JPH02301912A - 合金系超電導導体 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は合金系超電導導体に関し、特に、安定性を向上
させた合金系超電導導体に関する。

〔従来の技術］ ＮｂＴｉ、　ＮｂＴｉＺｒ、　ＮｂＴｉＴａ等の合金系
超電導線は塑性加工性が良好でありＣｕ、　ＣｕＮｉ等
のマトリックスと共に複合化して線材にすることが容易
であるため実用超電導線材の主流をなしている。具体的
な超電導線の製造方法としては、マグネットとじて巻回
して使用される時、電磁力による線材の動き（ワイヤム
ーブメント）、熱的、磁気的な何らかの擾乱により超電
導状態が破れ常電導に転移するのを防止または転移した
場合でも線材の焼損防止等の保護のため、ＮｂＴｉ心線
の周りを高純度無酸素銅等で覆った構造、換言すれば、
高純度無酸素銅等の安定化材をマトリックスとしてその
中にＮｂＴｉ等の極細多心線を埋設した構造となってい
る。

前述した安定化材の役割は超電導が常電導に転移した時
に超電導電流をバイパスするものであり、安定化材質は
電気抵抗の小さい材質であることが好ましい。一般的に
はＮｂＴｉとの複合加工のし易さから高純度無酸素銅が
使用される。一方、単に低温時の電気抵抗の小さい材質
と言う点で考えれば高純度無酸素銅よりも高純度のアル
ミニウム（高純度無酸素銅の約１／１０の電気抵抗）の
方が適している。従って、例えば、安定化材として高純
度アルミニウムを用いた場合、高純度無酸素銅と同等の
安定性を実現するのに約１／１０の量で済むため、複合
超電導線の断面積を小さくして、コンパクトな線材を得
ることができる。しかし、高純度アルミニウムは非常に
軟質な金属であり、第４図および第５図に示すように、
高純度アルミニウム８中にＮｂＴｉ等の極細多心線９を
組込み伸線加工を行った場合、軟質のアルミニウム８の
みがフローし、ＮｂＴｉ等の心線９が伸ばされないため
、ＮｂＴｉ等の心線９がネッキング９ａを起こし、さら
には破断（９ｂは破断部）すると言う問題があった。心
線９の電流容量はその細い部分の断面積で決まるため、
心線９がネッキングを起こした状態で電流を流すと非常
に電流容量の小さな超電導線となり使用に耐えない。こ
のように高純度アルミニウムをＮｂＴｉ等の超電導材と
複合一体化すうことは非常に困難であり、アルミニウム
マトリックス中にＮｂＴｉ極細多心線を複合化した実用
例はなかった。このため、安定性を向上させ、かつ、Ｎ
ｂＴｉ等の心線にネッキング、破断等を起こさずに複合
超電導線を製造する方法として、無酸素銅をマトリック
スとしたＮｂＴｉ極細多心線の外周に高純度アルミニウ
ムを押出し被覆して電流容量を大きくする方法が提案さ
れている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、このＮｂＴｉ極細多心線を被覆する無酸素銅の
外周に高純度アルミニウムを押出し被覆する方法によれ
ば、高純度無酸素銅単独の場合に比較して大幅な安定性
の向上を期待することができるものの高純度アルミニウ
ムと銅が直接接触した構造でマトリックスを構成してい
るため、ＮｂＴｉ等超電導材に超電導特性を付与するた
めの熱処理（約４００″Ｃで数１０時間加熱）でアルミ
ニウムと銅量に加工性の極めて悪い化合物層が生成し、
それ以降の加工性が著しく１貝なわれると言う問題があ
った。

また、線材外周にアルミニウムを被覆しているため、マ
グネントとして用いる場合、電磁気による線材どうしの
圧縮応力に対して強度が不足すると言う問題があった。

従って、本発明の目的は、複合加工性を損なわずに安定
性を向上させることのできる合金系超電導導体を提供す
ることである。

本発明の他の目的は、電磁気による線材どうしの圧縮応
力に耐えろる充分の強度を有し、かつ、安定性を向上さ
せた合金系超電導導体を提供することである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明は前述した目的を実現するため、個々の心線内部
に、高純度アルミニウム、銀等の安定化材を複合してな
る合金系超電導導体を提供するものである。

即ち、本発明の合金系超電導導体は安定化材として、高
純度アルミニウム、銀等をＮｂＴｉ等の心線の内部に組
込んで銅と直接接触しないようにすることにより、加工
性の極めて悪い化合物層の生成を無くしたものであり、
換言すれば、心線内部から安定化を図ることにより、複
合加工性を損なわずに安定性を向上させるものである。

また、超電導線材の被覆層を銅とすることにより圧縮応
力に耐えうる強度を実現したものである。

一方、超電導線材の心線に安定化材を複合するものとし
て、本出願人によって提案された特開昭６０−４４９１
２号公報がある。化合物系超電導線材の場合、例えば、
Ｎｂ３Ｓｎ化合物系超電導線材では、Ｎｂフィラメント
の周りに生ずるＮｂ３Ｓｎ等の化合物層が超電導特性を
示すのみで、その内側に残る未反応のＮｂ部分は超電導
特性を示さない。このため、未反応Ｎｂは超電導特性の
面から言えば無駄な部分であり、これを取り除き、かつ
、線材の安定性を向上させるものとして、前記提案がな
されている。

ところが、合金系超電導線材においては、極細多心の素
線そのものの全断面積が電流担体となるため、例えば、
ＮｂＴｉ素線の内部に安定化材を挿入することは、複合
加工性を損なわずに安定性を増すことができると言うメ
リットがある一方で電流容量の減少と言うデメリットも
ある。従って、安定化材としては少量で安定性を向上さ
せることのできる、例えば、低温での電気抵抗が銅より
充分に小さい高純度アルミニウム、銀等を用いるのが効
果的である。

以下、本発明の合金系超電導導体を詳細に説明する。

〔実施例］ 第１図から第３図を参照して本発明の合金系超電導導体
の一実施例を説明する。第１図は第１次の押出しビレッ
トの断面図を示し、外径１４５ｍｍ。

肉厚１２ｍｍの高純度無酸素銅１の中に外径１２０ｍｍ
。

肉厚４５ｍｍのＮｂＴｉ合金管２を配置し、更にその内
側に外径２９．５ｍｍの高純度アルミニウム３を挿入し
た構成である。この第１次ビレットを静水圧押出し等に
よって伸線加工を施した後、所定の長さに整値切断して
ＮｂＴ　ｉ心線（極細多心合金系超電導線材）４とする
。次に、第２図に示すように、ＮｂＴ　ｉ心線４を複数
本束ねて高純度無酸素銅管（外径１６０ｍｍ。

肉厚１０ｍｍ）　５の中に挿入して第２次押出しビレ・
ントを構成し、押出し加工、伸線加工、および、熱処理
を行い外径２ｍｍの合金系超電導線を製造した。

この合金系超電導線は、第３図に示すように、高純度無
酸素銅（ＮｂＴｉ素線４を構成する高純度無酸素銅１お
よび高純度無酸素銅管５）どうしがそれぞれ接触し合い
あたかも１つのマトリックス６のように一体化され、そ
の中に高純度アルミニウム３を内蔵したＮｂＴｉ極細線
７が多数埋込まれた形状となっている。

本実施例のＮｂＴｉ心線４と、従来のアルミニウムを挿
入してないＮｂＴｉ心線の電流容量および安定性を以下
のようにして比較した。従来の−ＮｂＴｉ心線における
銅とＮｂＴｉの断面積割合は、０．９：１である。

これに対して、本実施例ではＮｂＴｉの一部（約６．４
％）を高純度アルミニウムで置換しているため、高純度
アルミニウムの面積を銅に換算して断面積割合を算出し
た。高純度アルミニウムの電気抵抗が高純度無酸素銅の
１／１０であるため等価的な銅の断面積で評価すると６
４％増し、即ち、等価的銅比は約１．６　：　１　（Ｎ
ｂＴｉの減少分を考慮しているため、銅が１．６、Ｎｂ
Ｔｉが１）となり、極細多心合金系超電導線材の安定性
は１．６倍となる。一方、ＮｂＴｉの一部をアルミニウ
ムで置換したことによる電流容量の減少はわずか６．４
％にすぎない。従って、電流容量の微小な低下に比較し
て安定性増加の効果の方が顕著である。

さらに、他の実施例として、外径１４５ｍｍ、肉厚１２
ｍｍの高純度無酸素銅１の中に外径１２０ｍｍ、肉厚４
５ｍｍのＮｂＴｉ合金管２を配置し、更にその内側に外
径２９．５ｍｍの高純度アルミニウム３を挿入した構成
の第１次ビレットを作製し、押出しおよび伸線加工を同
様に行って所定の線径の極細多心合金系超電導線を作製
した。この場合のＮｂＴｉ心！ｆｓ４における銅とＮｂ
Ｔｉの断面積割合は３．５５：１であり、ＮｂＴｉ減少
による電流容量の低下は約１９．５％にとどまり安定性
の増加が顕著であることが明らかである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の合金系超電導導体によれ
ば、個々の心線内部に、高純度アルミニウム９銀等の安
定化材を複合するようにしたため、複合加工性を損なわ
ずに安定性を向上させることができ、電磁気による線材
どうしの圧縮応力に耐えうる強度を実現することができ
た。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の極細合金系超電導線材の断面図。第２
図は最終製品前の押出ビレットの断面図。 第３図は本発明の一実施例の断面図。第４図は高純度ア
ルミニウムマトリックス中にＮｂＴｉ心線を入れて伸線
加工をした時の断面図。第５図は第４図のＡ−Ａ’線の
縦断面図。 符号の説明 ■・・−・−高純度無酸素銅 ２−・・−・−・・・−ＮｂＴｉ合金管３−・・−・・
高純度アルミニウム ４−−−−−一・・−Ｎ　ｂ　Ｔ　ｉ心線（極細合金系
超電導線材）５−・−−−−−−・高純度無酸素銅管６
−−−−−・・−・−・マトリックス７−・−−−−−
−ＮｂＴｉ極細線 ８−−−−−一高純度アルミニウム ９−・−−−−−Ｎ　ｂ　Ｔ　ｉ等の極細心線９ａ−−
−−一・・−ネッキング ９ｂ−−−・−破断部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内部に高純度アルミニウム、銀等の安定化材を有
   する合金系超電導材より成る複数の複合心線と、この複
   数の複合心線を被覆する銅等の安定化材より構成される
   ことを特徴とする合金系超電導導体。