JPH01220308A - 高臨界電流密度と高強度を有する超電導複合ケーブルおよびその製造方法 - Google Patents
高臨界電流密度と高強度を有する超電導複合ケーブルおよびその製造方法Info
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- JPH01220308A JPH01220308A JP63043531A JP4353188A JPH01220308A JP H01220308 A JPH01220308 A JP H01220308A JP 63043531 A JP63043531 A JP 63043531A JP 4353188 A JP4353188 A JP 4353188A JP H01220308 A JPH01220308 A JP H01220308A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
- H10N60/203—Permanent superconducting devices comprising high-Tc ceramic materials
-
- H—ELECTRICITY
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- H10N60/0268—Manufacture or treatment of devices comprising copper oxide
- H10N60/0801—Manufacture or treatment of filaments or composite wires
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は、Yを含む希土類元素、アルカリ土類金属、
銅および酸素からなるペロブスカイト構造を有する化合
物(以下、この化合物を超電導セラミックスという)粉
末をAg表シースに充填してなる超電導ワイヤを複数本
束ねて被覆してなる高臨界′fIL流密度と高強度を有
する超$2に複合ケーブルおよびその製造方法に胸する
ものである。
銅および酸素からなるペロブスカイト構造を有する化合
物(以下、この化合物を超電導セラミックスという)粉
末をAg表シースに充填してなる超電導ワイヤを複数本
束ねて被覆してなる高臨界′fIL流密度と高強度を有
する超$2に複合ケーブルおよびその製造方法に胸する
ものである。
一役に、上記超電導セラミックスは、液体窒素で冷劫可
能なフッ0Kにおいて超111尋現象を示すことが知ら
れてお少、上記超電導セラミックスとして代表的なもの
がY Ba2Cu307の組成を有するものであること
も知られている。
能なフッ0Kにおいて超111尋現象を示すことが知ら
れてお少、上記超電導セラミックスとして代表的なもの
がY Ba2Cu307の組成を有するものであること
も知られている。
上記超電導セラミックスを用いて超電導ワイヤを製造す
るに社、上記超電導セラミックスを平均粒径:lOμ誦
以下に粉砕した後、Ag製管に充填し、ついでこの充填
管材をスェージング加工や溝ロール加工、tたはダイス
加工などの冷間加工を施して所定形状のワイヤに成形さ
れている。
るに社、上記超電導セラミックスを平均粒径:lOμ誦
以下に粉砕した後、Ag製管に充填し、ついでこの充填
管材をスェージング加工や溝ロール加工、tたはダイス
加工などの冷間加工を施して所定形状のワイヤに成形さ
れている。
このようにして作製されたワイヤは、複数本束ねられて
、Ag製パイプで被覆され、超電導ケーブルに加工され
、ついで大気中または酸素雰囲気中。
、Ag製パイプで被覆され、超電導ケーブルに加工され
、ついで大気中または酸素雰囲気中。
温度900〜950℃で熱処理され、製品とされている
。
。
しかし、上記従来の技術で述べた超1を等ケーブルには
1次のような問題点がある。
1次のような問題点がある。
(1) 上記複数本の超電導ワイヤを被覆するノセイ
プKAg製パイプを用いているので高価なAgを大量に
使用しなければならず、超電導ケーブル自体が非常K1
1iii価なものとなる。
プKAg製パイプを用いているので高価なAgを大量に
使用しなければならず、超電導ケーブル自体が非常K1
1iii価なものとなる。
(2)超電導ケーブルの金属材料としてAgを用いてい
るので強度、特に高温強度が低い。
るので強度、特に高温強度が低い。
(3) 臨界を流密gJcは、1o3A/cIL2の
オーダーしか得られておらず、実用に供するKは、少な
くとも10A/cIIL2が必要である。
オーダーしか得られておらず、実用に供するKは、少な
くとも10A/cIIL2が必要である。
上記(2)の高温強度を確保するためKは、超電導ワイ
ヤを被覆するためのパイプとして、Agよシも高温強度
のすぐれ九N1基合金、オーステナイトス“テンレス鋼
等からなるパイプを使用すればよいと考えられるが、か
かるAg以外の金属材料は、酸素の拡散浸透および排出
を行表うことができないため、上記Ag以外の金属製パ
イプを使用すると、加工中または加工後KM’ail、
導セラミックス粉末より放出される酸素の逃は場所がな
くなり、被覆パイプに膨らみを生じることがibb、さ
らに大気中または酸素雰囲気中で行なわれる最終熱処理
に際しても充填されている超電導セラミックスに酸素を
吸収させることができない。したがって、現在のところ
、超′IJIL導ワイヤを被覆するパイプの材料として
Ag以外には考えられない。
ヤを被覆するためのパイプとして、Agよシも高温強度
のすぐれ九N1基合金、オーステナイトス“テンレス鋼
等からなるパイプを使用すればよいと考えられるが、か
かるAg以外の金属材料は、酸素の拡散浸透および排出
を行表うことができないため、上記Ag以外の金属製パ
イプを使用すると、加工中または加工後KM’ail、
導セラミックス粉末より放出される酸素の逃は場所がな
くなり、被覆パイプに膨らみを生じることがibb、さ
らに大気中または酸素雰囲気中で行なわれる最終熱処理
に際しても充填されている超電導セラミックスに酸素を
吸収させることができない。したがって、現在のところ
、超′IJIL導ワイヤを被覆するパイプの材料として
Ag以外には考えられない。
そこで1本発明者等は、上記従来技術の問題点を解決す
べく研究を行なった結果。
べく研究を行なった結果。
(1)複数本の超電導ワイヤを被覆するパイプとして、
Ag部分とAg以外の金属部分からな)上記Ag部分
は内面から外面にわたって存在している複合パイプを用
いると、上記AgfJ分は酸素を拡散により吸収首たは
排出する窓の作用をし、上記Ag以外の金属部分として
高温強度のすぐれたインコネル。
Ag部分とAg以外の金属部分からな)上記Ag部分
は内面から外面にわたって存在している複合パイプを用
いると、上記AgfJ分は酸素を拡散により吸収首たは
排出する窓の作用をし、上記Ag以外の金属部分として
高温強度のすぐれたインコネル。
ハステロイ等のN1基合金、808304で代表される
オーステナイト系ステンレ、ス餉等の金属材料を用いる
から、上記複合パイプは高温強度のすぐれたものとなる
。さらに上記複合パイプはAgとAg以外の金属材料か
ら構成されるので、A価なAgの使用量を少なくするこ
とができる。
オーステナイト系ステンレ、ス餉等の金属材料を用いる
から、上記複合パイプは高温強度のすぐれたものとなる
。さらに上記複合パイプはAgとAg以外の金属材料か
ら構成されるので、A価なAgの使用量を少なくするこ
とができる。
(2)超電導ワイヤに充填されている超電導セラミック
ス粉末を、−8?ロブスカイト構造のC軸方向が、上記
充填ワイヤの長平方向に対して垂直になるように配向せ
しめ、その配向層の厚さが5μ重以上となるようにする
と臨界IL流密度が104A/cIL2以上となり、か
かる臨界taL&密度を有する超電導ワイヤを複数本束
ねて成る複合ケーブルもlo’A/cm2以上の高臨界
電流密度が得られるはずであるが。
ス粉末を、−8?ロブスカイト構造のC軸方向が、上記
充填ワイヤの長平方向に対して垂直になるように配向せ
しめ、その配向層の厚さが5μ重以上となるようにする
と臨界IL流密度が104A/cIL2以上となり、か
かる臨界taL&密度を有する超電導ワイヤを複数本束
ねて成る複合ケーブルもlo’A/cm2以上の高臨界
電流密度が得られるはずであるが。
そのためには、上記超電導ワイヤを複数本束ねて上記複
合/ぞイブに充填し、その充填複合パイプを1パスの圧
下率が501以上の平ロール圧延を行ない、ついで大気
中または酸素雰囲気中で熱処理すればよいという知見を
得たのである。
合/ぞイブに充填し、その充填複合パイプを1パスの圧
下率が501以上の平ロール圧延を行ない、ついで大気
中または酸素雰囲気中で熱処理すればよいという知見を
得たのである。
この発明は、かかる知見にもとづいてなされたものであ
って、高臨界電流密度と高強度を壱する超電導複合ケー
ブルとその製造方法に特徴を有するものである。
って、高臨界電流密度と高強度を壱する超電導複合ケー
ブルとその製造方法に特徴を有するものである。
上記圧下率とは、平ロール圧延前の複合ケーブルの外径
または厚さをhOs これらを平ロール圧延した後の厚
さをhとすると。
または厚さをhOs これらを平ロール圧延した後の厚
さをhとすると。
で衆わすことができる。
この圧下率:5091以上のlバス平ロール圧延は、熱
処理前の層性加工の最終工程で行なう必要があり、かか
るlAス平ロール圧蝙は可及的に急激に行なうことが望
ましい。上記平ロール圧延により充填超電等セラミック
ス粉末に形成された配向層は、その後の大気中または酸
素雰囲気中の熱処理によっても配向層のC軸方向および
厚さに何らの変化も認められない。
処理前の層性加工の最終工程で行なう必要があり、かか
るlAス平ロール圧蝙は可及的に急激に行なうことが望
ましい。上記平ロール圧延により充填超電等セラミック
ス粉末に形成された配向層は、その後の大気中または酸
素雰囲気中の熱処理によっても配向層のC軸方向および
厚さに何らの変化も認められない。
第5図は、この発明の高臨界電流密度と高強度を有する
超電導複合ケーブルの斜視図である。
超電導複合ケーブルの斜視図である。
第14図は、上記超電導複合ケーブルを加工するための
工程を示す断面図でろる。上記第1〜5図において、1
はAg以外の金属部分で、高温強度のすぐれた材料1例
えばインコネル、ハステロイ等に代表されるNi基合俊
、BUS304に代表されるオーステナイト系ステンレ
ス銅で構成される。2はAg部分で、これはAgで構成
されている。
工程を示す断面図でろる。上記第1〜5図において、1
はAg以外の金属部分で、高温強度のすぐれた材料1例
えばインコネル、ハステロイ等に代表されるNi基合俊
、BUS304に代表されるオーステナイト系ステンレ
ス銅で構成される。2はAg部分で、これはAgで構成
されている。
上記Ag以外の金属部分lおよびAg部分2から複合パ
イプが構成されておシ、上記Ag以外の*、g部分1で
強度を確保し、上記Ag部分2は上記複合パイプの内面
と外面との間の酸素拡散移動のための窓の役割をしてい
る。番は超−擲セラミックスで。
イプが構成されておシ、上記Ag以外の*、g部分1で
強度を確保し、上記Ag部分2は上記複合パイプの内面
と外面との間の酸素拡散移動のための窓の役割をしてい
る。番は超−擲セラミックスで。
Agシース3に充填されている。
上記第1〜4図にもとづいて、この発明の超電導ケーブ
ルの加工方法を簡単に説明する。
ルの加工方法を簡単に説明する。
まず、第1図に示されるようにs Ag部分2とAg以
外の金属部分lからなる複合パイプを作製し。
外の金属部分lからなる複合パイプを作製し。
上記複合ノぞイブK * Agシース3と超電導セラ(
ックス4からなる超電導ワイヤを充填し、これを第2図
に示されるように伸線加工し、この伸線加工した複合ケ
ーブルを第3図に示され゛るように軽く“断面偏平とな
るように圧延し、ついで圧下率:50饅以上の1パス平
ロール圧延を施して第4図に示される帯状の複合ケーブ
ルとする。上記第3図の断面偏平圧延は省略することも
できる。′このような帯状の複合ケーブルは、大気中ま
たは酸素雰囲気中において、温度=900〜950℃に
て熱処理され、高臨界電流密度と高強度を有する超篭導
復合ケーブルを製造することができる。
ックス4からなる超電導ワイヤを充填し、これを第2図
に示されるように伸線加工し、この伸線加工した複合ケ
ーブルを第3図に示され゛るように軽く“断面偏平とな
るように圧延し、ついで圧下率:50饅以上の1パス平
ロール圧延を施して第4図に示される帯状の複合ケーブ
ルとする。上記第3図の断面偏平圧延は省略することも
できる。′このような帯状の複合ケーブルは、大気中ま
たは酸素雰囲気中において、温度=900〜950℃に
て熱処理され、高臨界電流密度と高強度を有する超篭導
復合ケーブルを製造することができる。
上記配向層の厚さを5μ冒以上とするためには上記平ロ
ールによる1パスの圧下率が50%以上とし、配向層の
厚さは厚ければ厚いほどaI、臨界電流′vM度を得る
ことができるが1通常の平ロールによる1パス圧地で得
られる配向層の厚さは150μmが限界であるところか
ら、その上限を150μ票と定めた。
ールによる1パスの圧下率が50%以上とし、配向層の
厚さは厚ければ厚いほどaI、臨界電流′vM度を得る
ことができるが1通常の平ロールによる1パス圧地で得
られる配向層の厚さは150μmが限界であるところか
ら、その上限を150μ票と定めた。
つぎIc、この発明を実施例にもとづいて具体的に説明
する。
する。
原料粉末として、いずれも平均粒径二6μ票のY2O5
粉末、BaCO3粉末、およびCuO粉末を用意し。
粉末、BaCO3粉末、およびCuO粉末を用意し。
これら原料粉末なY2O3: l 5.13 %、 B
aC0,:52.89%、Cub: 31.98%(以
上重量%)の割合で配合し、混合し、この混合粉末を大
気中。
aC0,:52.89%、Cub: 31.98%(以
上重量%)の割合で配合し、混合し、この混合粉末を大
気中。
温度:900℃、10時間保持の条件で焼成し。
平均粒径:2.6μ冒に粉砕して、 YBa2Cu2O
7の組成なMする一?口・プスカイト構造の超%専セラ
ミックス粉末を作製した。
7の組成なMする一?口・プスカイト構造の超%専セラ
ミックス粉末を作製した。
上記Mi竜尋セラミックス粉末を、内径:5JOIX肉
厚:11m1X長さ:200111の寸法のAg製ケー
スに充填し、真空封着した後、冷間にてロータリースェ
ージング加工と溝ロール加工を施し、最終的に溝ロール
加工を施して線径:2.Ou+X長き:lフOOmの超
電導ワイヤを作製した。
厚:11m1X長さ:200111の寸法のAg製ケー
スに充填し、真空封着した後、冷間にてロータリースェ
ージング加工と溝ロール加工を施し、最終的に溝ロール
加工を施して線径:2.Ou+X長き:lフOOmの超
電導ワイヤを作製した。
一方、Ag部分2と8US 304オーステナイトステ
ンレス鋼lからなる内径:1OaxX肉厚=1、510
1 X長さ:1000mの寸法の複合パイプを作製し、
上記超電導ワイヤを、第1図に示されるように、上記複
合パイプに充填し、上記超電導ワイヤ充填複合パイプに
ダイス加工を施して、第2図に示される直径:フ騙の超
電導ケーブルを作製した。上記超電導ケーブルを平ロー
ルにて圧下率:80%の1/々ス圧廷を行ない、複合パ
イプを圧延すると同時に複合パイプ内の超電導ワイヤも
圧延し、超電導ワイヤに充填されている超電導セラミッ
クスを圧延することにより超電導セラミックスの結晶の
C軸方向をワイヤの長手方向に対して垂直方向となるよ
うに配向せしめる。上記圧下率:80%の1パス圧延に
より第4図または第6図に示される断面偏平形状の帯状
複合ケーブルが得られる。この実施例では、第2図の複
合ケーブルから直接平ロール圧端によシ第4図または%
5図の帯状複合ケーブルを作製し九が、83図に示すよ
うな軽い平ロール圧延を行なったのち50−以上の圧下
率の平ロール圧延を行なってもよい。
ンレス鋼lからなる内径:1OaxX肉厚=1、510
1 X長さ:1000mの寸法の複合パイプを作製し、
上記超電導ワイヤを、第1図に示されるように、上記複
合パイプに充填し、上記超電導ワイヤ充填複合パイプに
ダイス加工を施して、第2図に示される直径:フ騙の超
電導ケーブルを作製した。上記超電導ケーブルを平ロー
ルにて圧下率:80%の1/々ス圧廷を行ない、複合パ
イプを圧延すると同時に複合パイプ内の超電導ワイヤも
圧延し、超電導ワイヤに充填されている超電導セラミッ
クスを圧延することにより超電導セラミックスの結晶の
C軸方向をワイヤの長手方向に対して垂直方向となるよ
うに配向せしめる。上記圧下率:80%の1パス圧延に
より第4図または第6図に示される断面偏平形状の帯状
複合ケーブルが得られる。この実施例では、第2図の複
合ケーブルから直接平ロール圧端によシ第4図または%
5図の帯状複合ケーブルを作製し九が、83図に示すよ
うな軽い平ロール圧延を行なったのち50−以上の圧下
率の平ロール圧延を行なってもよい。
上記帯状複合ケーブルを酸素雰囲気中、温度:920C
,15時間保持の条件で熱処理し、高臨界′RL流密度
を有する超1kL導祷合ケーブルを作製した。
,15時間保持の条件で熱処理し、高臨界′RL流密度
を有する超1kL導祷合ケーブルを作製した。
この超電導複合ケーブルの臨界電流密度Jcを測定した
ところ、Jc:2゜5 X I OA /32であった
。
ところ、Jc:2゜5 X I OA /32であった
。
このl!MX導複合ケーブルを切断し、断面に露出して
いる超電等セラミックス層をX−回折によシ配向テスト
を行なったところ、上記超電導セラミックス層全面にわ
たシ、粉末の結晶のC軸方向がケーブルの長手方向に対
して垂直に配向していることが確認された。
いる超電等セラミックス層をX−回折によシ配向テスト
を行なったところ、上記超電導セラミックス層全面にわ
たシ、粉末の結晶のC軸方向がケーブルの長手方向に対
して垂直に配向していることが確認された。
この発明の超電導複合ケーブルは、Agよりも高温およ
び常温強度の鍋いAg以外の金属林料によシ被檀姑れて
いるために、高温および常温強度がすぐれておプ、さら
に臨界電流密度も10 A/α2以上の高臨界電流密度
を有し、Agの使用量が少ないために価格が安いという
すぐれた効果がある。
び常温強度の鍋いAg以外の金属林料によシ被檀姑れて
いるために、高温および常温強度がすぐれておプ、さら
に臨界電流密度も10 A/α2以上の高臨界電流密度
を有し、Agの使用量が少ないために価格が安いという
すぐれた効果がある。
第1〜4図は、この発明の超電導複合ケーブルを加工す
る工程を示す断面概略図。 第6図は、この発明の超電導複合ケーブルの斜視図であ
る。 l・・・Ag以外の金属部分。 2・・・Ag部分。 3・・・Agシース。 4・・・超電導セラミックス。
る工程を示す断面概略図。 第6図は、この発明の超電導複合ケーブルの斜視図であ
る。 l・・・Ag以外の金属部分。 2・・・Ag部分。 3・・・Agシース。 4・・・超電導セラミックス。
Claims (3)
- (1)Yを含む希土類元素、アルカリ土類金属、銅およ
び酸素からなるペロブスカイト構造を有する化合物(以
下、超電導セラミックスという)粉末を銀製シースに充
填してなる超電導ワイヤであつて、上記超電導セラミッ
クス粉末は、上記ペロブスカイト構造のC軸方向が、上
記超電導ワイヤの長手方向に対して垂直になるように配
向している厚さ:5〜150μmの配向層を有するよう
に充填されている複数本の高臨界電流密度を有する超電
導ワイヤと、 銀部分と銀以外の金属部分からなり、上記銀部分は内面
から外面にわたつて存在している複合パイプとからなり
、 上記複数本の高臨界電流密度を有する超電導ワイヤを上
記複合パイプにより被覆してなることを特徴とする高臨
界電流密度と高強度を有する超電導複合ケーブル。 - (2)上記超電導セラミックス粉末を銀製シースに充填
してなる複数本の超電導ワイヤを、上記銀部分と銀以外
の金属部分からなり上記銀部分は内面から外面にわたつ
て存在している複合パイプに充填し、 上記複数本の超電導ワイヤを充填した複合パイプを伸線
加工して複合ケーブルとし、 上記伸線加工した複合ケーブルを、さらに1パスの圧下
率が50%以上となるように平ロール圧延し、 ついで、熱処理することを特徴とする高臨界電流密度と
高強度を有する超電導複合ケーブルの製造方法。 - (3)請求項2の伸線加工した複合ケーブルを、軽く圧
延して断面偏平な複合ケーブルとし、ついで、上記断面
偏平な超電導ケーブルを1パスの圧下率が50%以上と
なるように平ロール圧延することを特徴とする高臨界電
流密度と高強度を有する超電導複合ケーブルの製造方法
。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63043531A JPH01220308A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 高臨界電流密度と高強度を有する超電導複合ケーブルおよびその製造方法 |
EP89902962A EP0358779B1 (en) | 1988-02-26 | 1989-02-27 | High-strength superconductive wire and cable having high current density, and method of producing them |
PCT/JP1989/000198 WO1989008317A1 (en) | 1988-02-26 | 1989-02-27 | High-strength superconductive wire and cable having high current density, and method of producing them |
DE89902962T DE68905980T2 (de) | 1988-02-26 | 1989-02-27 | Hochfeste supraleitfähige drähte und kabel mit hoher stromdichte sowie verfahren zur herstellung. |
US07/445,639 US5068219A (en) | 1988-02-26 | 1989-02-27 | High strength superconducting wires and cables each having high current density, and a process for fabricating them |
KR1019890701967A KR900701019A (ko) | 1988-02-26 | 1989-02-27 | 고전류 밀도를 보유하는 고강도 초전도 와이어 및 케이블과 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63043531A JPH01220308A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 高臨界電流密度と高強度を有する超電導複合ケーブルおよびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01220308A true JPH01220308A (ja) | 1989-09-04 |
Family
ID=12666326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63043531A Pending JPH01220308A (ja) | 1988-02-26 | 1988-02-26 | 高臨界電流密度と高強度を有する超電導複合ケーブルおよびその製造方法 |
Country Status (1)
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JP (1) | JPH01220308A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04104409A (ja) * | 1990-08-22 | 1992-04-06 | Hitachi Ltd | 酸化物超電導体および酸化物超電導線ならびに超電導コイル |
-
1988
- 1988-02-26 JP JP63043531A patent/JPH01220308A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04104409A (ja) * | 1990-08-22 | 1992-04-06 | Hitachi Ltd | 酸化物超電導体および酸化物超電導線ならびに超電導コイル |
US5798312A (en) * | 1990-08-22 | 1998-08-25 | Hitachi, Ltd. | Elongate superconductor elements comprising oxide superconductors, superconducting coils and methods of making such elements |
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