い。粒界部等に非超
伝導体相を析出し易く超伝導体相が連続的に成長しな
い。粉体を成形した後の焼結であるため空孔が多く密
度が低い。
晶構造に起因して異方性が強い物質であるにも関わらず
結晶方向の制御が成されていない。線引きや圧延を行な
う事により僅か配向するが粉体は互いに干渉して回転し
ずらい状態にあるため配向度は低い。粒界部等に非超
伝導体相を析出し易く超伝導体相が連続的に成長しな
い。粉体を成形した後の焼結であるため空孔が多く密
度が低い。
等の原因によりコンスタントに得られる臨界電流密度
は103A/cm2（77K）台前半と低いものになっていた。ま
た空孔が多いと機械強度が弱くなるだけでなく表面積が
多くなるため劣化し易く耐久性（耐環境性）も悪くして
いた。
は103A/cm2（77K）台前半と低いものになっていた。ま
た空孔が多いと機械強度が弱くなるだけでなく表面積が
多くなるため劣化し易く耐久性（耐環境性）も悪くして
いた。
本発明はこの様な問題を解決するものであり、臨界電
流密度が高く、機械的強度、耐久性（耐環境性）に優れ
た超伝導材料を得んとするものである。
流密度が高く、機械的強度、耐久性（耐環境性）に優れ
た超伝導材料を得んとするものである。
［課題を解決するための手段］ 本発明は、原料を溶融して溶融物にする工程と、前記
溶融物をシース材に鋳込んで冷却し前記原料を結晶化す
る工程と、前記溶融物が鋳込まれた前記シース材を、結
晶化した前記原料が結晶相と液相とが混相状態となる温
度に加熱して熱間加工する工程と、その後徐冷する工程
と、を有することを特徴とする。
溶融物をシース材に鋳込んで冷却し前記原料を結晶化す
る工程と、前記溶融物が鋳込まれた前記シース材を、結
晶化した前記原料が結晶相と液相とが混相状態となる温
度に加熱して熱間加工する工程と、その後徐冷する工程
と、を有することを特徴とする。
また、前記原料を結晶化する工程において、前記シー
ス材に一定方向の温度購買をつけて冷却することを特徴
とする。
ス材に一定方向の温度購買をつけて冷却することを特徴
とする。
［実施例］ 以下実施例に従い本発明を詳細に説明する。
実施例−１ 先ず原料Y2O3、BaCO3、CuO粉末を混合分散した後900
℃酸素雰囲気中で15時間仮焼する。次に仮焼物を粉砕撹
拌した後1350℃〜1450℃に加熱し溶融する。溶融時間が
長いとY2O3は凝集し不均一な分散状態となるため溶融は
３〜10分間と比較的短い時間で行なう事が好ましい。次
にこの溶融物を一定方向に温度勾配を付けたシース内に
鋳込み一部結晶方向を揃え結晶化させる。結晶は大きく
成長せず微細化した状態が好ましい。次にシースと共に
1000℃前後即ち123相、211相、液相の混相状態に加熱し
た後圧延を行なう。次に圧延をやめ一定時間ホールドし
た後徐冷し超伝導材料を得る。
℃酸素雰囲気中で15時間仮焼する。次に仮焼物を粉砕撹
拌した後1350℃〜1450℃に加熱し溶融する。溶融時間が
長いとY2O3は凝集し不均一な分散状態となるため溶融は
３〜10分間と比較的短い時間で行なう事が好ましい。次
にこの溶融物を一定方向に温度勾配を付けたシース内に
鋳込み一部結晶方向を揃え結晶化させる。結晶は大きく
成長せず微細化した状態が好ましい。次にシースと共に
1000℃前後即ち123相、211相、液相の混相状態に加熱し
た後圧延を行なう。次に圧延をやめ一定時間ホールドし
た後徐冷し超伝導材料を得る。
この様にして得られた超伝導材料の臨界電流密度をシ
ース剥離後測定した。測定温度は77Kである。結果を第
１表の比較例と共に第２表に示す。
ース剥離後測定した。測定温度は77Kである。結果を第
１表の比較例と共に第２表に示す。
表に示されているように本発明の製造方法より成る超
伝導材料は顕著に臨界電流密度が向上しているのが判
る。尚実施例Ａはシースの温度制御なし実施例Ｂはシー
スに一定方向の温度勾配を付けたものである。シースに
一定方向の温度勾配を付け冷却し一部結晶方向を揃える
ことによりさらに臨界電流密度は高くなりより好ましい
ことが判る。
伝導材料は顕著に臨界電流密度が向上しているのが判
る。尚実施例Ａはシースの温度制御なし実施例Ｂはシー
スに一定方向の温度勾配を付けたものである。シースに
一定方向の温度勾配を付け冷却し一部結晶方向を揃える
ことによりさらに臨界電流密度は高くなりより好ましい
ことが判る。
これら実施例材料と比較例材料をＸ線回折・光学顕微
鏡・SEM観察等により比較したところ本発明よりなる超
伝導材料は比較例より結晶配向度が高く、123相が連続
的に成長し且つ空孔は少ないものであった。また溶融を
行なう比較例ｂは比較例ａより空孔の数は顕著に少ない
が細長い鬆（ボイド）が見られた。この鬆の幅は比較例
ａとほぼ同じであるが長さは数十倍〜数百倍長いため場
合によっては致命的になる事が考えられる。熱間加工は
鬆の発生を抑制する効果もあると言える。
鏡・SEM観察等により比較したところ本発明よりなる超
伝導材料は比較例より結晶配向度が高く、123相が連続
的に成長し且つ空孔は少ないものであった。また溶融を
行なう比較例ｂは比較例ａより空孔の数は顕著に少ない
が細長い鬆（ボイド）が見られた。この鬆の幅は比較例
ａとほぼ同じであるが長さは数十倍〜数百倍長いため場
合によっては致命的になる事が考えられる。熱間加工は
鬆の発生を抑制する効果もあると言える。
尚本実施例ではYBa2Cu3O7−ｘ材料で説明したが結晶
構造に起因した異方性を持つ材料で結晶相と液相との混
相状態を得られる材料で有れば良くまた熱間加工も圧延
の他に熱間鍛造（この場合シースではなく型に直接鋳込
んでも良い）等熱間に於ける塑性変形加工であれば何等
差し支えない。
構造に起因した異方性を持つ材料で結晶相と液相との混
相状態を得られる材料で有れば良くまた熱間加工も圧延
の他に熱間鍛造（この場合シースではなく型に直接鋳込
んでも良い）等熱間に於ける塑性変形加工であれば何等
差し支えない。
［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば異方性の強い物質で
あっても結晶方向を揃え且つ超伝導相を連続的に成長出
来、更に空孔の発生を抑制し高密度化を図れるため高い
臨界電流密度を持つ超伝導材料を得られる。また空孔発
生の抑制は機械的強度を高めるだけでなく表面積の減少
につながるため劣化を少なくし耐久性（耐環境性）も向
上させることが出来る。
あっても結晶方向を揃え且つ超伝導相を連続的に成長出
来、更に空孔の発生を抑制し高密度化を図れるため高い
臨界電流密度を持つ超伝導材料を得られる。また空孔発
生の抑制は機械的強度を高めるだけでなく表面積の減少
につながるため劣化を少なくし耐久性（耐環境性）も向
上させることが出来る。
Claims (2)
- 【請求項１】原料を溶融して溶融物にする工程と、前記
溶融物をシース材に鋳込んで冷却し前記原料を結晶化す
る工程と、前記溶融物が鋳込まれた前記シース材を、結
晶化した前記原料が結晶相と液相とが混相状態となる温
度に加熱して熱間加工する工程と、その後徐冷する工程
と、を有することを特徴とする超伝導材料の製造方法。 - 【請求項２】前記原料を結晶化する工程において、前記
シース材に一定方向の温度購買をつけて冷却することを
特徴とする請求項１に記載の超伝導材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28801390A JP3160901B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 超伝導材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28801390A JP3160901B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 超伝導材料の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04164865A JPH04164865A (ja) | 1992-06-10 |
| JP3160901B2 true JP3160901B2 (ja) | 2001-04-25 |
Family
ID=17724682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28801390A Expired - Fee Related JP3160901B2 (ja) | 1990-10-25 | 1990-10-25 | 超伝導材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3160901B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-25 JP JP28801390A patent/JP3160901B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04164865A (ja) | 1992-06-10 |
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