JP4214200B2

JP4214200B2 - 粉末法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材

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Publication number: JP4214200B2
Application number: JP2003287592A
Authority: JP
Inventors: 弘之加藤; 隆好宮崎; 隆司長谷; 恭治太刀川
Original assignee: Kobe Steel Ltd; Tokai University Educational Systems
Current assignee: Kobe Steel Ltd; Tokai University Educational Systems
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2003-08-06
Publication date: 2009-01-28
Anticipated expiration: 2023-08-06
Also published as: JP2005056734A

Description

本発明は、粉末法によって製造されるＮｂ₃Ｓｎ超電導線材に関するものであり、殊に
高磁場発生用超電導マグネットの素材として有用な粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材に関する
ものである。

超電導線材が実用化されている分野のうち、高分解能核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置に用いられる超電導マグネットについては発生磁場が高いほど分解能が高まることから、超電導マグネットは近年ますます高磁場化の傾向にある。

高磁場発生用超電導マグネットに使用される超電導線材としては、Ｎｂ₃Ｓｎ線材が実
用化されており、このＮｂ₃Ｓｎ超電導線材の製造には主にブロンズ法が採用されている
。このブロンズ法は、Ｃｕ−Ｓｎ基合金（ブロンズ）マトリックス中に複数のＮｂ基芯材を埋設し、伸線加工することによって上記Ｎｂ基芯材をフィラメントとなし、このフィラメントを複数束ねて線材群となし、安定化の為の銅（安定化銅）に埋設して伸線加工する。上記線材群を６００〜８００℃で熱処理（拡散熱処理）することにより、Ｎｂ基フィラメントとマトリックスの界面にＮｂ₃Ｓｎ化合物相を生成する方法である（例えば、非特
許文献１参照）。しかしながら、この方法ではブロンズ中に固溶できるＳｎ濃度には限界があり、生成されるＮｂ₃Ｓｎ層の厚さが薄くなってしまい、高磁場特性が良くないとい
う欠点があった。

一方、Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材を製造する方法としては、上記ブロンズ法の他に、粉末法
も知られている。この粉末法としては、ＮｂとＳｎの中間化合物粉末を芯材（コア粉末）としてＮｂシース内に充填し、加工後熱処理を行うことにより、芯材とＮｂシースの界面にＮｂ₃Ｓｎ相を生成する、いわゆるＥＣＮ法が知られている。また新しい粉末法として
、Ｔａ−Ｓｎの合金粉末を芯材としてＮｂまたはＮｂ基合金シース内に充填し、加工後熱処理をすることで、Ｓｎ量の制限が無く、ブロンズ法およびＥＣＮ法よりも厚いＮｂ₃Ｓ
ｎ相が生成可能であるため、高磁場特性が優れた超電導線材が得られることが示されている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、一般に超電導線材では、線材に部分的発熱が生じても熱伝導でその熱を除去して安定化するために、超電導フィラメント径は細いことが必要であり、大電流を得ようとすると超電導フィラメントを多数本含んだ極細多芯線が望ましい。実際、ブロンズ法では数千本〜数万本のＮｂ₃Ｓｎフィラメントを持つ線材が実用化されている。極細多芯線
の出発材はＮｂ芯、ＮｂシースまたはＮｂ基合金シースを1本含む単芯線、または数本含
むサブマルチ材であって、それらを束ねて複合体とし、これを押出、伸線または圧延等によって縮径加工することで得られる。

上記のような多芯化法のためには、線材にある程度の強度は勿論のこと、優れた伸線加工性が要求されるのであるが、これまで提案されている粉末法（前記特許文献１）では、縮径加工中にＮｂまたはＮｂ基合金シースが破損し、拡散熱処理時に前記シース内部の粉末が外部に拡散し、超電導特性に影響を与えるという問題があった。こうしたことから、これまでの粉末法によって得られた超電導線材では、単芯フィラメントを持つ短尺試作材での超電導特性しか評価できておらず、安定した超電導特性を持つ多芯線材の実現が切望されているのが実状である。
K.Tachikawa Filamentary A15 Superconductors,Plenum Press(1980)p1 特開平１１−２５０７４９号公報

これまで提案されている粉末法では、単芯線を縮径加工する際には問題ないが、単芯線材を束ねて複合体として、これを縮径加工し多芯線（一次超電導線材）を作製する際に、粉末の成形性が悪いことから均一な加工が難しく、加工中にＮｂシースやＮｂ基合金シースが破損することがあり、これが超電導特性に影響を与えるという問題点があった。

本発明者らも、超電導線材の多芯化についてかねてより研究を進めており、その研究の一環として、Ｔａ−Ｓｎ粉末法で作製される超電導線材における改良された多芯化方法について提案しており、その技術的意義が認められたので先に出願している（特願２００２−２６９１０８号）。この技術では、ＮｂまたはＮｂ基合金シース内に、ＮｂまたはＮｂ基合金芯を単数または複数配置すると共に、前記シースと芯材との間に形成される空間内に、Ｔａ−Ｓｎの合金、金属間化合物、または混合粉末（以下、これを「コア粉末」と呼ぶことがある）を充填し、縮径加工して線材とし、この線材を拡散熱処理することによって、コア粉末に接するＮｂまたはＮｂ基合金内周部と、ＮｂまたはＮｂ基合金芯材の外周部にＮｂ₃Ｓｎ層を形成するものである。

この技術では、前記芯材が伸線時に破損した場合であっても、拡散熱処理時にシース内部の粉末が外部に拡散することなく、超電導特性に影響を与えることがないので、優れた特性をもつ多芯化線材が容易に得られることが明らかにされた。

しかしながら、上記多芯化方法では、安定化銅の付いていない一次超電導線材では良好な超電導特性が発揮されたものの、この一次超電導線材に安定化銅を被覆し、これを更に束ねてＣｕマトリックス内に埋設して押し出し、伸線および圧延によって縮径加工してより一層の多芯化（以下、こうした構成の多芯化線を「二次スタック材超電導線材」と呼ぶことがある）を図った場合には、当初期待していたほどの超電導特性が発揮できないことがある。

こうしたことから、Ｔａ−Ｓｎ粉末法で作製される超電導線材においては、安定化銅付き線材で高い超電導特性を発揮する二次スタック超電導線材が作製可能な多芯化法が切望されているのが実状である。

本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、安定化銅付き線材にあって優れた超電導特性を発揮し、しかも二次スタック超電導線材とすることが可能な粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材を提供することにある。

上記目的を達成することのできた本発明のＮｂ₃Ｓｎ超電導線材とは、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材を１本または複数本配置すると共に、前記ＴａまたはＴａ合金製シースと芯材間に形成される空間内に、ＴａとＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末に、更にＣｕを構成元素として０．３〜３０質量％含有する粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものである点に要旨を有するものである。

本発明の上記目的は、粉末を用いて超電導線材を作製する方法によって製造されるＮｂ₃Ｓｎ超電導線材であって、安定化用Ｃｕシース内に配置されたＴａまたはＴａ合金製シース内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるパイプ状部材内にＣｕ芯を配置した複合芯材を１本または複数本配置すると共に、前記ＴａまたはＴａ合金製シースと複合芯材間に形成される空間内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものであるような構成を採用することによっても達成される。

本発明の粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材では、（１）前記粉末として、更にＣｕを構成元
素として含有したものを用いることや、（２）前記ＴａまたはＴａ合金製シースの外周に、Ｎｂ製シースを配置した複合シース材を前記安定化Ｃｕシース内に配置して作製すること等が好ましい実施形態である。

また、上記のような超電導線材で用いる一次超電導線の複数本を、（ａ）更にＣｕマトリックス内に埋設した線材（二次スタック超電導線材）や、（ｂ）更にＣｕシース内に挿入した線材（二次スタック超電導線材）を用いても本発明の粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材
を作製することができ、こうした構成によって、より多芯化した超電導線材が実現できる。

本発明は以上のように構成されており、安定化銅付き線材として優れた超電導特性を発揮すると共に、伸線加工性も改善され、二次スタック超電導線材として製造することができる粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材が実現できた。

本発明者らが先に提案した技術（特願２００２−２６９１０８号）では、ＮｂまたはＮｂ基合金シース内周部に生成されたＮｂ₃Ｓｎ層がひび割れや歪によって劣化することも
あり、その結果としてＮｂまたはＮｂ基合金芯の外周部のＮｂ₃Ｓｎ層よりも先に常電導
への遷移が起こるので、前記芯材外周部のＮｂ₃Ｓｎ層に流れ込む超電導電流に悪影響を
与え、全体の超電導特性が低下することがあった。特に、安定化銅で被覆した線材では、安定化銅無しの線材に比べると、熱処理および冷却時の熱収縮の影響で前記シース内周面のＮｂ₃Ｓｎ層はひび割れや歪劣化が起こることがあり、超電導電流特性が低下するとい
う事態を招くこともあった。

この方法で作製された線材では、縮径加工によって、一次超電導線材として加工された後、更にそれらを束ねてＣｕマトリックス内に埋設し押し出し、伸線および圧延によって縮径加工して二次スタック超電導線材とする過程で、ＮｂまたはＮｂ基合金シースが加工硬化によって延性が低くなって薄くなることが多かった。こうした場合には、熱処理によって前記シース部分が全てＮｂ₃Ｓｎ層になった後、Ｓｎが外部に拡散するという事態も
招くことがある。また、前記二次スタック超電導線材とする過程において、ＮｂまたはＮｂ基合金芯材が加工硬化により延性が低くなって一部破損し、超電導特性に影響を与えることもあった。

本発明者らは、こうした課題を解決するために、上記の技術を更に改良して更に優れた超電導線材を実現するべく、様々な角度から検討した。その結果、上記のような構成の各種超電導原線若しくは複合体を用いて作製した粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材では、上記目
的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。以下、本発明の構成を図面に基づいて説明する。

図１は、本発明で用いる一次超電導線の一構成例を示した概略断面図であり、図中１はＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材、２はＴａまたはＴａ合金製シース（以下、「Ｔａ製シース」で代表する）、３はコア粉末、４は安定化用Ｃｕシースを夫々示し、これらの部材によって本発明の一次超電導線１０が構成される。この一次超電導線１０では、安定化用Ｃｕシース内に同軸上に積層配置されたＴａ製シース２内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材１を１本または複数本配置すると共に、前記Ｔａ製シース２と芯材１間に形成される空間内に、原料粉末３を充填し、これを縮径加工した線材である。

このとき用いるコア粉末３としては、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとを成分として含むものであり、その形態は合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末のいずれでも良い。このコア粉末３に含まれる成分のうちＳｎは、周囲に配置されるるＮｂやＮｂ基合金（前記芯材１）と反応してＮｂ₃Ｓｎ相を形成するものとなる
。またこのコア粉末には、Ｓｎの他にＴａ，Ｎｂ若しくはＴｉ等の成分を含むものであるが、これらの成分はＮｂ₃Ｓｎ相の形成を促進したり、それ自体がＳｎと反応して超電導
体となるという効果を発揮するものであり、その１種または２種以上を用いても同様の効果が発揮される。

このコア粉末３中のＳｎ成分の含有量は、２０〜９０原子％程度であることが好ましく、Ｓｎ含有量が２０原子％未満となるとＮｂ₃Ｓｎ相が薄くなり、超電導特性が劣化し、
９０原子％を超えると拡散熱処理時に粉末コア部の融点が低下し、熱処理時に線材端部よりＳｎのしみ出しが多くなるため好ましくない。尚、このコア粉末３は、いずれの形態を採るにしても、その平均粒径は熱処理時の反応性を高めるという観点から１５０μｍ以下（１００メッシュアンダー）であることが好ましい。

また、このコア粉末３には、必要によってＣｕ成分を含有することも有効である。このＣｕ成分は、拡散熱処理温度を低減する作用を発揮する。即ち、従来の粉末法においてＣｕ成分が含有されていない場合の最適反応温度（拡散熱処理温度）は９００〜９２５℃であり、一方ブロンズ法の最適反応温度は６５０〜８５０℃程度であり、９００℃以上で熱処理すると結晶粒が大きくなり過ぎて超電導特性が劣化するときがあるが、コア粉末にＣｕ成分を含有させることによって、最適熱処理温度を下げることができ、その結果、結晶粒が微細化され、Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材における高特性が実現できるのである。こうした
作用を発揮させるためには、コア粉末中のＣｕ含有量は０．３質量％以上であることが好ましいが、Ｃｕ含有量が大きくなり過ぎると、生成するＮｂ₃Ｓｎに対してＣｕが不純物
として作用して特性が劣化するので、その上限は３０質量％程度にすることが好ましい。

図１に示したような一次超電導線１０を用いて拡散熱処理することによって、芯材１中のＮｂとコア粉末３中のＳｎとが反応してＮｂ₃Ｓｎ相が形成されて本発明の超電導線材
が得られる。また、こうした構成では、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材１が粉末内部に入った状態であるため、従来線材に比べると線材全体の強度が増加すると共に、コア粉末３を取り巻くシース（Ｔａ製シース２）上には脆いＮｂ₃Ｓｎ相が形成されないので、
割れやひびが入り難くなり、また芯材１の外周部に生成されるＮｂ₃Ｓｎ相にのみ超電導
電流が流れることになって、安定した超電導特性を示すものとなる。

また、粉末中心部（コア部）のＳｎ成分の付近に芯材が配置されることによって、Ｓｎ原子の拡散距離を短くすること、および粉末内部に芯材を埋め込むことで粉末に接するＮｂやＮｂ基合金の表面積が増加することになり、線材全断面積に占めるＮｂ₃Ｓｎ反応層
の比率を大きくして臨界電流を大きくすることができる。

図２は本発明で用いる一次超電導線の他の構成例を示した概略断面図であり、図中７はＮｂまたはＮｂ基合金からなるパイプ状部材、６はパイプ状部材７内に埋設して配置されるＣｕ芯、５は前記パイプ状部材７およびＣｕ芯６からなる複合芯材を夫々示し［図２（ｂ）］、この複合芯材５が図１に示した芯材１の代わりに、Ｔａ製シース２内に１本または複数本配置されると共に、前記Ｔａ製シース２と複合芯材５間に形成される空間内に、コア粉末３を充填し、これを縮径加工することによって本発明の一次超電導線１１が構成される［図２（ａ）］。この一次超電導線１１の構成は、パイプ状部材５内にコア粉末３を充填して縮径加工した線材を前記芯材１の代わりに用いる以外は、基本的に前記図１に示した一次超電導線１０と同じである。

図２に示した構成では、複合芯材５が前記芯材１と同様の機能を発揮する他、縮径加工時のＮｂまたはＮｂ基合金（パイプ状部材７）の加工硬化による延性の低下を、延性の高いＣｕ（Ｃｕ芯６）が補うことによって、ＮｂまたはＮｂ基合金芯（前記図１に示した芯材１）に比べて破損し難くなり、断線も回避できることになる。

図３は本発明で用いる一次超電導線の更に他の構成例を示した概略断面図であり、図３に示した構成では、前記図１、２に示したＴａ製シース２の外周にＮｂ製シース８を重ね合わせた複合シースを、Ｃｕシース４内に配置した一次超電導線材１２であり、それ以外の構成は基本的には前記図１または図２に示した構成と同じである。このように、Ｔａ製シース２の外周にＮｂ製シース８を重ね合わせて配置することによって、Ｃｕシース４とＴａ製シースとの密着性が上がり、伸線加工途中での断線が減少できる。また、ＮｂはＴａよりもコストが安いので、Ｔａ製シースの一部をＮｂ製シースに置き換えることによって、コストダウンが図れることになる。

尚、本発明で用いるＴａ製シース２やＮｂ製シース８については、最終的に管状となれば良く、例えば薄肉のＴａシートやＮｂシートを重ね巻きしたり、またそれらを溶接することによって管状としたものを採用することができる。

前記図１〜３に示した一次超電導線１０〜１２に対して拡散熱処理を施すことによって希望する特性を発揮する超電導線材が得られるのであるが、図４に示すように、上記一次超電導線１０（図１）、１１（図２）および１２（図３）の複数本をＣｕマトリックス９内に埋設した線材を用いても本発明の粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材を作製することができ
、こうした構成によって多芯化（例えば、一次超電導線の数が３０００程度まで）した超電導線材（二次スタック超電導線材）とすることができる。尚、二次スタック材の構成は、図４に示したものに限らず、例えば前記図１〜３に示した一次超電導線１０〜１２を六角形断面に伸線加工したものを、Ｃｕシース内に複数束ねて挿入し、縮径加工することによっても多芯化した二次スタック超電導線材が得られる。

以下、本発明を実施例によってより具体的に説明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のものではなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することは、いずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。

実施例１
３２５メッシュ以下のＴａ粉末とＳｎ粉末を、その原子比が６：５（Ｔａ：Ｓｎ）となるよう混合し、この混合粉末に更に３２５メッシュ以下のＣｕ粉末を混合後の全粉末量に対して２質量％になるよう添加混合した。この混合粉末を、アルミナ製坩堝に入れ、１．３３×１０^-3Ｐａの真空中で９５０℃、２０時間反応させてＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を作製した。

次に、厚さ：０．２ｍｍのＴａ製シートを外径：４．８ｍｍとなるように２周重ね巻きし、外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍの安定化用Ｃｕシース内に挿入し、Ｔａシートの厚みが０．４ｍｍとなるようにＴａシート（Ｔａ製シース）を安定化用Ｃｕシース内面に張り付けて二重構造の複合シースを作製した。この複合シース内の中央部に、外径：１．２ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製芯材７本を配置しておき、これに（複合シース材と芯材間に形成される空間内に）先に作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を充填し、溝ロールにより２．７ｍｍ角正方形断面に加工した後、伸線により外径：１．５ｍｍの線材（一次超電導線）に加工した（前記図１参照）。

このとき比較材として、外径：１．１ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金芯４本を、外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製シース内中心部に配置しておき、これに（シース材と芯材間に形成される空間内に）先に作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を充填したものに、更に外径：１１ｍｍ、内径：８．２５ｍｍのＣｕシースを被せて溝ロールにより２．７ｍｍ角正方形断面に加工した後、伸線により外径：１．５ｍｍに加工した線材（一次超電導線）についても作製した。

両線材に８００℃で８０時間の拡散熱処理を行って、超電導線材とした。比較材のＮｂ₃Ｓｎ線材の断面を図５（図面代用電子顕微鏡写真）に示す。一方、本発明材の超電導線
材の断面を図６（図面代用電子顕微鏡写真）に示す。

これらのＮｂ₃Ｓｎ超電導線材を、液体ヘリウム中（４．２Ｋ）で１４〜１８Ｔの磁場
（外部磁場）における臨界電流密度（臨界電流Ｉｃを、安定化銅を除いた線材断面積で割った値：Ｊｃ）を測定したところ、下記のような値が得られた。

［臨界電流密度Ｊｃの測定値］
（１）本発明材
６７０Ａ／ｍｍ²（１５Ｔ）、６０３Ａ／ｍｍ²（１６Ｔ）、５４１Ａ／ｍｍ²（１７Ｔ
）、４９５Ａ／ｍｍ²（１８Ｔ）
（２）比較材
４６６Ａ／ｍｍ²（１４Ｔ）、３８４Ａ／ｍｍ²（１５Ｔ）、３２０Ａ／ｍｍ²（１６Ｔ
）、２６８Ａ／ｍｍ²（１７Ａ）、２３８Ａ／ｍｍ²（１８Ｔ）
例えば、外部磁場が１８ＴのときのＪｃは、比較材で２３８Ａ／ｍｍ²、本発明材は４
９５Ａ／ｍｍ²となっており、本発明材は比較材を大幅に上回る特性を示していた。外部
磁場Ｂと臨界電流密度Ｊｃの関係を図９に示す。

実施例２
３２５メッシュ以下のＴａ粉末とＳｎ粉末を、その原子比が３：７（Ｔａ：Ｓｎ）となるよう混合し、この混合粉末に更に３２５メッシュ以下のＣｕ粉末を混合後の全粉末量に対して５質量％になるよう添加混合し、混合粉末を調製した。

次に、厚さ：０．２ｍｍのＴａシートを外径：４．８ｍｍとなるように２周重ね巻きし、外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍの安定化用Ｃｕシース内に挿入し、Ｔａシートの厚みが０．４ｍｍとなるようにＴａシート（Ｔａ製シース）を安定化用Ｃｕシース内面に張り付けて二重構造の複合シースを作製した。この複合シース内の中央部に、外径：１．９ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製芯材３本を配置しておき、これに（複合シース材と芯材間に形成される空間内に）先に作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ混合粉末を充填し、溝ロールにより２．７ｍｍ角正方形断面に加工した後、伸線により外径：１．５ｍｍの線材（一次超電導線）に加工した（前記図１参照）。

この線材に８００℃で８０時間の拡散熱処理を行って、超電導線材とした。本発明材の超電導線材の断面を図７（図面代用電子顕微鏡写真）に示す。

このＮｂ₃Ｓｎ超電導線材を、液体ヘリウム中（４．２Ｋ）で１４〜１８Ｔの磁場（外
部磁場）における臨界電流密度Ｊｃを測定したところ、下記のような値が得られた。これらの値を、前記図９に併せて示す。

［臨界電流密度Ｊｃの測定値］
６３６Ａ／ｍｍ²（１４Ｔ）、５７２Ａ／ｍｍ²（１５Ｔ）、４９４Ａ／ｍｍ²（１６Ｔ
）、４３０Ａ／ｍｍ²（１７Ｔ）、３５７Ａ／ｍｍ²（１８Ｔ）
実施例３
外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍのＮｂ−４．０原子％Ｔａ合金製シース内に、外径：２．９ｍｍのＣｕ芯を挿入し、溝ロールにより１．０ｍｍ角正方形断面の複合芯材を作製した。

次に、厚さ：０．２ｍｍのＴａシートを外径：４．８ｍｍとなるように２周重ね巻きし、外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍの安定化用Ｃｕシース内に挿入し、Ｔａシートの厚みが０．４ｍｍとなるようにＴａシート（Ｔａ製シース）をＣｕシース内面に張り付けて二重構造の複合シースを作製した。この複合シース内の中央部に、先に作製した複合芯材を７本配置しておき、これに（複合シース材と複合芯材間に形成される空間内に）実施例１と同様にして作製したＴａ−Ｓｎ−Ｃｕ合金微粉末を充填し、溝ロールにより２．７ｍｍ角正方形断面に加工した後、伸線により外径：１．５ｍｍの線材（一次超電導線）に加工した（前記図２参照）。伸線加工後の本発明材の一次超電導線材断面を図８（図面代用電子顕微鏡写真）に示す。

更に、この一次超電導線材の一部を伸線により外径：１．０ｍｍまで加工した後、外径：８ｍｍ、内径：５ｍｍのＣｕシース内に７本束ねて挿入し、伸線により１．５ｍｍまで加工して二次スタック超電導線材としたが、芯材の断線は見られず、Ｃｕを複合させた芯材を使用したことによる伸線加工性向上が認められた。

この線材に８００℃で８０時間の拡散熱処理を行って超電導線材とし、液体ヘリウム中（４．２Ｋ）で１４〜１８Ｔの磁場（外部磁場）における臨界電流密度Ｊｃを測定したところ、下記のような値が得られた。これらの値を、前記図９に併せて示す。

［臨界電流密度Ｊｃの測定値］
７９０Ａ／ｍｍ²（１６Ｔ）、６７０Ａ／ｍｍ²（１７Ｔ）、６００Ａ／ｍｍ²（１８Ｔ
）
尚、上記実施例では、コア粉末としてＴａ粉末とＳｎ粉末を基本成分として含むものを用いたけれども、Ｔａ粉末の代わりにＴａと同じＶａ族元素のＮｂやIVａ族元素のＴｉを用いた場合にも同様の効果が発揮されることが確認できた。

本発明で用いる超電導原線の一構成例を示した概略断面図である。本発明で用いる超電導原線の他の構成例を示した概略断面図である。本発明で用いる超電導原線の更に他の構成例を示した概略断面図である。本発明で用いる超電導原線の他の構成例を示した概略断面図である。実施例１で得られた超電導線材（比較材）の断面を示す図面代用顕微鏡写真である。実施例１で得られた超電導線材（本発明材）の断面を示す図面代用顕微鏡写真である。実施例２で得られた超電導線材（本発明材）の断面を示す図面代用顕微鏡写真である。実施例３で得られた超電導線材（本発明材）の断面を示す図面代用顕微鏡写真である。各実施例１〜３で得られたＮｂ₃Ｓｎ超電導線のＪｃ特性と外部磁場Ｂとの関係を示すグラフである。

符号の説明

１ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材
２ＴａまたはＴａ合金からなるシース
３コア粉末
４Ｃｕシース
５複合芯材
６Ｃｕ芯
７ＮｂまたはＮｂ基合金からなるシース
８Ｎｂシース
９Ｃｕマトリックス
１０、１１、１２一次超電導線

Claims

粉末を用いて超電導線材を作製する方法によって製造されるＮｂ₃Ｓｎ超電導線材であって、安定化用Ｃｕシース内に配置されたＴａまたはＴａ合金製シース内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなる芯材を１本または複数本配置すると共に、前記ＴａまたはＴａ合金製シースと芯材間に形成される空間内に、ＴａとＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末に、更にＣｕを構成元素として０．３〜３０質量％含有する粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものであることを特徴とする粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材。
粉末を用いて超電導線材を作製する方法によって製造されるＮｂ₃Ｓｎ超電導線材であって、安定化用Ｃｕシース内に配置されたＴａまたはＴａ合金製シース内に、ＮｂまたはＮｂ基合金からなるパイプ状部材内にＣｕ芯を配置した複合芯材を１本または複数本配置すると共に、前記ＴａまたはＴａ合金製シースと複合芯材間に形成される空間内に、Ｔａ，ＮｂおよびＴｉのうちの少なくとも１種の金属とＳｎとの合金粉末、金属間化合物粉末または混合粉末を充填し、これを縮径加工した線材を一次超電導線として作製されたものであることを特徴とする粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材。
前記粉末は、更にＣｕを構成元素として含有したものである請求項２に記載の粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材。
ＴａまたはＴａ合金製シースの外周に、Ｎｂ製シースを配置した複合シース材を、安定化用Ｃｕシース内に配置して作製されたものである請求項１〜３のいずれかに記載の粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材。
請求項１〜４のいずれかに記載の一次超電導線の複数本を、更にＣｕマトリックス内に埋設した線材を用いて作製されたものである粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材。
請求項１〜４のいずれかに記載の一次超電導線の複数本を、更にＣｕシース内に挿入した線材を用いて作製されたものである粉末法Ｎｂ₃Ｓｎ超電導線材。