JP4190802B2 - Ｓｎ−Ｔｉ複合体、その製造方法並びにそれを使用したＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部拡散法によるＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体に用いられるＳｎ−Ｔｉ線状体及び複合体、これらの製造方法並びにこれらを使用したＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超電導線材の製造方法として、Ｃｕマトリックス中央部にＳｎ基金属材を、その周囲にＮｂ基金属フィラメントを配置した複合体を加工後、熱処理して線材内部にＮｂ３Ｓｎ化合物を生成させる内部拡散法が知られている。
図１１及び図１２はそれぞれ、従来の内部拡散法によりＮｂ３Ｓｎ超電導線の製造に用いられる先駆体の横断面及び複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体を示す図である。
図１１において、１６は超電導線の先駆体であり、８はＣｕマトリックス、１５はＣｕマトリックス８の中央部に埋設されたＳｎ基金属材、７はＮｂ基金属フィラメントである。
図１２において、１７は複数本の先駆体１６を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１６は図１１に示した超電導線の先駆体、１０は複数本の先駆体１６の外周に設けられたＴａなどの障壁材、１１は障壁材の外周に設けられたＣｕからなる安定化材である。
図１２に示した超電導線の先駆体は、以下のように製造される。まず、Ｎｂ基金属フィラメントをＣｕマトリックス管に挿入し、ある径まで断面減少加工をして線状体を得る。この線状体を適当な長さに裁断し、Ｃｕマトリックス容器中に複数本充填する。ただし、中央部にはＣｕマトリックス棒又は複数のＣｕマトリックス線などのＣｕマトリックス材を配置する。容器中の空気を排除し、蓋を溶接して密封し、押出加工した後、中心のＣｕマトリックス材を機械的に穿孔する。この孔にＳｎ基金属材を挿入して、先駆体を得る。この先駆体を複数本組合せて、その周囲にＴａなどの障壁材、さらにその周囲にＣｕなどの安定化材を被覆し、断面減少加工する。最終径にまで断面減少加工した後ツイスト加工して超電導線の先駆体を得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように従来の内部拡散法における超電導線の先駆体は、Ｃｕマトリックス中にＮｂ基金属フィラメントとＳｎ基金属材とが埋設された構造を有する。さらに、超電導特性の１つである臨界電流密度（Ｊｃ）を少しでも向上させるために、Ｓｎ基金属材にＴｉを添加したＳｎ−Ｔｉ合金材を使用する方法（例えば、特開昭６２−１７４３５４号公報）が提案されており、Ｓｎ基金属材のみを使用したＮｂ３Ｓｎ超電導線に比べ超電導特性のより改善されたものが得られることが知られている。
しかし、ここで用いられるＳｎ−Ｔｉ合金材を製造するに際し、Ｓｎの融点２３２℃とＴｉの融点１６７０℃との間に大きな差があること、また高温においてＴｉの酸化が著しいことのために、通常の溶融鋳造では未融解Ｔｉ及びＴｉ酸化物が発生し、これらの合金中への混入により欠陥が生じるという問題があった。
【０００４】
また、特公平６−７６６２５号公報には、不活性ガス雰囲気下で、Ｓｎを６００〜１７５０℃に加熱溶融し、これにＳｎの０．３〜６．５質量％のＴｉを添加して、５００〜１７５０℃で、鋳鉄製又はステンレス製の鋳型に鋳造することにより、合金中の欠陥を減少させる方法が提案されている。
しかし、溶湯中にＴｉが不均一に分布するために、前記方法で得られたＳｎ−Ｔｉ合金材では、０．６％ものＴｉ含有量のばらつきがあり、合金中にＳｎ−Ｔｉ化合物が不均一に存在する（図１０参照）。その結果、Ｔｉ添加の効果が充分に発揮されず、超電導特性の１つである臨界電流密度の更なる向上が望めなかった。
【０００５】
本発明は、製造が容易であり、併せて臨界電流密度を向上させることが可能な超電導線の先駆体を得るための、Ｓｎ−Ｔｉ線状体及び複合体並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討した結果、最大粒子径が１０μｍ以下のＴｉ粉末及びＳｎを配合してなる線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入してなるＳｎ−Ｔｉ複合体を、超電導線の先駆体に用いることによって、超電導線の臨界電流密度を向上させることが可能であることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、最大粒子径が１０μｍ以下であるＴｉ粉末及びＳｎを配合してなるＳｎ−Ｔｉ線状体を、Ｓｎ基材に設けられた縦孔に挿入してなるＳｎ−Ｔｉ複合体である。
【０００７】
更に、本発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ複合体と、Ｎｂ基金属フィラメントとを、Ｃｕマトリックス中に、相互に接触しないように配置されたことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体である。
【０００８】
更に、本発明は、Ｓｎ粉末及び最大粒子径１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合して、混合粉末にする工程、前記混合粉末を、所望の形状の金型に入れて成形し、焼結後、断面減少加工してＳｎ−Ｔｉ線状体を得る工程、及び前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入し、これを更に断面減少加工する工程を有するＳｎ−Ｔｉ複合体の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＳｎ−Ｔｉ線状体及び複合体、これらの製造方法並びにこれらを使用したＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体について具体的に説明する。
なお、本発明で用いられる、例えば「Ａ基金属」という表現は、Ａ金属を主体とするものであって、純粋なものでも、また添加剤の加わったものであってもよいことを意味する。熱処理などの結果、該金属を基本金属として他の金属との間に合金又は金属間化合物を生成する場合があるので「Ａ基金属」という表現が用いられる。
【００１０】
実施の形態１．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
Ｓｎ粉末と最大粒子径が１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。この際、混合手段としては、粉末を混合するための従来公知の方法を制限なく用いることができる。Ｓｎ粉末としては、Ｔｉ粉末との混合が良好に行えるものであればよく、好ましくは最大粒子径が１０μｍ以下のＳｎ粉末である。
以上のようにして得られるＳｎ−Ｔｉ混合粉末を、例えば筒状の金型に入れて、１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2で加圧して成形することにより、Ｓｎ−Ｔｉ成形体が得られ、これを不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結する。この焼結体を、断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１１】
実施の形態２．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
１又は１以上の縦孔を有するＳｎ基材（例えば、Ｓｎパイプ、Ｓｎ基材に複数の縦孔を穿孔したもの等）の縦孔に、最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２で圧入し、これを不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結する。この焼結体を、断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１２】
実施の形態３．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
Ｓｎ板上に設けられた１又は１以上の溝に、最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を配置する。必要に応じて、配置したＴｉ粉末上に加熱溶融したＳｎを滴下してもよい。次いで、この板の溝方向を軸としてロール巻き加工し、断面減少加工することにより所望の外径に仕上げた後、不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結して、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１３】
実施の形態４．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
溶解ルツボにＳｎを入れて、２５０〜３００℃に加熱して、Ｓｎ溶湯を準備する。Ｓｎ溶湯に最大粒子径が１０μｍ以下、Ｓｎに対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を添加して攪拌後、すぐにこの溶湯を所望形状の鋳型に鋳込み、冷却、脱型する。これを断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１４】
実施の形態５．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状複合体の調製）
Ｓｎ粉末と最大粒子径が１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。得られたＳｎ−Ｔｉ混合粉末を、例えば筒状の金型に入れて、１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2で加圧して成形することにより、Ｓｎ−Ｔｉ成形体を得、これを不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結する。得られた焼結体を必要に応じて断面減少加工し、１又は１以上の縦孔を有するＳｎ基材（例えば、Ｓｎパイプ、Ｓｎ基材に複数の縦孔を穿孔したもの等）の縦孔に挿入し、更に断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状複合体が得られる。
【００１５】
実施の形態６．
（超電導線の先駆体の調製）
Ｃｕマトリックス容器の中央部にＣｕマトリックス棒、それ以外の部分に複数本のＮｂ基金属フィラメントを充填し、押し出し加工した後、前記のように得られるＳｎ−Ｔｉ線状体及び複合体からなる群より選ばれた１種又は１種以上が挿入できるように、中心のＣｕマトリックス棒を機械的に穿孔し縦孔を設け、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体及び複合体を挿入して断面減少加工する。これを必要に応じて、複数本に切断して、組み合わせて用いてもよい。次いで、その周囲にＴａなどの障壁材、更にその周囲にＣｕなどの安定化材を被覆し、断面減少加工して所望の外径に仕上げ、超電導線の先駆体が得られる。
【００１６】
実施の形態７．
（超電導線の調製）
前記のようにして得られる超電導線の先駆体を、約６００〜８００℃で１００〜２００時間の熱処理をしてＳｎの拡散処理を行い、先駆体内のＳｎを拡散させてＮｂと反応させ、最終的にＮｂ3Ｓｎを形成させて、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線を得ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１８】
実施例１（参考例）
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
最大粒子径１０μｍ以下のＳｎ粉末４９質量部及び最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末１質量部を混合した。その混合粉末を内径Φ５８ｍｍの金型に入れ、７００ｋｇ／ｃｍ2で成形し、外径Φ５８ｍｍ、長さ２００ｍｍのＳｎ−Ｔｉ成形体を得た。これを窒素ガス雰囲気下、１８０℃で焼結した後、断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図１の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体中のＴｉ含有量をＩＣＰ発光分析法により測定したところ、Ｔｉ含有量は１．８〜２．１質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
（超電導線の先駆体の調製）
Ｃｕマトリックス容器の中央部にＣｕマトリックス棒、それ以外の部分に２００本のＮｂ基金属フィラメントを充填し、押し出し加工した後、中心のＣｕマトリックス棒を機械的に穿孔し、孔径Φ２０ｍｍの縦孔を設けた。この孔に前記のようにして得たＳｎ−Ｔｉ線状体を挿入して断面減少加工し、図８の如き超電導線の先駆体を得た。この先駆体を７本に切断し、これらを組み合わせて、その周囲にＴａ障壁材、さらにその周囲にＣｕ安定化材を被覆し、断面減少加工して、外径Φ０．９ｍｍに仕上げ、図９の如き７本の先駆体を組み合わせたＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を得た。
（超電導線の調製とＪｃ値測定）
得られた先駆体を、約６７０℃で２００時間加熱してＳｎの拡散処理を行い、先駆体内のＳｎを拡散させてＮｂと反応させ、最終的にＮｂ3Ｓｎを形成させて、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線を得た。
この超電導線を液体ヘリウム（４．２Ｋ）、外部磁場１２Ｔ中で、臨界電流密度Ｊｃを測定した。その結果、本発明の先駆体を用いたＮｂ3Ｓｎ超電導線は、臨界電流密度８１０Ａ／ｍｍ2を示した。また、安定化Ｃｕの割合は６５％であった。
【００１９】
実施例２（参考例）
最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末５０質量部を、外径Φ５８ｍｍ、内径Φ１０ｍｍのＳｎパイプに７００ｋｇ／ｃｍ2で圧入し、続いて断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図２の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．８〜２．１質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８０３Ａ／ｍｍ2であった。
【００２０】
実施例３（参考例）
７本の縦孔（孔径Φ４ｍｍ）を設けたＳｎ基材の縦孔に、最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末５０質量部を７００ｋｇ／ｃｍ2でそれぞれ圧入し、続いて断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図３の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．８〜２．０質量％の範囲であり、０．２質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８２０Ａ／ｍｍ2であった。
【００２１】
実施例４（参考例）
厚さ４ｍｍ×縦１５０ｍｍ×横１０００ｍｍのＳｎ板の、横方向に一端から他端まで連続した幅１０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を７本設けた。最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を、全溝の全長に渡って深さ０．３ｍｍまで充填した（図４参照）、続いて加熱溶融したＳｎを、それぞれの溝に滴下して残りの深さを埋めた。次いで、この板の溝方向を軸としてロール巻き加工し、断面減少加工により外径Φ２０ｍｍにした後、窒素ガス雰囲気下、約１８０℃で焼結して、Ｓｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．７〜２．０質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８０４Ａ／ｍｍ2であった。
【００２２】
実施例５（参考例）
溶解ルツボにＳｎを４９質量部入れ、２８０℃に加熱して、Ｓｎ溶湯を準備した。Ｓｎ溶湯に最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を１質量部添加し、チタン製の棒で攪拌後、すぐに内径Φ３０ｍｍ×長さ２００ｍｍの鋳型に鋳込んだ。冷却後、脱型し、断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げて、図５の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体中のＴｉ分析を行ったところ、Ｔｉ含有量は１．７〜２．０質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８０１Ａ／ｍｍ2であった。
【００２３】
実施例６
最大粒子径１０μｍ以下のＳｎ粉末４７．３質量部及び最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末２．７質量部を混合した。その混合粉末を内径Φ５８ｍｍの金型に入れ、７００ｋｇ／ｃｍ2で成形し、外径Φ５８ｍｍ、長さ２００ｍｍのＳｎ−Ｔｉ成形体を得た。これを窒素ガス雰囲気下、１８０℃で焼結した後、断面減少加工により外径Φ３０ｍｍにし、Ｓｎパイプに挿入した。更に断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図６の如きＳｎ−Ｔｉ線状複合体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状複合体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．９〜２．１質量％の範囲であり、０．２質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状複合体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８１６Ａ／ｍｍ2であった。
【００２４】
実施例７
最大粒子径１０μｍ以下のＳｎ粉末４７．３質量部及び最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末２．７質量部を混合した。その混合粉末５０質量部を内径Φ５８ｍｍの金型に入れ、７００ｋｇ／ｃｍ2で成形し、外径Φ５８ｍｍ、長さ２００ｍｍのＳｎ−Ｔｉ成形体を得た。前記操作を繰り返し行い合計７本の成形体を作製した。これらを窒素ガス雰囲気下、１８０℃で焼結した後、それぞれ断面減少加工して外径Φ１０ｍｍのＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。次いで、７本の縦孔（孔径Φ１０ｍｍ）を設けたＳｎ基材の縦孔に、前記のようにして得た線状体をそれぞれ挿入した。更に断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図７の如きＳｎ−Ｔｉ線状複合体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状複合体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は２．０〜２．１質量％の範囲であり、０．１質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状複合体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８３５Ａ／ｍｍ2であった。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、最大粒子径が１０μｍ以下であるＴｉ粉末及びＳｎを配合してなるＳｎ−Ｔｉ線状体を、Ｓｎ基材に設けられた１又は１以上の縦孔に挿入してなるＳｎ−Ｔｉ複合体であるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度を向上させることができる。
【００２６】
請求項２の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体が、前記Ｔｉ粉末とＳｎ粉末とを混合して調製されるものであるので、Ｔｉ含有量のばらつき範囲を更に小さくすることができ、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度をより一層向上させることができる。
【００２７】
請求項３の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体が、溶融Ｓｎに前記Ｔｉ粉末を攪拌下に混合して調製されるものであるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度を向上させることができる。
【００２９】
請求項４の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体が、Ｓｎ板上に設けられた溝に、前記Ｔｉ粉末を配置した後、該Ｓｎ板をロール巻き加工して調製されるものであるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度を向上させることができる。
【００３０】
請求項５の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体におけるＴｉ含有量が、０．１〜５質量％である請求項１〜４のいずれか一項に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体であるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、Ｔｉ添加の効果が充分に発揮され、超電導線の臨界電流密度を更に向上させることができる。
【００３２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体と、Ｎｂ基金属フィラメントとを、Ｃｕマトリックス中に、相互に接触しないように配置されたことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体であるので、内部拡散法によるＮｂ3Ｓｎ超電導線材に使用した場合に、優れた超電導特性を示す。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項６に記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体をさらに障壁材と安定化材で囲むことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体であるので、内部拡散法によるＮｂ3Ｓｎ超電導線材に使用した場合に、電気的、熱的な処理に対して優れた安定性を示す。
【００３４】
請求項８の発明は、Ｓｎ粉末及び最大粒子径１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合して、混合粉末にする工程、前記混合粉末を、所望の形状の金型に入れて成形し、焼結後、断面減少加工してＳｎ−Ｔｉ線状体を得る工程、及び前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入し、これを更に断面減少加工する工程を有するＳｎ−Ｔｉ複合体の製造方法であるので、Ｔｉ含有量のばらつきが小さく、製造の容易なＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１によるＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面を示したものである。
【図２】 本発明の実施例２によるＳｎパイプにＴｉ粉末を圧入したＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面図を示したものである。
【図３】 本発明の実施例３によるＳｎ基材に設けた複数の縦孔にＴｉ粉末を圧入したＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面図を示したものである。
【図４】 本発明の実施例４によるＳｎ板に設けた複数の溝にＴｉ粉末を配置したＳｎ板の横断面図を示したものである。
【図５】 本発明の実施例５によるＳｎ溶湯にＴｉ粉末を添加して攪拌し、鋳型に鋳込み、冷却後、脱型して得られたＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面を示したものである。
【図６】 本発明の実施例６によるＳｎ−Ｔｉ線状体をＳｎパイプに挿入したＳｎ−Ｔｉ線状複合体の横断面図を示したものである。
【図７】 本発明の実施例７によるＳｎ基材に設けた複数の縦孔にＳｎ−Ｔｉ線状体を挿入したＳｎ−Ｔｉ線状複合体の横断面図を示したものである。
【図８】 本発明のＮｂ３Ｓｎ超電導線材の先駆体の横断面図を示したものである。
【図９】 本発明の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体の横断面図を示したものである。
【図１０】 従来のＳｎ−Ｔｉ溶湯を鋳造したＳｎ−Ｔｉ合金材の断面図を示したものである。
【図１１】 従来のＮｂ３Ｓｎ超電導線材の先駆体の横断面図を示したものである。
【図１２】 従来の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体の横断面図を示したものである。
【符号の説明】
１ Ｓｎ粉末、２ Ｔｉ粉末、３ Ｓｎ−Ｔｉ線状体、４ Ｓｎ基材、５ Ｓｎ板、６ Ｓｎマトリックス、７ Ｎｂ基金属フィラメント、８ Ｃｕマトリックス、９ 本発明のＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１０ 障壁材、１１ 安定化材、１２ 本発明の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１３ Ｓｎ−Ｔｉ化合物、１４ 従来の溶融鋳造法により得られたＳｎ−Ｔｉ合金材、１５ Ｓｎ基金属材、１６ 従来のＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１７従来の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体。
【発明の属する技術分野】
本発明は、内部拡散法によるＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体に用いられるＳｎ−Ｔｉ線状体及び複合体、これらの製造方法並びにこれらを使用したＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
超電導線材の製造方法として、Ｃｕマトリックス中央部にＳｎ基金属材を、その周囲にＮｂ基金属フィラメントを配置した複合体を加工後、熱処理して線材内部にＮｂ３Ｓｎ化合物を生成させる内部拡散法が知られている。
図１１及び図１２はそれぞれ、従来の内部拡散法によりＮｂ３Ｓｎ超電導線の製造に用いられる先駆体の横断面及び複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体を示す図である。
図１１において、１６は超電導線の先駆体であり、８はＣｕマトリックス、１５はＣｕマトリックス８の中央部に埋設されたＳｎ基金属材、７はＮｂ基金属フィラメントである。
図１２において、１７は複数本の先駆体１６を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１６は図１１に示した超電導線の先駆体、１０は複数本の先駆体１６の外周に設けられたＴａなどの障壁材、１１は障壁材の外周に設けられたＣｕからなる安定化材である。
図１２に示した超電導線の先駆体は、以下のように製造される。まず、Ｎｂ基金属フィラメントをＣｕマトリックス管に挿入し、ある径まで断面減少加工をして線状体を得る。この線状体を適当な長さに裁断し、Ｃｕマトリックス容器中に複数本充填する。ただし、中央部にはＣｕマトリックス棒又は複数のＣｕマトリックス線などのＣｕマトリックス材を配置する。容器中の空気を排除し、蓋を溶接して密封し、押出加工した後、中心のＣｕマトリックス材を機械的に穿孔する。この孔にＳｎ基金属材を挿入して、先駆体を得る。この先駆体を複数本組合せて、その周囲にＴａなどの障壁材、さらにその周囲にＣｕなどの安定化材を被覆し、断面減少加工する。最終径にまで断面減少加工した後ツイスト加工して超電導線の先駆体を得る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記のように従来の内部拡散法における超電導線の先駆体は、Ｃｕマトリックス中にＮｂ基金属フィラメントとＳｎ基金属材とが埋設された構造を有する。さらに、超電導特性の１つである臨界電流密度（Ｊｃ）を少しでも向上させるために、Ｓｎ基金属材にＴｉを添加したＳｎ−Ｔｉ合金材を使用する方法（例えば、特開昭６２−１７４３５４号公報）が提案されており、Ｓｎ基金属材のみを使用したＮｂ３Ｓｎ超電導線に比べ超電導特性のより改善されたものが得られることが知られている。
しかし、ここで用いられるＳｎ−Ｔｉ合金材を製造するに際し、Ｓｎの融点２３２℃とＴｉの融点１６７０℃との間に大きな差があること、また高温においてＴｉの酸化が著しいことのために、通常の溶融鋳造では未融解Ｔｉ及びＴｉ酸化物が発生し、これらの合金中への混入により欠陥が生じるという問題があった。
【０００４】
また、特公平６−７６６２５号公報には、不活性ガス雰囲気下で、Ｓｎを６００〜１７５０℃に加熱溶融し、これにＳｎの０．３〜６．５質量％のＴｉを添加して、５００〜１７５０℃で、鋳鉄製又はステンレス製の鋳型に鋳造することにより、合金中の欠陥を減少させる方法が提案されている。
しかし、溶湯中にＴｉが不均一に分布するために、前記方法で得られたＳｎ−Ｔｉ合金材では、０．６％ものＴｉ含有量のばらつきがあり、合金中にＳｎ−Ｔｉ化合物が不均一に存在する（図１０参照）。その結果、Ｔｉ添加の効果が充分に発揮されず、超電導特性の１つである臨界電流密度の更なる向上が望めなかった。
【０００５】
本発明は、製造が容易であり、併せて臨界電流密度を向上させることが可能な超電導線の先駆体を得るための、Ｓｎ−Ｔｉ線状体及び複合体並びにそれらの製造方法を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的を達成するため鋭意検討した結果、最大粒子径が１０μｍ以下のＴｉ粉末及びＳｎを配合してなる線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入してなるＳｎ−Ｔｉ複合体を、超電導線の先駆体に用いることによって、超電導線の臨界電流密度を向上させることが可能であることを見出し、本発明に至った。
即ち、本発明は、最大粒子径が１０μｍ以下であるＴｉ粉末及びＳｎを配合してなるＳｎ−Ｔｉ線状体を、Ｓｎ基材に設けられた縦孔に挿入してなるＳｎ−Ｔｉ複合体である。
【０００７】
更に、本発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ複合体と、Ｎｂ基金属フィラメントとを、Ｃｕマトリックス中に、相互に接触しないように配置されたことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体である。
【０００８】
更に、本発明は、Ｓｎ粉末及び最大粒子径１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合して、混合粉末にする工程、前記混合粉末を、所望の形状の金型に入れて成形し、焼結後、断面減少加工してＳｎ−Ｔｉ線状体を得る工程、及び前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入し、これを更に断面減少加工する工程を有するＳｎ−Ｔｉ複合体の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のＳｎ−Ｔｉ線状体及び複合体、これらの製造方法並びにこれらを使用したＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体について具体的に説明する。
なお、本発明で用いられる、例えば「Ａ基金属」という表現は、Ａ金属を主体とするものであって、純粋なものでも、また添加剤の加わったものであってもよいことを意味する。熱処理などの結果、該金属を基本金属として他の金属との間に合金又は金属間化合物を生成する場合があるので「Ａ基金属」という表現が用いられる。
【００１０】
実施の形態１．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
Ｓｎ粉末と最大粒子径が１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。この際、混合手段としては、粉末を混合するための従来公知の方法を制限なく用いることができる。Ｓｎ粉末としては、Ｔｉ粉末との混合が良好に行えるものであればよく、好ましくは最大粒子径が１０μｍ以下のＳｎ粉末である。
以上のようにして得られるＳｎ−Ｔｉ混合粉末を、例えば筒状の金型に入れて、１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2で加圧して成形することにより、Ｓｎ−Ｔｉ成形体が得られ、これを不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結する。この焼結体を、断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１１】
実施の形態２．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
１又は１以上の縦孔を有するＳｎ基材（例えば、Ｓｎパイプ、Ｓｎ基材に複数の縦孔を穿孔したもの等）の縦孔に、最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２で圧入し、これを不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結する。この焼結体を、断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１２】
実施の形態３．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
Ｓｎ板上に設けられた１又は１以上の溝に、最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を配置する。必要に応じて、配置したＴｉ粉末上に加熱溶融したＳｎを滴下してもよい。次いで、この板の溝方向を軸としてロール巻き加工し、断面減少加工することにより所望の外径に仕上げた後、不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結して、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１３】
実施の形態４．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
溶解ルツボにＳｎを入れて、２５０〜３００℃に加熱して、Ｓｎ溶湯を準備する。Ｓｎ溶湯に最大粒子径が１０μｍ以下、Ｓｎに対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を添加して攪拌後、すぐにこの溶湯を所望形状の鋳型に鋳込み、冷却、脱型する。これを断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状体が得られる。
【００１４】
実施の形態５．
（Ｓｎ−Ｔｉ線状複合体の調製）
Ｓｎ粉末と最大粒子径が１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合することにより、混合粉末を調製する。得られたＳｎ−Ｔｉ混合粉末を、例えば筒状の金型に入れて、１００〜１０００ｋｇ／ｃｍ2で加圧して成形することにより、Ｓｎ−Ｔｉ成形体を得、これを不活性ガス（例えば、アルゴンガス、窒素ガス等）雰囲気中、約１８０〜２００℃で焼結する。得られた焼結体を必要に応じて断面減少加工し、１又は１以上の縦孔を有するＳｎ基材（例えば、Ｓｎパイプ、Ｓｎ基材に複数の縦孔を穿孔したもの等）の縦孔に挿入し、更に断面減少加工することにより所望の外径に仕上げ、Ｓｎ−Ｔｉ線状複合体が得られる。
【００１５】
実施の形態６．
（超電導線の先駆体の調製）
Ｃｕマトリックス容器の中央部にＣｕマトリックス棒、それ以外の部分に複数本のＮｂ基金属フィラメントを充填し、押し出し加工した後、前記のように得られるＳｎ−Ｔｉ線状体及び複合体からなる群より選ばれた１種又は１種以上が挿入できるように、中心のＣｕマトリックス棒を機械的に穿孔し縦孔を設け、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体及び複合体を挿入して断面減少加工する。これを必要に応じて、複数本に切断して、組み合わせて用いてもよい。次いで、その周囲にＴａなどの障壁材、更にその周囲にＣｕなどの安定化材を被覆し、断面減少加工して所望の外径に仕上げ、超電導線の先駆体が得られる。
【００１６】
実施の形態７．
（超電導線の調製）
前記のようにして得られる超電導線の先駆体を、約６００〜８００℃で１００〜２００時間の熱処理をしてＳｎの拡散処理を行い、先駆体内のＳｎを拡散させてＮｂと反応させ、最終的にＮｂ3Ｓｎを形成させて、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線を得ることができる。
【００１７】
【実施例】
以下、実施例を用いて本発明を説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【００１８】
実施例１（参考例）
（Ｓｎ−Ｔｉ線状体の調製）
最大粒子径１０μｍ以下のＳｎ粉末４９質量部及び最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末１質量部を混合した。その混合粉末を内径Φ５８ｍｍの金型に入れ、７００ｋｇ／ｃｍ2で成形し、外径Φ５８ｍｍ、長さ２００ｍｍのＳｎ−Ｔｉ成形体を得た。これを窒素ガス雰囲気下、１８０℃で焼結した後、断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図１の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体中のＴｉ含有量をＩＣＰ発光分析法により測定したところ、Ｔｉ含有量は１．８〜２．１質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
（超電導線の先駆体の調製）
Ｃｕマトリックス容器の中央部にＣｕマトリックス棒、それ以外の部分に２００本のＮｂ基金属フィラメントを充填し、押し出し加工した後、中心のＣｕマトリックス棒を機械的に穿孔し、孔径Φ２０ｍｍの縦孔を設けた。この孔に前記のようにして得たＳｎ−Ｔｉ線状体を挿入して断面減少加工し、図８の如き超電導線の先駆体を得た。この先駆体を７本に切断し、これらを組み合わせて、その周囲にＴａ障壁材、さらにその周囲にＣｕ安定化材を被覆し、断面減少加工して、外径Φ０．９ｍｍに仕上げ、図９の如き７本の先駆体を組み合わせたＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を得た。
（超電導線の調製とＪｃ値測定）
得られた先駆体を、約６７０℃で２００時間加熱してＳｎの拡散処理を行い、先駆体内のＳｎを拡散させてＮｂと反応させ、最終的にＮｂ3Ｓｎを形成させて、Ｎｂ3Ｓｎ超電導線を得た。
この超電導線を液体ヘリウム（４．２Ｋ）、外部磁場１２Ｔ中で、臨界電流密度Ｊｃを測定した。その結果、本発明の先駆体を用いたＮｂ3Ｓｎ超電導線は、臨界電流密度８１０Ａ／ｍｍ2を示した。また、安定化Ｃｕの割合は６５％であった。
【００１９】
実施例２（参考例）
最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末５０質量部を、外径Φ５８ｍｍ、内径Φ１０ｍｍのＳｎパイプに７００ｋｇ／ｃｍ2で圧入し、続いて断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図２の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．８〜２．１質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８０３Ａ／ｍｍ2であった。
【００２０】
実施例３（参考例）
７本の縦孔（孔径Φ４ｍｍ）を設けたＳｎ基材の縦孔に、最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末５０質量部を７００ｋｇ／ｃｍ2でそれぞれ圧入し、続いて断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図３の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．８〜２．０質量％の範囲であり、０．２質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８２０Ａ／ｍｍ2であった。
【００２１】
実施例４（参考例）
厚さ４ｍｍ×縦１５０ｍｍ×横１０００ｍｍのＳｎ板の、横方向に一端から他端まで連続した幅１０ｍｍ、深さ１．０ｍｍの溝を７本設けた。最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を、全溝の全長に渡って深さ０．３ｍｍまで充填した（図４参照）、続いて加熱溶融したＳｎを、それぞれの溝に滴下して残りの深さを埋めた。次いで、この板の溝方向を軸としてロール巻き加工し、断面減少加工により外径Φ２０ｍｍにした後、窒素ガス雰囲気下、約１８０℃で焼結して、Ｓｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．７〜２．０質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８０４Ａ／ｍｍ2であった。
【００２２】
実施例５（参考例）
溶解ルツボにＳｎを４９質量部入れ、２８０℃に加熱して、Ｓｎ溶湯を準備した。Ｓｎ溶湯に最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末を１質量部添加し、チタン製の棒で攪拌後、すぐに内径Φ３０ｍｍ×長さ２００ｍｍの鋳型に鋳込んだ。冷却後、脱型し、断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げて、図５の如きＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状体中のＴｉ分析を行ったところ、Ｔｉ含有量は１．７〜２．０質量％の範囲であり、０．３質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８０１Ａ／ｍｍ2であった。
【００２３】
実施例６
最大粒子径１０μｍ以下のＳｎ粉末４７．３質量部及び最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末２．７質量部を混合した。その混合粉末を内径Φ５８ｍｍの金型に入れ、７００ｋｇ／ｃｍ2で成形し、外径Φ５８ｍｍ、長さ２００ｍｍのＳｎ−Ｔｉ成形体を得た。これを窒素ガス雰囲気下、１８０℃で焼結した後、断面減少加工により外径Φ３０ｍｍにし、Ｓｎパイプに挿入した。更に断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図６の如きＳｎ−Ｔｉ線状複合体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状複合体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は１．９〜２．１質量％の範囲であり、０．２質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状複合体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８１６Ａ／ｍｍ2であった。
【００２４】
実施例７
最大粒子径１０μｍ以下のＳｎ粉末４７．３質量部及び最大粒子径１０μｍ以下のＴｉ粉末２．７質量部を混合した。その混合粉末５０質量部を内径Φ５８ｍｍの金型に入れ、７００ｋｇ／ｃｍ2で成形し、外径Φ５８ｍｍ、長さ２００ｍｍのＳｎ−Ｔｉ成形体を得た。前記操作を繰り返し行い合計７本の成形体を作製した。これらを窒素ガス雰囲気下、１８０℃で焼結した後、それぞれ断面減少加工して外径Φ１０ｍｍのＳｎ−Ｔｉ線状体を得た。次いで、７本の縦孔（孔径Φ１０ｍｍ）を設けたＳｎ基材の縦孔に、前記のようにして得た線状体をそれぞれ挿入した。更に断面減少加工により外径Φ２０ｍｍに仕上げ、図７の如きＳｎ−Ｔｉ線状複合体を得た。このＳｎ−Ｔｉ線状複合体の単位断面積当たりのＴｉ含有量を測定したところ、Ｔｉ含有量は２．０〜２．１質量％の範囲であり、０．１質量％と小さなばらつきであった。
得られたＳｎ−Ｔｉ線状複合体を用いて、実施例１と同様にしてＮｂ3Ｓｎ超電導線の先駆体を調製し、熱処理を施して超電導線を得た。得られたＮｂ3Ｓｎ超電導線の臨界電流密度を測定したところ、８３５Ａ／ｍｍ2であった。
【００２５】
【発明の効果】
請求項１の発明は、最大粒子径が１０μｍ以下であるＴｉ粉末及びＳｎを配合してなるＳｎ−Ｔｉ線状体を、Ｓｎ基材に設けられた１又は１以上の縦孔に挿入してなるＳｎ−Ｔｉ複合体であるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度を向上させることができる。
【００２６】
請求項２の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体が、前記Ｔｉ粉末とＳｎ粉末とを混合して調製されるものであるので、Ｔｉ含有量のばらつき範囲を更に小さくすることができ、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度をより一層向上させることができる。
【００２７】
請求項３の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体が、溶融Ｓｎに前記Ｔｉ粉末を攪拌下に混合して調製されるものであるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度を向上させることができる。
【００２９】
請求項４の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体が、Ｓｎ板上に設けられた溝に、前記Ｔｉ粉末を配置した後、該Ｓｎ板をロール巻き加工して調製されるものであるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、超電導線の臨界電流密度を向上させることができる。
【００３０】
請求項５の発明は、前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体におけるＴｉ含有量が、０．１〜５質量％である請求項１〜４のいずれか一項に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体であるので、これをＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体に用いることにより、Ｔｉ添加の効果が充分に発揮され、超電導線の臨界電流密度を更に向上させることができる。
【００３２】
請求項６の発明は、請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体と、Ｎｂ基金属フィラメントとを、Ｃｕマトリックス中に、相互に接触しないように配置されたことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体であるので、内部拡散法によるＮｂ3Ｓｎ超電導線材に使用した場合に、優れた超電導特性を示す。
【００３３】
請求項７の発明は、請求項６に記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体をさらに障壁材と安定化材で囲むことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体であるので、内部拡散法によるＮｂ3Ｓｎ超電導線材に使用した場合に、電気的、熱的な処理に対して優れた安定性を示す。
【００３４】
請求項８の発明は、Ｓｎ粉末及び最大粒子径１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合して、混合粉末にする工程、前記混合粉末を、所望の形状の金型に入れて成形し、焼結後、断面減少加工してＳｎ−Ｔｉ線状体を得る工程、及び前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入し、これを更に断面減少加工する工程を有するＳｎ−Ｔｉ複合体の製造方法であるので、Ｔｉ含有量のばらつきが小さく、製造の容易なＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１によるＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面を示したものである。
【図２】 本発明の実施例２によるＳｎパイプにＴｉ粉末を圧入したＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面図を示したものである。
【図３】 本発明の実施例３によるＳｎ基材に設けた複数の縦孔にＴｉ粉末を圧入したＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面図を示したものである。
【図４】 本発明の実施例４によるＳｎ板に設けた複数の溝にＴｉ粉末を配置したＳｎ板の横断面図を示したものである。
【図５】 本発明の実施例５によるＳｎ溶湯にＴｉ粉末を添加して攪拌し、鋳型に鋳込み、冷却後、脱型して得られたＳｎ−Ｔｉ線状体の横断面を示したものである。
【図６】 本発明の実施例６によるＳｎ−Ｔｉ線状体をＳｎパイプに挿入したＳｎ−Ｔｉ線状複合体の横断面図を示したものである。
【図７】 本発明の実施例７によるＳｎ基材に設けた複数の縦孔にＳｎ−Ｔｉ線状体を挿入したＳｎ−Ｔｉ線状複合体の横断面図を示したものである。
【図８】 本発明のＮｂ３Ｓｎ超電導線材の先駆体の横断面図を示したものである。
【図９】 本発明の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体の横断面図を示したものである。
【図１０】 従来のＳｎ−Ｔｉ溶湯を鋳造したＳｎ−Ｔｉ合金材の断面図を示したものである。
【図１１】 従来のＮｂ３Ｓｎ超電導線材の先駆体の横断面図を示したものである。
【図１２】 従来の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体の横断面図を示したものである。
【符号の説明】
１ Ｓｎ粉末、２ Ｔｉ粉末、３ Ｓｎ−Ｔｉ線状体、４ Ｓｎ基材、５ Ｓｎ板、６ Ｓｎマトリックス、７ Ｎｂ基金属フィラメント、８ Ｃｕマトリックス、９ 本発明のＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１０ 障壁材、１１ 安定化材、１２ 本発明の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１３ Ｓｎ−Ｔｉ化合物、１４ 従来の溶融鋳造法により得られたＳｎ−Ｔｉ合金材、１５ Ｓｎ基金属材、１６ 従来のＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体、１７従来の複数本の先駆体を組み合わせたＮｂ３Ｓｎ超電導線の先駆体。
Claims (8)
- 最大粒子径が１０μｍ以下であるＴｉ粉末及びＳｎを配合してなるＳｎ−Ｔｉ線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入してなるＳｎ−Ｔｉ複合体。
- 前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体は、前記Ｔｉ粉末とＳｎ粉末とを混合して調製されることを特徴とする請求項１に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体。
- 前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体は、溶融Ｓｎに前記Ｔｉ粉末を攪拌下に混合して調製されることを特徴とする請求項１に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体。
- 前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体は、Ｓｎ板上に設けられた溝に、前記Ｔｉ粉末を配置した後、該Ｓｎ板をロール巻き加工して調製されることを特徴とする請求項１に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体。
- 前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体におけるＴｉ含有量が、０．１〜５質量％であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体。
- 請求項１〜５のいずれか一項に記載のＳｎ−Ｔｉ複合体と、Ｎｂ基金属フィラメントとを、Ｃｕマトリックス中に、相互に接触しないように配置したことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体。
- 請求項６に記載のＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体をさらに障壁材と安定化材で囲むことを特徴とするＮｂ3Ｓｎ超電導線材の先駆体。
- Ｓｎ粉末及び最大粒子径１０μｍ以下、Ｓｎ粉末に対して０．１〜５質量％のＴｉ粉末を混合して、混合粉末にする工程、前記混合粉末を、所望の形状の金型に入れて成形し、焼結後、断面減少加工してＳｎ−Ｔｉ線状体を得る工程、及び前記Ｓｎ−Ｔｉ線状体をＳｎ基材に設けられた縦孔に挿入し、これを更に断面減少加工する工程を有することを特徴とするＳｎ−Ｔｉ複合体の製造方法。
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