JP3464423B2 - アルミニウム安定化超電導線の製造方法 - Google Patents
アルミニウム安定化超電導線の製造方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱的電気的安定性
に優れ、かつマグネットなどに使用したときに発生する
電磁力により変形することのない、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、生産性良く製造
する方法に関する。
に優れ、かつマグネットなどに使用したときに発生する
電磁力により変形することのない、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、生産性良く製造
する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超電導線は、銅または銅合金マトリック
ス中にＮｂ−Ｔｉ合金などの超電導フィラメントを埋込
み、その外周に、通常、安定化材として銅を被覆するこ
とにより構成されている。
ス中にＮｂ−Ｔｉ合金などの超電導フィラメントを埋込
み、その外周に、通常、安定化材として銅を被覆するこ
とにより構成されている。
【０００３】近年、熱的電気的安定性の指標となる残留
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）が銅より遙かに大きい高純度アルミ
ニウムを安定化材として用いたアルミニウム安定化超電
導線が開発された。
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）が銅より遙かに大きい高純度アルミ
ニウムを安定化材として用いたアルミニウム安定化超電
導線が開発された。
【０００４】このアルミニウム安定化超電導線は、アル
ミニウムの比重が銅の約１／３と軽いため、マグネット
などの軽量化を図ることができ、また、アルミニウムは
銅より素粒子透過性に優れているため、高エネルギー物
理学分野で多用されている素粒子検出用マグネットに有
利に用いることが出来る。
ミニウムの比重が銅の約１／３と軽いため、マグネット
などの軽量化を図ることができ、また、アルミニウムは
銅より素粒子透過性に優れているため、高エネルギー物
理学分野で多用されている素粒子検出用マグネットに有
利に用いることが出来る。
【０００５】そして、このようなアルミニウム安定化超
電導線は、単芯超電導線または多芯超電導撚線などの超
電導線の周囲に、アルミニウムを誘導加熱または摩擦発
熱などにより、３５０℃〜５５０℃程度の温度に急速加
熱して押出被覆する方法により製造されている。
電導線は、単芯超電導線または多芯超電導撚線などの超
電導線の周囲に、アルミニウムを誘導加熱または摩擦発
熱などにより、３５０℃〜５５０℃程度の温度に急速加
熱して押出被覆する方法により製造されている。
【０００６】ところで、大型マグネットなどでは、超電
導線に多大な電磁力が加わるため、高純度アルミニウム
を用いたアルミニウム安定化超電導線は、電磁力により
変形してしまう恐れがある。ここで、アルミニウム安定
化超電導線を冷間加工してアルミニウム安定化材を加工
硬化させることが考えられるが、高純度アルミニウム安
定化材は、冷間加工しても機械的強度の顕著な向上は望
めない。
導線に多大な電磁力が加わるため、高純度アルミニウム
を用いたアルミニウム安定化超電導線は、電磁力により
変形してしまう恐れがある。ここで、アルミニウム安定
化超電導線を冷間加工してアルミニウム安定化材を加工
硬化させることが考えられるが、高純度アルミニウム安
定化材は、冷間加工しても機械的強度の顕著な向上は望
めない。
【０００７】このようなことから、安定化材を、高純度
アルミニウムに代わってアルミニウム合金で構成する方
法が検討されるようになった。
アルミニウムに代わってアルミニウム合金で構成する方
法が検討されるようになった。
【０００８】しかし、アルミニウム合金の中では、Ｃ
ｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇなどの固溶型合金元素を添加した
固溶型アルミニウム合金は、アルミニウム原子の配列格
子を固溶元素により歪ませて強化させるものであるた
め、高強度を得るには合金元素を多量に固溶させる必要
がある。しかし、固溶元素の多量の添加は、導電性を著
しく低下させるので、高強度と高導電性の両立は非常に
困難である。
ｕ、Ｚｎ、Ｓｉ、Ｍｇなどの固溶型合金元素を添加した
固溶型アルミニウム合金は、アルミニウム原子の配列格
子を固溶元素により歪ませて強化させるものであるた
め、高強度を得るには合金元素を多量に固溶させる必要
がある。しかし、固溶元素の多量の添加は、導電性を著
しく低下させるので、高強度と高導電性の両立は非常に
困難である。
【０００９】一方、Ｎｉを添加した析出型アルミニウム
合金は、アルミニウムに対するＮｉの固溶限が極めて小
さいため、添加したＮｉの殆どが凝固時にＡｌと金属間
化合物を形成し、初晶として析出して強度向上に寄与す
るが、残りの極く少量は過飽和に固溶して導電性を著し
く低下させてしまう。
合金は、アルミニウムに対するＮｉの固溶限が極めて小
さいため、添加したＮｉの殆どが凝固時にＡｌと金属間
化合物を形成し、初晶として析出して強度向上に寄与す
るが、残りの極く少量は過飽和に固溶して導電性を著し
く低下させてしまう。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】このような過飽和固溶
元素を時効析出させる方法として、熱間押出被覆時の押
出速度を遅くし、押出機内における熱履歴により時効析
出させる方法があるが、生産性が悪く、実用的でない。
また、低速押出における熱履歴により、Ｎｂ−Ｔｉフィ
ラメント中のα−Ｔｉ析出物や導入転位が消失して、磁
束ピンニング効果が損なわれ、マグネット特性が低下す
るという問題がある。
元素を時効析出させる方法として、熱間押出被覆時の押
出速度を遅くし、押出機内における熱履歴により時効析
出させる方法があるが、生産性が悪く、実用的でない。
また、低速押出における熱履歴により、Ｎｂ−Ｔｉフィ
ラメント中のα−Ｔｉ析出物や導入転位が消失して、磁
束ピンニング効果が損なわれ、マグネット特性が低下す
るという問題がある。
【００１１】また、押出被覆後に時効熱処理する方法も
あるが、やはりα−Ｔｉ析出物や導入転位が消失して、
マグネット特性が低下するという問題がある。
あるが、やはりα−Ｔｉ析出物や導入転位が消失して、
マグネット特性が低下するという問題がある。
【００１２】このようなことから、本発明者等は、析出
型アルミニウム合金を用いたアルミニウム安定化材の導
電性を、生産性およびマグネット特性を低下させること
なく高める方法について研究し、析出型アルミニウム合
金に所定の時効熱処理を施したのち押出被覆することに
より、安定化材の導電性を改善し得ることを見出し、更
に研究を重ね、本発明を完成させるに至った。
型アルミニウム合金を用いたアルミニウム安定化材の導
電性を、生産性およびマグネット特性を低下させること
なく高める方法について研究し、析出型アルミニウム合
金に所定の時効熱処理を施したのち押出被覆することに
より、安定化材の導電性を改善し得ることを見出し、更
に研究を重ね、本発明を完成させるに至った。
【００１３】従って、本発明は、熱的電気的安定性に優
れ、かつマグネットなどに使用したときに発生する電磁
力により変形することにない、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、生産性良く製造する
方法を提供することを目的とする。
れ、かつマグネットなどに使用したときに発生する電磁
力により変形することにない、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、生産性良く製造する
方法を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明によると、銅また
は銅合金マトリックス中に超電導フィラメントが埋設さ
れた超電導線の外周の全体または一部に、析出型アルミ
ニウム合金からなる安定化材を熱間押出被覆する工程を
具備するアルミニウム安定化超電導線の製造方法におい
て、前記析出型アルミニウム合金は、１００〜２５００
０ｐｐｍのＮｉを含有するＡｌ−Ｎｉ合金であり、前記
熱間押出被覆工程の前に、前記析出型アルミニウム合金
からなる安定化材に、２５０℃〜５００℃の温度で、１
０分間以上加熱する時効熱処理を施すことを特徴とする
アルミニウム安定化超電導線の製造方法が提供される。
は銅合金マトリックス中に超電導フィラメントが埋設さ
れた超電導線の外周の全体または一部に、析出型アルミ
ニウム合金からなる安定化材を熱間押出被覆する工程を
具備するアルミニウム安定化超電導線の製造方法におい
て、前記析出型アルミニウム合金は、１００〜２５００
０ｐｐｍのＮｉを含有するＡｌ−Ｎｉ合金であり、前記
熱間押出被覆工程の前に、前記析出型アルミニウム合金
からなる安定化材に、２５０℃〜５００℃の温度で、１
０分間以上加熱する時効熱処理を施すことを特徴とする
アルミニウム安定化超電導線の製造方法が提供される。
【００１５】本発明の方法によると、アルミニウム安定
化超電導線の安定化材となるアルミニウムに析出型Ａｌ
−Ｎｉ合金を用い、この析出型Ａｌ−Ｎｉ合金に時効熱
処理を施して過飽和Ｎｉを充分に析出させたのち、超電
導線材の周囲に熱間押出被覆を施しているので、特性に
優れたＡｌ安定化超電導線を、生産性を害することなく
製造することが可能である。
化超電導線の安定化材となるアルミニウムに析出型Ａｌ
−Ｎｉ合金を用い、この析出型Ａｌ−Ｎｉ合金に時効熱
処理を施して過飽和Ｎｉを充分に析出させたのち、超電
導線材の周囲に熱間押出被覆を施しているので、特性に
優れたＡｌ安定化超電導線を、生産性を害することなく
製造することが可能である。
【００１６】なお、上述の析出型Ａｌ合金は、超電導線
の外周全体に被覆されても、一部に被覆されても、本発
明においては同様に有効である。
の外周全体に被覆されても、一部に被覆されても、本発
明においては同様に有効である。
【００１７】本発明において、超電導線とは、銅または
銅合金パイプ内にＮｂ−Ｔｉ合金棒を挿入して複合ビレ
ットとし、この複合ビレットを熱間押出しして、銅パイ
プとＮｂ−Ｔｉ合金棒とを一体化し、次いで圧延、伸線
などの伸延加工を施して得られる単芯超電導線、この超
電導線の多数本を銅または銅合金パイプ内に充填して複
合ビレットとし、これを前述と同様に加工して得られる
多芯超電導線、この多芯超電導線の多数本を撚合わせた
多芯超電導撚線、上述の単芯超電導線、多芯超電導線、
多芯超電導撚線などの周囲に高純度Ａｌ安定化材を被覆
したＡｌ安定化超電導線などを含むものである。
銅合金パイプ内にＮｂ−Ｔｉ合金棒を挿入して複合ビレ
ットとし、この複合ビレットを熱間押出しして、銅パイ
プとＮｂ−Ｔｉ合金棒とを一体化し、次いで圧延、伸線
などの伸延加工を施して得られる単芯超電導線、この超
電導線の多数本を銅または銅合金パイプ内に充填して複
合ビレットとし、これを前述と同様に加工して得られる
多芯超電導線、この多芯超電導線の多数本を撚合わせた
多芯超電導撚線、上述の単芯超電導線、多芯超電導線、
多芯超電導撚線などの周囲に高純度Ａｌ安定化材を被覆
したＡｌ安定化超電導線などを含むものである。
【００１８】本発明において、析出型アルミニウム合金
の添加元素をＮｉとした理由は、Ｎｉはアルミニウムに
対する固溶限が極めて小さく、時効熱処理によりその殆
どを析出させることが可能であるからである。
の添加元素をＮｉとした理由は、Ｎｉはアルミニウムに
対する固溶限が極めて小さく、時効熱処理によりその殆
どを析出させることが可能であるからである。
【００１９】また、Ｎｉの添加量を１００〜２５０００
ｐｐｍとした理由は、１００ｐｐｍ未満では添加量が少
なすぎて機械的強度の顕著な向上が得られず、一方、２
５０００ｐｐｍを越えると、析出物による残留抵抗比の
低下が顕著となり、時効熱処理をしても残留抵抗比の顕
著な向上が得られないからである。
ｐｐｍとした理由は、１００ｐｐｍ未満では添加量が少
なすぎて機械的強度の顕著な向上が得られず、一方、２
５０００ｐｐｍを越えると、析出物による残留抵抗比の
低下が顕著となり、時効熱処理をしても残留抵抗比の顕
著な向上が得られないからである。
【００２０】一方、析出型アルミニウム合金の時効熱処
理を、２５０℃〜５００℃に限定した理由は、２５０℃
未満では拡散速度が遅く、過飽和Ｎｉの析出に長時間を
要するため生産性が低下し、また、５００℃を超えると
時効熱処理中にＮｉが多量に固溶し、この固溶元素は熱
間押出被覆後も固溶量が多く、その結果導電性が低下し
て高い残留抵抗比が得られないためである。
理を、２５０℃〜５００℃に限定した理由は、２５０℃
未満では拡散速度が遅く、過飽和Ｎｉの析出に長時間を
要するため生産性が低下し、また、５００℃を超えると
時効熱処理中にＮｉが多量に固溶し、この固溶元素は熱
間押出被覆後も固溶量が多く、その結果導電性が低下し
て高い残留抵抗比が得られないためである。
【００２１】好ましい時効熱処理の温度は、２５０℃以
上、［押出温度＋５０］℃以下であり、より好ましく
は、３００℃〜４５０℃である。
上、［押出温度＋５０］℃以下であり、より好ましく
は、３００℃〜４５０℃である。
【００２２】また、時効熱処理の時間を１０分間以上に
限定した理由は、１０分間未満では、過飽和Ｎｉの析出
が充分に行われず、高い残留抵抗比が得られないためで
ある。特性の観点からは、時効熱処理時間に上限制約は
ないが、生産性との兼ね合いから、好ましい時効熱処理
の時間は、３０分間〜２５０時間である。
限定した理由は、１０分間未満では、過飽和Ｎｉの析出
が充分に行われず、高い残留抵抗比が得られないためで
ある。特性の観点からは、時効熱処理時間に上限制約は
ないが、生産性との兼ね合いから、好ましい時効熱処理
の時間は、３０分間〜２５０時間である。
【００２３】本発明では、析出型合金元素としてＮｉが
用いられるが、Ｎｉと同様、アルミニウムに対する固溶
限が小さく、かつ凝固時にアルミニウムとの金属間化合
物を形成するＣｅやＳｂを添加した析出型アルミニウム
合金でも、それら元素の添加量を調整すれば、本発明と
類似の効果を得ることが出来る。
用いられるが、Ｎｉと同様、アルミニウムに対する固溶
限が小さく、かつ凝固時にアルミニウムとの金属間化合
物を形成するＣｅやＳｂを添加した析出型アルミニウム
合金でも、それら元素の添加量を調整すれば、本発明と
類似の効果を得ることが出来る。
【００２４】また、析出型合金元素の他に、結晶粒度の
調整、電位などの調整、機械的強度の向上、成形加工性
の向上などを目的として、アルミニウムに対する電気抵
抗増加率が小さいＡｇ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃ
ｕ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎの中か
ら選ばれる１〜数元素を、残留抵抗比を大きく低下させ
ない範囲で微量添加しても良い。この際、これら元素の
添加量は、Ａｌ安定化材の機械的強度と残留抵抗比のバ
ランスが良好に保持されるように制御する必要がある。
調整、電位などの調整、機械的強度の向上、成形加工性
の向上などを目的として、アルミニウムに対する電気抵
抗増加率が小さいＡｇ、Ａｓ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃ
ｕ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎの中か
ら選ばれる１〜数元素を、残留抵抗比を大きく低下させ
ない範囲で微量添加しても良い。この際、これら元素の
添加量は、Ａｌ安定化材の機械的強度と残留抵抗比のバ
ランスが良好に保持されるように制御する必要がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明により製造される
Ａｌ安定化超電導線について、図を参照して具体的に説
明する。
Ａｌ安定化超電導線について、図を参照して具体的に説
明する。
【００２６】図１（ａ）に示すＡｌ安定化超電導線は、
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１に時効熱処理後の析
出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆したものである。
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導線１１に時効熱処理後の析
出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆したものである。
【００２７】図１（ｂ）に示すＡｌ安定化超電導線は、
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆したものであ
る。
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆したものであ
る。
【００２８】図１（ｃ）に示すＡｌ安定化超電導線は、
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超導電線１１に高純度（９９．９
９９ｗｔ％：５Ｎ）Ａｌ１４を押出被覆したものを複数
撚合わせ、その上に時効熱処理後の析出型Ａｌ合金安定
化材１３を押出被覆したものである。
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超導電線１１に高純度（９９．９
９９ｗｔ％：５Ｎ）Ａｌ１４を押出被覆したものを複数
撚合わせ、その上に時効熱処理後の析出型Ａｌ合金安定
化材１３を押出被覆したものである。
【００２９】図１（ｄ）に示すＡｌ安定化超電導線は、
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に高純度（５Ｎ）
Ａｌ安定化材１４を押出被覆し、その上に時効熱処理後
の析出型Ａｌ合金１３を押出被覆したものである。
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に高純度（５Ｎ）
Ａｌ安定化材１４を押出被覆し、その上に時効熱処理後
の析出型Ａｌ合金１３を押出被覆したものである。
【００３０】図１（ｅ）に示すＡｌ安定化超電導線は、
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆し、その上に高
純度（５Ｎ）Ａｌ安定化材１４を押出被覆したものであ
る。
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆し、その上に高
純度（５Ｎ）Ａｌ安定化材１４を押出被覆したものであ
る。
【００３１】図１（ｆ）に示すＡｌ安定化超電導線は、
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆し、押出被覆後
の一辺に高純度（５Ｎ）Ａｌ安定化材１４を半田付けし
たものである。
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆し、押出被覆後
の一辺に高純度（５Ｎ）Ａｌ安定化材１４を半田付けし
たものである。
【００３２】図１（ｇ）に示すＡｌ安定化超電導線は、
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆し、これを断面
略コの字状の銅安定化材１５内に配置して半田付けし、
開放部に板状の銅安定化材１６を半田付けしたものであ
る。
多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線１２に時効熱処理後の
析出型Ａｌ合金安定化材１３を押出被覆し、これを断面
略コの字状の銅安定化材１５内に配置して半田付けし、
開放部に板状の銅安定化材１６を半田付けしたものであ
る。
【００３３】実施例
以下に、本発明の種々の実施例を示し、本発明について
より詳細に説明する。
より詳細に説明する。
【００３４】（実施例１）銅マトリックス中にＮｂＴｉ
合金線材を埋め込んだ単芯超電導線を無酸素銅製パイプ
（外径２２０ｍｍ，内径２００ｍｍ）内に３１３本充填
して複合ビレットとし、次いで、この複合ビレットに熱
間押出加工および伸線加工を施して、外径０．６ｍｍの
多芯Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線を作製した。
合金線材を埋め込んだ単芯超電導線を無酸素銅製パイプ
（外径２２０ｍｍ，内径２００ｍｍ）内に３１３本充填
して複合ビレットとし、次いで、この複合ビレットに熱
間押出加工および伸線加工を施して、外径０．６ｍｍの
多芯Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線を作製した。
【００３５】一方、高純度（５Ｎ）ＡｌにＮｉを１００
０ｐｐｍ含有させた析出型Ａｌ合金材を用意し、これを
本発明の範囲内の種々の条件で時効熱処理したのち、前
記多芯Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線の外周に４５０℃で押出
被覆して、外径２．４ｍｍのＡｌ被覆棒材を得た。
０ｐｐｍ含有させた析出型Ａｌ合金材を用意し、これを
本発明の範囲内の種々の条件で時効熱処理したのち、前
記多芯Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線の外周に４５０℃で押出
被覆して、外径２．４ｍｍのＡｌ被覆棒材を得た。
【００３６】次に、このＡｌ被覆棒材を外径２．１ｍｍ
に冷間伸線加工して、８種の図１（ａ）に示すアルミニ
ウム安定化超電導線を製造した。
に冷間伸線加工して、８種の図１（ａ）に示すアルミニ
ウム安定化超電導線を製造した。
【００３７】（実施例２）析出型Ａｌ−Ｎｉ合金として
高純度（５Ｎ）ＡｌにＮｉを１００ｐｐｍ含有させたＡ
ｌ−Ｎｉ合金を用い、これを本発明の範囲内の種々の条
件で時効熱処理したことを除いて、実施例１と同様にし
て、３種の図１（ａ）に示すアルミニウム安定化超電導
線を製造した。
高純度（５Ｎ）ＡｌにＮｉを１００ｐｐｍ含有させたＡ
ｌ−Ｎｉ合金を用い、これを本発明の範囲内の種々の条
件で時効熱処理したことを除いて、実施例１と同様にし
て、３種の図１（ａ）に示すアルミニウム安定化超電導
線を製造した。
【００３８】（実施例３）析出型Ａｌ−Ｎｉ合金として
高純度（５Ｎ）ＡｌにＮｉを２５０００ｐｐｍ含有させ
たＡｌ−Ｎｉ合金を用い、これを本発明の範囲内の種々
の条件で時効熱処理したことを除いて、実施例１と同様
にして、３種の図１（ａ）に示すアルミニウム安定化超
電導線を製造した。
高純度（５Ｎ）ＡｌにＮｉを２５０００ｐｐｍ含有させ
たＡｌ−Ｎｉ合金を用い、これを本発明の範囲内の種々
の条件で時効熱処理したことを除いて、実施例１と同様
にして、３種の図１（ａ）に示すアルミニウム安定化超
電導線を製造した。
【００３９】（比較例１）析出型Ａｌ合金材の時効熱処
理条件を本発明の範囲外で種々変化させたことを除い
て、実施例１と同様にして、１３種の図１（ａ）に示す
アルミニウム安定化超電導線を製造した。
理条件を本発明の範囲外で種々変化させたことを除い
て、実施例１と同様にして、１３種の図１（ａ）に示す
アルミニウム安定化超電導線を製造した。
【００４０】実施例１〜３および比較例１で製造した各
々の図１（ａ）に示すアルミニウム安定化超電導線につ
いて、残留抵抗比、４．２Ｋにおける０．２％耐力（機
械的強度）、臨界電流値（以下Ｉｃと略記する）、およ
びマグネット特性（クエンチ電流と最大発生磁界）を調
査した。その結果を下記表１に示す。
々の図１（ａ）に示すアルミニウム安定化超電導線につ
いて、残留抵抗比、４．２Ｋにおける０．２％耐力（機
械的強度）、臨界電流値（以下Ｉｃと略記する）、およ
びマグネット特性（クエンチ電流と最大発生磁界）を調
査した。その結果を下記表１に示す。
【００４１】なお、Ｉｃは、得られたアルミニウム安定
化超電導線から長さ１ｍの短尺線を切り取り、これに液
体Ｈｅ中（４．２Ｋ）にて５Ｔの磁場をかけた状態で電
流を流し、電流を徐々に増加させて抵抗が１０-13 Ωｍ
に達した時の電流値で表した。
化超電導線から長さ１ｍの短尺線を切り取り、これに液
体Ｈｅ中（４．２Ｋ）にて５Ｔの磁場をかけた状態で電
流を流し、電流を徐々に増加させて抵抗が１０-13 Ωｍ
に達した時の電流値で表した。
【００４２】クエンチ電流と最大発生磁界は、得られた
アルミニウム安定化超電導線を内径２０ｍｍ、外径１５
０ｍｍ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置いたホール素子により測定し
た。なお、マグネットは２７６Ａ通電した時に５Ｔの磁
界が発生するように設計した。
アルミニウム安定化超電導線を内径２０ｍｍ、外径１５
０ｍｍ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置いたホール素子により測定し
た。なお、マグネットは２７６Ａ通電した時に５Ｔの磁
界が発生するように設計した。
【００４３】
【表１】
【００４４】上記表１より明らかなように、本発明例の
アルミニウム安定化超電導線（No.１〜１４）は、いず
れも残留抵抗値、０．２％耐力、Ｉｃが高く、しかもク
エンチ電流が２７７Ａ以上、最大発生磁界が５Ｔを超え
る良好なマグネット特性（クエンチ電流と最大発生磁
界）を示した。
アルミニウム安定化超電導線（No.１〜１４）は、いず
れも残留抵抗値、０．２％耐力、Ｉｃが高く、しかもク
エンチ電流が２７７Ａ以上、最大発生磁界が５Ｔを超え
る良好なマグネット特性（クエンチ電流と最大発生磁
界）を示した。
【００４５】これに対し、比較例品のNo.１５は時効熱
処理を行わなかったため、No.１６，１７，２１，２３
は時効熱処理温度が低いため、No.１８は時効熱処理時
間が短すぎたため、いずれも過飽和固溶している不純物
元素が充分に析出出来なかった。
処理を行わなかったため、No.１６，１７，２１，２３
は時効熱処理温度が低いため、No.１８は時効熱処理時
間が短すぎたため、いずれも過飽和固溶している不純物
元素が充分に析出出来なかった。
【００４６】一方、No.１９，２０，２２，２４は時効
熱処理温度が高すぎたため、アルミニウム中への不純物
元素の固溶限界が大きく、固溶量が多くなってしまっ
た。また、No.２５はＮｉ析出量が少なすぎたため、残
留抵抗値は高いものの、機械的強度が低く、機械的な撹
乱によりクエンチしてしまった。
熱処理温度が高すぎたため、アルミニウム中への不純物
元素の固溶限界が大きく、固溶量が多くなってしまっ
た。また、No.２５はＮｉ析出量が少なすぎたため、残
留抵抗値は高いものの、機械的強度が低く、機械的な撹
乱によりクエンチしてしまった。
【００４７】No.２６と２７については、Ｎｉ添加量が
多いために金属間化合物量が多く、残留抵抗比が低すぎ
て、時効熱処理の効果が得られなかった。
多いために金属間化合物量が多く、残留抵抗比が低すぎ
て、時効熱処理の効果が得られなかった。
【００４８】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よると、アルミニウム安定化超電導線のアルミニウム安
定化材として、Ｎｉ添加量が１００〜２５０００ｐｐｍ
の析出型Ａｌ−Ｎｉ合金を用い、この析出型Ａｌ−Ｎｉ
合金を、所定の温度および時間、時効熱処理したのち、
超電導線に押出被覆しているので、熱的電気的安定性に
優れ、かつマグネットなどに使用したときに発生する電
磁力で変形しない、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、生産性良く製造することが可能
である。
よると、アルミニウム安定化超電導線のアルミニウム安
定化材として、Ｎｉ添加量が１００〜２５０００ｐｐｍ
の析出型Ａｌ−Ｎｉ合金を用い、この析出型Ａｌ−Ｎｉ
合金を、所定の温度および時間、時効熱処理したのち、
超電導線に押出被覆しているので、熱的電気的安定性に
優れ、かつマグネットなどに使用したときに発生する電
磁力で変形しない、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、生産性良く製造することが可能
である。
【００４９】従って、本発明の方法は、工業上顕著な効
果を奏する。
果を奏する。
【図１】本発明の方法により製造された種々のＡｌ安定
化超電導線を示す横断面図。
化超電導線を示す横断面図。
Claims (5)
- 【請求項１】銅または銅合金マトリックス中に超電導フ
ィラメントが埋設された超電導線の外周の全体または一
部に、析出型アルミニウム合金からなる安定化材を熱間
押出被覆する工程を具備するアルミニウム安定化超電導
線の製造方法において、前記析出型アルミニウム合金
は、１００〜２５０００ｐｐｍのＮｉを含有するＡｌ−
Ｎｉ合金であり、前記熱間押出被覆工程の前に、前記析
出型アルミニウム合金からなる安定化材に、２５０℃〜
５００℃の温度で、１０分間以上加熱する時効熱処理を
施すことを特徴とするアルミニウム安定化超電導線の製
造方法。 - 【請求項２】前記時効熱処理は、２５０℃以上、［押出
温度＋５０℃］以下の温度で行われることを特徴とする
請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】前記析出型アルミニウム合金は、 Ａｓ、
Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｍｇ、Ｐｂ、Ｓｃ、Ｓ
ｉ、Ｓｎ、およびＺｎからなる群から選ばれた少なくと
も１種を含有するＡｌ−Ｎｉ合金であることを特徴とす
る請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】前記超電導線は、銅または銅合金マトリッ
クス中に複数本の超電導フィラメントが埋設されてな
り、その外周に、高純度アルミニウムからなる安定化材
が被覆されていることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項５】前記熱間押出被覆工程の後に、前記安定化
材が被覆された超電導線の全周または１部に、高純度ア
ルミニウムまたは銅からなる安定化材を被覆する工程を
更に具備することを特徴とする請求項１に記載の方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26524999A JP3464423B2 (ja) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | アルミニウム安定化超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26828898 | 1998-09-22 | ||
| JP10-268288 | 1998-09-22 | ||
| JP26524999A JP3464423B2 (ja) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | アルミニウム安定化超電導線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000164053A JP2000164053A (ja) | 2000-06-16 |
| JP3464423B2 true JP3464423B2 (ja) | 2003-11-10 |
Family
ID=26546887
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26524999A Expired - Fee Related JP3464423B2 (ja) | 1998-09-22 | 1999-09-20 | アルミニウム安定化超電導線の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3464423B2 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1981039B1 (en) | 2006-01-16 | 2014-04-30 | Inter-University Research Institute Corporation National Institutes of Natural Sciences | Method for producing a composite superconductor |
| JP4936525B2 (ja) * | 2006-01-16 | 2012-05-23 | 大学共同利用機関法人自然科学研究機構 | 複合超電導体 |
| JP6090933B2 (ja) | 2011-09-06 | 2017-03-08 | 古河電気工業株式会社 | 複合超電導体及び複合超電導体の製造方法 |
| CN116741460B (zh) * | 2023-08-15 | 2023-11-10 | 西安聚能超导线材科技有限公司 | 一种超低铜比NbTi/Cu超导复合线材的制备方法 |
-
1999
- 1999-09-20 JP JP26524999A patent/JP3464423B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000164053A (ja) | 2000-06-16 |
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