JP5753517B2 - ニオブ3スズ超電導多芯線材の前駆体線材およびそれを用いたニオブ3スズ超電導多芯線材 - Google Patents
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Description
(i)前記高電気抵抗相形成層は、少なくとも、隣接する前記Nb芯同士の間に介在するように配設されている。
(ii)前記Nb芯のそれぞれは、その外周の一部が前記Cu被覆層と接している。
(iii)前記高電気抵抗相形成層は、タンタル(Ta)層またはTa合金層であり、前記Ta合金は、Taにバナジウム、ニオブ、ハフニウム、タングステンの内の少なくとも一種を5質量%以下で含有する合金である。
(iv)前記高電気抵抗相形成層にTa-Sn化合物相が形成されている。
図2は、内部スズ法によりNb3Sn超電導多芯線材を得るための本発明の第1の実施形態に係る前駆体線材の一例を示す断面模式図である。図2に示したように、第1の実施形態に係る前駆体線材20は、超電導線材の安定化材となるCu管17の中に、複数本のNbフィラメント21と複数本のSnフィラメント14とが互いに接するように組み込まれている。前駆体線材20は、Nbフィラメント21が、Nb芯12と該Nb芯12の全周を被うCu被覆層13とを有すると共に、Nb芯12とCu被覆層13との間に、Nb芯12の外周を全部被覆する高電気抵抗相形成層22を更に有する点において、従来の前駆体線材10と異なっている。
図3は、内部スズ法によりNb3Sn超電導多芯線材を得るための本発明の第2の実施形態に係る前駆体線材の一例を示す断面模式図である。図3に示したように、第2の実施形態に係る前駆体線材30は、超電導線材の安定化材となるCu管17の中に、複数本のNbフィラメント31と複数本のSnフィラメント14とが互いに接するように組み込まれている。前駆体線材30は、Nbフィラメント31の高電気抵抗相形成層32が、Nb芯12の外周の一部を被覆する点において、第1の実施形態に係る前駆体線材20と異なっている。言い換えると、Nbフィラメント31は、Nb芯12の外周の一部がCu被覆層13と接している。
図5は、内部スズ法によりNb3Sn超電導多芯線材を得るための本発明の第3の実施形態に係る前駆体線材の一例を示す断面模式図である。図5に示したように、第3の実施形態に係る前駆体線材50は、超電導線材の安定化材となるCu管17の中に、複数本のNbフィラメント51と複数本のSnフィラメント14とが互いに接するように組み込まれている。前駆体線材50は、Nbフィラメント51の高電気抵抗相形成層52がNb芯12の全周を包んでいると共に、Nb芯12の外周の一部がCu被覆層13と接している点において、前駆体線材20,30,40と異なっている。言い換えると、第3の実施形態に係るNbフィラメント51は、第1の実施形態と第2の実施形態との両方の構成を有している。
図2に示した構造を有する前駆体線材で、高電気抵抗相形成層22の厚さが異なる5種類の試料を作製した。以下にその作製方法を示す。
図1に示した構造を有する前駆体線材で、隣接するNb芯同士の間隔が異なる3種類の試料を作製した。以下にその作製方法を示す。
図3に示した構造を有する前駆体線材を作製した。以下にその作製方法を示す。
図4に示した構造を有する前駆体線材を作製した。以下にその作製方法を示す。
図5に示した構造を有する前駆体線材を作製した。以下にその作製方法を示す。
上記で作製した前駆体線材(実施例1〜6および比較例1〜5)の断面観察を行い、断面構造(Nb芯の径、隣接するNb芯の間隔、高電気抵抗相形成層の厚さ)を調査した。結果を表1に示す。
上記で作製した前駆体線材(実施例1〜6および比較例1〜5)に対して拡散反応熱処理を施し、Nb3Sn超電導多芯線材を作製した。拡散反応熱処理は、500℃で100時間保持した後、700℃で100時間保持する条件で行った。
一方、これら試料の磁化損失は、隣接するNb芯の間隔が小さくなるにつれて増大していた。これは、隣接するNb3Snフィラメントが電磁気的に結合し易くなることに起因すると考えられた。
11,21,31,41,51…Nbフィラメント、
12…Nb芯、
13,16…Cu被覆層、
14…Snフィラメント、
15…Sn芯、
17…Cu管、
18…拡散バリア層、
22,32,42,52…高電気抵抗相形成層、
53…Cuシート。
Claims (5)
- ニオブ3スズ(Nb3Sn)超電導多芯線材の前駆体線材であって、
ニオブ(Nb)芯と前記Nb芯の全周を被う銅(Cu)被覆層とを有するNbフィラメントと、スズ(Sn)芯を有するSnフィラメントとが互いに接するように配設され、
前記Nbフィラメントのそれぞれは、前記Nb芯と前記Cu被覆層との間に、前記Nb芯の外周の全部または一部を被覆する高電気抵抗相形成層を更に有し、
前記高電気抵抗相形成層の厚さが0.05μm以上0.4μm以下であり、
前記Nb芯のそれぞれは、その外周の一部が前記Cu被覆層と接していることを特徴とする前駆体線材。 - 請求項1に記載の前駆体線材において、
前記高電気抵抗相形成層は、少なくとも、隣接する前記Nb芯同士の間に介在するように配設されていることを特徴とする前駆体線材。 - 請求項1または請求項2に記載の前駆体線材において、
前記高電気抵抗相形成層は、タンタル(Ta)層またはTa合金層であり、
前記Ta合金は、Taにバナジウム、ニオブ、ハフニウム、タングステンの内の少なくとも一種を5質量%以下で含有する合金であることを特徴とする前駆体線材。 - ニオブ3スズ(Nb3Sn)超電導多芯線材であって、
請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の前駆体線材に対して拡散反応熱処理が施され、
前記Nb芯のそれぞれにNb3Sn相が形成されていることを特徴とするNb3Sn超電導多芯線材。 - 請求項4に記載のNb3Sn超電導多芯線材において、
前記高電気抵抗相形成層にTa-Sn化合物相が形成されていることを特徴とするNb3Sn超電導多芯線材。
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