JP6425673B2 - Nb3Snを含有する超伝導線材のためのPITエレメントを有する半完成線材、及びこの半完成線材を製造する方法、並びに、半完成ケーブル、及び超電導線材又は超電導ケーブルを製造する方法 - Google Patents
Nb3Snを含有する超伝導線材のためのPITエレメントを有する半完成線材、及びこの半完成線材を製造する方法、並びに、半完成ケーブル、及び超電導線材又は超電導ケーブルを製造する方法 Download PDFInfo
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Description
−Cu安定化クラッディング管と、
−Cu安定化クラッディング管の内側にあるリング形状の閉じた拡散バリアと、
−拡散バリアの内側にある複数のPITエレメントとを含み、
PITエレメントの各々は、
−Cuを含有するクラッディング、
−小管、及び
−Sn含有粉末コアを含む。
b)プレ内側エレメントの少なくとも一部を外側ジャケットの長さに沿って外側ジャケットから除去する工程と、
c)複数のプレPITエレメントをプレ拡散バリア内で複数のプレフィラーエレメントと共に配置する工程であって、プレフィラーエレメントを外側ジャケットの残存部の内側に当接させると共にプレPITエレメントに当接させる工程と、
d)前記取得されたプレ半完成線材を減面成形して、半完成線材を取得す工程とである。
半完成線材の実施の形態
本発明の半完成線材の好ましい実施の形態において、フィラーエレメントは、外側にて拡散バリアと直接隣接する。故に押出の間に導入されるプレ内側エレメントは、プレフィラーエレメント及びプレPITエレメントの導入の前に完全に除去されている。この理由により、後続の超伝導線材の、超伝導率のためには利用可能ではない断面の領域割合は最小限になり、電流保持容量は最大化される。
本発明の方法の1つの好ましい変形例において、プレCu安定化クラッディング管のための材料は、押出による塑性変形の直前に平均粒径MKSを有し、当該平均粒径MKSは、MKS≧2・MKI、好ましくはMKS≧5・MKIである。換言すれば、プレ内側エレメントのための材料は、Cu安定化クラッディング管のための材料よりも顕著に微細である。これにより、静圧押出後のプレ拡散バリアの波形は非常に小さくなる。MKSは、通常、100μm以上、大部分は約200〜500μmである。
本発明の半完成線材のための外側ジャケットの製造のための本発明の手順、参照としてこの関連では押出を通した本発明の製造方法の工程a)は、フルシリンダーからのプレ内側エレメントを用いる製造例を用いた例によって試験した。この関連において、例えば図6の頂部を参照のこと。比較として、半完成線材のための外側ジャケットはさらに、押出を通して従来通り製造された。得られた外側ジャケットは、横方向断面において調製された。図10aは、本発明に従って製造された外側ジャケット20の写真光学記録(cmスケールを含む)を示し、図10bは従来通りに製造された外側ジャケット120の写真光学記録(cmスケールを含む)を示す。
2 Cu安定化クラッディング管
3 拡散バリア
4 内側エレメント
5 フィラーエレメント
6 PITエレメント
7 中心フィラーエレメント
8 Cu含有クラッディング
9 小管
10 粉末コア
Claims (24)
- Nb3Snを含有する超伝導線材のための半完成線材(1)であって、
−Cu安定化クラッディング管(2)と、
−前記Cu安定化クラッディング管(2)の内側にあるリング形状の閉じた拡散バリア(3)と、
−前記拡散バリア(3)の内側にある複数のPITエレメント(6)とを含み、
前記エレメントの各々は、
−Cuを含有するクラッディング(8)、
−小管(9)、及び
−Snを含有する粉末コア(10)
を含み、前記小管(9)はNb又はNbを含有する合金からなり、前記拡散バリア(3)は、半完成線材(1)の断面において3%≦ADF≦9%の領域ADFの割合を有すると共に、8μm≦WDF≦25μmの壁厚さWDFを有し、さらに前記拡散バリア(3)の内側に複数のフィラーエレメント(5)が配置され、前記フィラーエレメント(5)の内側がPITエレメント(6)に当接することを特徴とする半完成線材。 - 前記フィラーエレメント(5)の外側サイドが前記拡散バリア(3)に直接隣接することを特徴とする請求項1に記載の半完成線材(1)。
- 中心フィラーエレメント(7)の外側サイドが前記PITエレメント(6)と隣接することを特徴とする請求項1又は2に記載の半完成線材(1)。
- 前記フィラーエレメント(5)はCuを含有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- 前記PITエレメント(6)は六角形の断面を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- 前記PITエレメント(6)における前記Nb又はNbを含有する合金の小管(9)は丸形の断面を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- 前記拡散バリア(3)の領域ADFの割合として4%≦ADF≦8%が適用されることを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- 前記Cu安定化クラッディング管(2)は、前記半完成線材(1)の断面において12%≦ASH≦30%、好ましくは18%≦ASH≦30%、さらに好ましくは22%≦ASH≦27%の領域ASHの割合を有することを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- 前記拡散バリア(3)の厚さWDFとして10μm≦WDF≦22μmが適用されることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- 前記Cu安定化クラッディング管(2)は、0.5mm≦DSH≦1.2mm、好ましくは0.6mm≦DSH≦0.9mmの外側直径DSHを有することを特徴とする請求項1乃至9のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- 前記Nb又はNbを含有する合金の小管(9)は20μm≦DRo≦55μm、好ましくは20μm≦DRo≦45μmの外径DRoを有することを特徴とする請求項1乃至10のいずれか1項に記載の半完成線材(1)。
- Nb3Snを含有する超伝導ケーブル用の半完成ケーブル(40)であって、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半完成線材(1)を複数備えるストランドを含み、特に前記半完成ケーブル(40)が平坦なケーブルとして設計される半完成ケーブル(40)。
- Nb3Snを含有する超伝導線材又はNb3Snを含有する超伝導ケーブルを製造する方法であって、請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半完成線材(1)又は請求項12に記載の半完成ケーブル(40)に反応アニーリングを行う方法。
- 前記小管(9)に含有されるNbの少なくとも80%が反応アニーリング中の間に反応してA15相になっていることを特徴とする請求項13に記載の方法。
- 前記Nb3Snを含有する超伝導線材又はNb3Snを含有する超伝導ケーブルが少なくとも100、好ましくは少なくとも150の残留抵抗比RRRを有することを特徴とする請求項13又は14に記載の方法。
- 請求項1乃至11のいずれか1項に記載の半完成線材(1)を製造する方法であって、
a)押出、特に静圧押出により外側ジャケット(20)を製造する工程であって、前記外側ジャケット(20)は、プレCu安定化クラッディング管(21)、前記プレCu安定化クラッディング管(21)内のプレ拡散バリア(22)、及び前記プレ拡散バリア(22)内のプレ内側エレメント(23)を含み、前記プレ内側エレメント(23)のための材料を、押出による塑性変形の直前に、前記プレ内側エレメント(23)のための材料の平均粒径MKIを前記プレ拡散バリア(22)のための材料の平均粒径MKDの最大3倍の大きさになるように選択する工程と、
b)前記プレ内側エレメント(23)の少なくとも一部を前記外側ジャケット(20)の長さに沿って前記外側ジャケット(20)から除去して残存外側ジャケット(20a)を取得する工程と、
c)複数のプレPITエレメント(30)を前記プレ拡散バリア(22)内で複数のプレフィラーエレメント(32)と共に配置する工程であって、前記プレフィラーエレメント(32)を前記残存外側ジャケット(20a)の内側に当接させると共に前記プレPITエレメント(30)に当接させる工程と、
d)前記取得されたプレ半完成線材(34)を減面成形して、前記半完成線材(1)を取得する工程と
を含む方法。 - 前記プレCu安定化クラッディング管(21)のための材料が、押出による塑性変形の直前の平均粒径MKSを有し、当該平均粒径MKSは、MKS≧2・MKI、好ましくはMKS≧5・MKIであることを特徴とする請求項16に記載の方法。
- 工程d)において、前記プレ半完成線材(34)を押出及び/又は伸線加工及び/又は線材ロール加工することを特徴とする請求項16又は17に記載の方法。
- 前記外側ジャケット(20)のための材料を、押出直前に温度TSP≧450℃に加熱することを特徴とする請求項16乃至18のいずれか1項に記載の方法。
- 工程a)において、中空シリンダーをプレ内側エレメント(23)として形成することを特徴とする請求項16乃至19のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)において、前記プレ内側エレメント(23)の材料を機械的に、特にドリル加工又はミル加工によって除去することを特徴とする請求項16乃至20のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)において、前記プレ内側エレメント(23)の材料を化学的に除去することを特徴とする請求項16乃至21のいずれか1項に記載の方法。
- 工程b)において、前記プレ内側エレメント(23)を前記外側ジャケット(20)から完全に除去することを特徴とする請求項16乃至22のいずれか1項に記載の方法。
- 前記プレ内側エレメント(23)の材料を、Cu−Sn、Cu−Ni、Cu−Zn又はCu−Alを含有する合金として選択することを特徴とする請求項16乃至23のいずれか1項に記載の方法。
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