JP3185291B2 - テープ状酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
テープ状酸化物超電導線材の製造方法Info
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の技術分野】本発明はテープ状酸化物超電導線
材、特に、超電導線材の周囲に拘束力を有する補強用の
金属被覆を形成したテープ状酸化物超電導線材の製造方
法に関する。
材、特に、超電導線材の周囲に拘束力を有する補強用の
金属被覆を形成したテープ状酸化物超電導線材の製造方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のテープ状酸化物超電導線材は、銀
等の金属製のパイプに超電導特性を示す粉末材料、例え
ば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ系、あるいはＴｌ−Ｂａ／Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系等を充填し、この金属管を減面塑性加工した後に圧
延してテープ状の形態に成型し、さらに８００〜９００
℃の酸素雰囲気中で焼結熱処理を施して形成される。
等の金属製のパイプに超電導特性を示す粉末材料、例え
ば、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系，Ｂｉ−Ｐｂ−Ｓｒ−Ｃａ−
Ｃｕ−Ｏ系、あるいはＴｌ−Ｂａ／Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−
Ｏ系等を充填し、この金属管を減面塑性加工した後に圧
延してテープ状の形態に成型し、さらに８００〜９００
℃の酸素雰囲気中で焼結熱処理を施して形成される。
【０００３】上記のような構成により形成されたテープ
状酸化物超電導線材の、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の超電導
体を有するものは、液体窒素温度７７Ｋで零磁場の条件
下において３０００〜４０００Ａ／cm2 、また、Ｔｌ−
Ｂａ／Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の超電導体を有するもの
は、同条件下において１００００〜１５０００Ａ／cm2
の臨界電流密度（Ｊｃ）特性を示す。
状酸化物超電導線材の、Ｙ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ系の超電導
体を有するものは、液体窒素温度７７Ｋで零磁場の条件
下において３０００〜４０００Ａ／cm2 、また、Ｔｌ−
Ｂａ／Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ系の超電導体を有するもの
は、同条件下において１００００〜１５０００Ａ／cm2
の臨界電流密度（Ｊｃ）特性を示す。
【０００４】図５は上記の構成によるテープ状酸化物超
電導線材の長手方向に対して加えられる機械的な曲げに
よるＪｃ特性の変化を示し、テープ厚ｔに対する線材の
長手方向に生じる曲げ半径Ｒの割合（ｔ／２Ｒ）によっ
て求められる曲げ歪量ε（＝ｔ／２Ｒ×１００％）を横
軸にとり、ε＝０のときのＪｃを基にしてテープ状酸化
物超電導線材に曲げを加えて曲げ歪量εを変化させたと
きのＪｃの低下の割合〔Ｊｃ（ε）／Ｊｃ（ε＝０）〕
を縦軸に取っている。
電導線材の長手方向に対して加えられる機械的な曲げに
よるＪｃ特性の変化を示し、テープ厚ｔに対する線材の
長手方向に生じる曲げ半径Ｒの割合（ｔ／２Ｒ）によっ
て求められる曲げ歪量ε（＝ｔ／２Ｒ×１００％）を横
軸にとり、ε＝０のときのＪｃを基にしてテープ状酸化
物超電導線材に曲げを加えて曲げ歪量εを変化させたと
きのＪｃの低下の割合〔Ｊｃ（ε）／Ｊｃ（ε＝０）〕
を縦軸に取っている。
【０００５】Ｊｃ特性の比較の対象となるテープ状酸化
物超電導線材はテープ厚０．２mmを有するもので、機械
的な曲げを加えた後に熱処理を施してからＪｃを測定し
たものが示されている。両者に共通して曲げ歪量が０．
２％程度からＪｃが低下する傾向が見られ、また、前者
については曲げ歪量約０．７％で約２５％、後者につい
ては曲げ歪量０．６％で約６０％のＪｃの低下が見られ
る。
物超電導線材はテープ厚０．２mmを有するもので、機械
的な曲げを加えた後に熱処理を施してからＪｃを測定し
たものが示されている。両者に共通して曲げ歪量が０．
２％程度からＪｃが低下する傾向が見られ、また、前者
については曲げ歪量約０．７％で約２５％、後者につい
ては曲げ歪量０．６％で約６０％のＪｃの低下が見られ
る。
【０００６】以上述べた、従来のテープ状酸化物超電導
線材によって得ることのできるＪｃは１０4 Ａ／cm2 程
であり、実用上必要とされる１０5 〜１０6 Ａ／cm2 の
Ｊｃ特性を得るには超電導体の結合性の弱さを改善し、
構造を緻密にすることが重要とされる。
線材によって得ることのできるＪｃは１０4 Ａ／cm2 程
であり、実用上必要とされる１０5 〜１０6 Ａ／cm2 の
Ｊｃ特性を得るには超電導体の結合性の弱さを改善し、
構造を緻密にすることが重要とされる。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】しかし、従来のテープ状酸化
物超電導線材によると、外層の安定化材が超電導材の焼
結温度において機械的強度が低下して超電導材層を拘束
する力が減少するので、超電導体の結合性を十分に高め
ることができない。また、機械的な曲げによって曲げ歪
量が増加すると線材内部に形成された超電導体に曲げ応
力が発生し、曲げ方向の外側部分に引張り応力が作用す
るので、超電導体にクラックを生じて臨界電流値を著し
く低下させ、さらにコイルから生じる磁界の作用によっ
てＪｃが大きく低下するという問題がある。
物超電導線材によると、外層の安定化材が超電導材の焼
結温度において機械的強度が低下して超電導材層を拘束
する力が減少するので、超電導体の結合性を十分に高め
ることができない。また、機械的な曲げによって曲げ歪
量が増加すると線材内部に形成された超電導体に曲げ応
力が発生し、曲げ方向の外側部分に引張り応力が作用す
るので、超電導体にクラックを生じて臨界電流値を著し
く低下させ、さらにコイルから生じる磁界の作用によっ
てＪｃが大きく低下するという問題がある。
【０００８】従って、本発明の目的は酸化物超電導体の
構造を緻密にし、超電導体が機械的な曲げによるクラッ
クを生じないようにしたテープ状酸化物超電導線材を容
易に得ることのできる方法を提供することにある。
構造を緻密にし、超電導体が機械的な曲げによるクラッ
クを生じないようにしたテープ状酸化物超電導線材を容
易に得ることのできる方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、安定化
材のパイプに粉末状の酸化物超電導材料を充填して得た
構造物を圧延してテープ状に成型し、さらに酸素雰囲気
中で焼結熱処理を施すテープ状酸化物超電導線材の製造
方法において、前記構造物を長手方向に所定幅のスリッ
トを有する補強材のパイプ内に挿入して圧延し、前記補
強材のパイプを前記構造物の表面に圧着して一体化させ
ることを特徴とするテープ状酸化物超電導線材の製造方
法にある。
材のパイプに粉末状の酸化物超電導材料を充填して得た
構造物を圧延してテープ状に成型し、さらに酸素雰囲気
中で焼結熱処理を施すテープ状酸化物超電導線材の製造
方法において、前記構造物を長手方向に所定幅のスリッ
トを有する補強材のパイプ内に挿入して圧延し、前記補
強材のパイプを前記構造物の表面に圧着して一体化させ
ることを特徴とするテープ状酸化物超電導線材の製造方
法にある。
【００１０】このような方法であれば、超電導体を被覆
する安定化材層の外周に補強層が複合されるので、焼結
熱処理時の高温状態においても内部の超電導材料が所定
の強度で拘束される。従って、超電導体の構造が緻密に
なる。また、機械的な曲げにより発生した補強層表面の
引張り応力が安定化材層および超電導体に長手方向への
圧縮応力として作用するので、クラックの発生を防止す
ることができる。
する安定化材層の外周に補強層が複合されるので、焼結
熱処理時の高温状態においても内部の超電導材料が所定
の強度で拘束される。従って、超電導体の構造が緻密に
なる。また、機械的な曲げにより発生した補強層表面の
引張り応力が安定化材層および超電導体に長手方向への
圧縮応力として作用するので、クラックの発生を防止す
ることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明のテープ状酸化物超
電導線材の製造方法を添付図面を基に説明する。
電導線材の製造方法を添付図面を基に説明する。
【００１２】図１は本発明の一つの実施形態を示し、図
２にその製造過程のフローチャートを示す。
２にその製造過程のフローチャートを示す。
【００１３】外径６．０mmの安定化材３となる銀製の管
中に、例えば、超電導体２となるＴｌ2.0 Ｂａ1.6 Ｓｒ
0.4 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 組成の超電導粉末を充填し、スウ
ェージイングによって減面塑性加工を施して２．８mmに
減径する。次に、外径３．２mmで外周に１．５mm幅のス
リットを長手方向に形成した補強材４となる耐酸化性の
ＳＵＳ管の中に減径された構造物を挿入して複合体化し
て圧延し、安定化材３を含む超電導複合体の厚さが０．
１mmのテープ状となるように加工し、さらに酸素雰囲気
中において約８６０℃で２時間の焼結熱処理を行ってテ
ープ状酸化物超電導線材を形成する。
中に、例えば、超電導体２となるＴｌ2.0 Ｂａ1.6 Ｓｒ
0.4 Ｃａ2 Ｃｕ3 Ｏx 組成の超電導粉末を充填し、スウ
ェージイングによって減面塑性加工を施して２．８mmに
減径する。次に、外径３．２mmで外周に１．５mm幅のス
リットを長手方向に形成した補強材４となる耐酸化性の
ＳＵＳ管の中に減径された構造物を挿入して複合体化し
て圧延し、安定化材３を含む超電導複合体の厚さが０．
１mmのテープ状となるように加工し、さらに酸素雰囲気
中において約８６０℃で２時間の焼結熱処理を行ってテ
ープ状酸化物超電導線材を形成する。
【００１４】得られたテープ上酸化物超電導線材は、ク
ラッド状に形成された補強材４が焼結熱処理時の高温状
態で超電導性材料を拘束して結晶間の結合性を密に保つ
強度を有するので、緻密な酸化物超電導体２が形成され
る。
ラッド状に形成された補強材４が焼結熱処理時の高温状
態で超電導性材料を拘束して結晶間の結合性を密に保つ
強度を有するので、緻密な酸化物超電導体２が形成され
る。
【００１５】この実施の形態によると、補強材層４が片
側にのみ位置する構造になっているので、補強材４を外
側とする曲げに対して、補強材４の内側に位置する超電
導体２には、その長手方向に対する圧縮応力のみが作用
し、クラックの発生を抑制する。
側にのみ位置する構造になっているので、補強材４を外
側とする曲げに対して、補強材４の内側に位置する超電
導体２には、その長手方向に対する圧縮応力のみが作用
し、クラックの発生を抑制する。
【００１６】このように形成されたテープ状酸化物超電
導線材（厚さ０．１mm）と、従来の銀被覆だけを施した
線材（厚さ０．１mm）を液体窒素温度（７７Ｋ）で零磁
界および０．５テスラの臨界磁界の条件下で、Ｊｃを測
定した結果を表１に示す。なお、Ｊｃは１μＶの電圧発
生時における電流値を超電導体の断面積で割った値を基
準にしている。
導線材（厚さ０．１mm）と、従来の銀被覆だけを施した
線材（厚さ０．１mm）を液体窒素温度（７７Ｋ）で零磁
界および０．５テスラの臨界磁界の条件下で、Ｊｃを測
定した結果を表１に示す。なお、Ｊｃは１μＶの電圧発
生時における電流値を超電導体の断面積で割った値を基
準にしている。
【００１７】
【表１】
【００１８】表１に示したように、本発明によるテープ
状酸化物超電導線材は零磁界におけるＪｃが従来の線材
と比較して２倍以上、０．５テスラの臨界磁界中におけ
るＪｃで約３倍以上の優れたＪｃ特性を示す。
状酸化物超電導線材は零磁界におけるＪｃが従来の線材
と比較して２倍以上、０．５テスラの臨界磁界中におけ
るＪｃで約３倍以上の優れたＪｃ特性を示す。
【００１９】また、図３に示すように、基板面１０に置
かれた支持部材１１、１２にテープ状酸化物超電導線材
１を載置し、上方より押し型５によって外力を加える曲
げ試験を行い、発生した曲げ歪量のときのＪｃを両者の
歪量が零の状態で得られるＪｃに基づいて比較した結果
を表２に示す。
かれた支持部材１１、１２にテープ状酸化物超電導線材
１を載置し、上方より押し型５によって外力を加える曲
げ試験を行い、発生した曲げ歪量のときのＪｃを両者の
歪量が零の状態で得られるＪｃに基づいて比較した結果
を表２に示す。
【００２０】
【表２】
【００２１】表２に示したように、従来の銀被覆を施し
ただけの線材は歪量０．４％においてはじめてＪｃが低
下するが、本発明による線材は歪量２．０％においてＪ
ｃの低下が見られることから、従来線材の約５倍の曲げ
歪量に対する良好な超電導特性を示すことがわかる。
ただけの線材は歪量０．４％においてはじめてＪｃが低
下するが、本発明による線材は歪量２．０％においてＪ
ｃの低下が見られることから、従来線材の約５倍の曲げ
歪量に対する良好な超電導特性を示すことがわかる。
【００２２】図４は、本発明の別の実施形態を示すもの
で、補強材４を、例えば、耐酸化性ＳＵＳ管を安定化材
３により被覆された超電導体２を有する線材の３面のみ
を被覆するようにクラッド状に形成して複合化した以外
は前の実施形態と同様である。この形態では、酸化物超
電導体粉末を充填した銀管を前の実施形態と同様にして
外径２．８mmに減径し、その構造物を３．０mm幅のスリ
ットを長手方向に形成したＳＵＳ管（外径３．５mm、内
径３．０mm）の中に挿入して圧延して外周の３面に補強
材４をクラッドし、前記の実施形態と同様に処理したも
のである。
で、補強材４を、例えば、耐酸化性ＳＵＳ管を安定化材
３により被覆された超電導体２を有する線材の３面のみ
を被覆するようにクラッド状に形成して複合化した以外
は前の実施形態と同様である。この形態では、酸化物超
電導体粉末を充填した銀管を前の実施形態と同様にして
外径２．８mmに減径し、その構造物を３．０mm幅のスリ
ットを長手方向に形成したＳＵＳ管（外径３．５mm、内
径３．０mm）の中に挿入して圧延して外周の３面に補強
材４をクラッドし、前記の実施形態と同様に処理したも
のである。
【００２３】超電導体の外周を被覆する金属管は銀に限
らず、金等でもよく、補強材についても耐高温性で超電
導体を十分拘束する強度を有する材料、例えば、Ｎｉを
使用することによっても同様の効果を得ることができ
る。
らず、金等でもよく、補強材についても耐高温性で超電
導体を十分拘束する強度を有する材料、例えば、Ｎｉを
使用することによっても同様の効果を得ることができ
る。
【００２４】さらに、芯線となる超電導体を多芯化して
も良い。
も良い。
【００２５】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によると、安
定化材層に補強材層を圧着し、一体化したものを焼結熱
処理するするようにしたため、超電導体の構造が緻密化
によってＪｃ特性が改善され、超電導体が機械的な曲げ
によるクラックを生じないテープ状酸化物超電導線材を
容易に得ることができる。
定化材層に補強材層を圧着し、一体化したものを焼結熱
処理するするようにしたため、超電導体の構造が緻密化
によってＪｃ特性が改善され、超電導体が機械的な曲げ
によるクラックを生じないテープ状酸化物超電導線材を
容易に得ることができる。
【図１】本発明により製造されたテープ状酸化物超電導
線材の一つの実施形態を示す断面図である。
線材の一つの実施形態を示す断面図である。
【図２】本発明に係る製造方法の一つの実施形態の製造
過程を示すフローチャートである。
過程を示すフローチャートである。
【図３】テープ状酸化物超電導線材の曲げ試験を示す説
明図である。
明図である。
【図４】本発明に係る製造方法によって製造された線材
の別の実施形態を示す断面図である。
の別の実施形態を示す断面図である。
【図５】従来のテープ状酸化物超電導線材の曲げ特性を
示すグラフである。
示すグラフである。
１ テープ状酸化物超電導線材 ２ 超電導体 ３ 安定化材 ４ 補強材 ５ 押し型 １０ 基礎面 １１、１２ 支持部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野本 明 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電 線株式会社 アドバンスリサーチセンタ 内 (56)参考文献 特開 昭63−271813（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−94014（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01B 12/00 - 13/00
Claims (1)
- 【請求項１】安定化材のパイプに粉末状の酸化物超電導
材料を充填して得た構造物を圧延してテープ状に成型
し、さらに酸素雰囲気中で焼結熱処理を施すテープ状酸
化物超電導線材の製造方法において、前記構造物を長手
方向に所定幅のスリットを有する補強材のパイプ内に挿
入して圧延し、前記補強材のパイプを前記構造物の表面
に圧着して一体化させることを特徴とするテープ状酸化
物超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32705091A JP3185291B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | テープ状酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32705091A JP3185291B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | テープ状酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05144330A JPH05144330A (ja) | 1993-06-11 |
| JP3185291B2 true JP3185291B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=18194750
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32705091A Expired - Fee Related JP3185291B2 (ja) | 1991-11-15 | 1991-11-15 | テープ状酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3185291B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1995012899A1 (en) * | 1993-11-03 | 1995-05-11 | Industrial Research Limited | Preparation of htsc conductors by deformation-induced texturing of superconductors without slip system |
| JP5512175B2 (ja) * | 2009-06-22 | 2014-06-04 | 株式会社東芝 | 補強高温超電導線およびそれを巻線した高温超電導コイル |
-
1991
- 1991-11-15 JP JP32705091A patent/JP3185291B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05144330A (ja) | 1993-06-11 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |