JPH0247802B2 - - Google Patents
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- JPH0247802B2 JPH0247802B2 JP58208731A JP20873183A JPH0247802B2 JP H0247802 B2 JPH0247802 B2 JP H0247802B2 JP 58208731 A JP58208731 A JP 58208731A JP 20873183 A JP20873183 A JP 20873183A JP H0247802 B2 JPH0247802 B2 JP H0247802B2
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
発明の背景
この発明はNb3Sn系超電導線の臨界電流値の向
上方法に関するものである。
上方法に関するものである。
Nb3Sn等の化合物系超電導体は非常に脆い性質
があり、化合物の棒材等を加工することは困難で
あるから、上記化合物を利用した超電導線を製造
するに当つては、末だ金属間化合物となつていな
い複合状態で加工を加え、その加工後に拡散熱処
理を施して金属間化合物を生成させるのが普通で
ある。また、Nb3Sn等の化合物系超電導体の臨界
電流（Ic）は、結晶粒界、析出粒子、転位網など
の不均質点が磁束線の移動を妨げるピン止め力、
すなわち、不均質点のピンニング力に依存するた
め、Ic値は、化合物系超電導体内の転位や析出物
の形成・消滅を支配する熱処理および加工の施し
方により著しく変化するものであり、特に、上記
金属間化合物生成後の超電導線に大きな歪を発生
させるとIc値が低下することが知られている。ち
なみに、歪の発生による超電導特性の劣化に関し
て、D.S.Easton、etal、Apply、letter、29〔５〕
319（1976）や日本金属学会報第22巻、第８号
（1983）に述べられているように、Nb3Sn系超電
導線に0.2〜0.3％の引張り歪が正じると、そのIe
は歪のない超電導線の80％程度になつてしまうと
いつた報告があり、また、曲げ歪に関しては、歪
が0.5％に超えるとIcは急激に減少し、歪が１％
を超えるとほとんど超電導状態を示さなくなるこ
とが知られている。
があり、化合物の棒材等を加工することは困難で
あるから、上記化合物を利用した超電導線を製造
するに当つては、末だ金属間化合物となつていな
い複合状態で加工を加え、その加工後に拡散熱処
理を施して金属間化合物を生成させるのが普通で
ある。また、Nb3Sn等の化合物系超電導体の臨界
電流（Ic）は、結晶粒界、析出粒子、転位網など
の不均質点が磁束線の移動を妨げるピン止め力、
すなわち、不均質点のピンニング力に依存するた
め、Ic値は、化合物系超電導体内の転位や析出物
の形成・消滅を支配する熱処理および加工の施し
方により著しく変化するものであり、特に、上記
金属間化合物生成後の超電導線に大きな歪を発生
させるとIc値が低下することが知られている。ち
なみに、歪の発生による超電導特性の劣化に関し
て、D.S.Easton、etal、Apply、letter、29〔５〕
319（1976）や日本金属学会報第22巻、第８号
（1983）に述べられているように、Nb3Sn系超電
導線に0.2〜0.3％の引張り歪が正じると、そのIe
は歪のない超電導線の80％程度になつてしまうと
いつた報告があり、また、曲げ歪に関しては、歪
が0.5％に超えるとIcは急激に減少し、歪が１％
を超えるとほとんど超電導状態を示さなくなるこ
とが知られている。
以上のような背景から、上記超電導体を有する
超電導線の製造の際に行う熱処理はIc値が最大に
なる条件でなすようにし、熱処理後の超電導線は
応力劣化を生じさせないように細心の注意を払つ
て使用するのが普通である。
超電導線の製造の際に行う熱処理はIc値が最大に
なる条件でなすようにし、熱処理後の超電導線は
応力劣化を生じさせないように細心の注意を払つ
て使用するのが普通である。
しかしながら超電導線は、液体ヘリウム温度等
の超低温で使用するものであり、室温と超低温と
の間での昇降温の繰り返しによる熱処理の影響を
幾度なく受けるものである。
の超低温で使用するものであり、室温と超低温と
の間での昇降温の繰り返しによる熱処理の影響を
幾度なく受けるものである。
そこで本発明の出願人は、超電導化合物層の超
電導特性が繰り返し引つ張り力の付加によつてど
の程度影響を受けるものか、疲労試験を行つて調
べてみた。ところがこの疲労試験を行つているう
ちに、本発明の出願人は、従来、超電導線の応力
劣化を引き起こすとされてきた引張り力も使用の
仕方によつては、逆に、超電導特性を向上させ得
るといつた全く新しい現象を知見したのである。
電導特性が繰り返し引つ張り力の付加によつてど
の程度影響を受けるものか、疲労試験を行つて調
べてみた。ところがこの疲労試験を行つているう
ちに、本発明の出願人は、従来、超電導線の応力
劣化を引き起こすとされてきた引張り力も使用の
仕方によつては、逆に、超電導特性を向上させ得
るといつた全く新しい現象を知見したのである。
発明の目的
この発明は上記知見に基づいてなされたもの
で、Nb3Sn系超電導金属間化合物を含む超電導線
に、この超電導線の破断に必要な引張力よりも小
さな引張力を繰り返し加えることにより、臨界電
流値を向上させ得る処理方法を提供することを目
的とする。
で、Nb3Sn系超電導金属間化合物を含む超電導線
に、この超電導線の破断に必要な引張力よりも小
さな引張力を繰り返し加えることにより、臨界電
流値を向上させ得る処理方法を提供することを目
的とする。
発明の具体的説明
以下この発明を図面に基づいて説明する。
第１図に符号１で示すものは、Cu基地または
Cu−Sn合金基地中にSnパイプや多数のNb芯材
を配した後に、縮径加工等の諸加工を施し、その
後に所要の拡散熱処理を施してNb3Sn金属化合物
を生成させた多芯超電導線である。この超電導線
１の両端を引張試験機のチヤツク２，３で把持
し、一方のチヤツク２を固定し、他方のチヤツク
３をチヤツク２から離れる方向であつて超電導線
１の軸線方向に、超電導線１の破断強度の95％以
下（望ましくは60〜95％）の応力を生じさせる引
張力で多数回（望ましくは10〜103回）、繰り返し
（望ましくは１分間に数十回のサイクルで繰り返
し）引張つてNb3Sn系超電導線を得る。
Cu−Sn合金基地中にSnパイプや多数のNb芯材
を配した後に、縮径加工等の諸加工を施し、その
後に所要の拡散熱処理を施してNb3Sn金属化合物
を生成させた多芯超電導線である。この超電導線
１の両端を引張試験機のチヤツク２，３で把持
し、一方のチヤツク２を固定し、他方のチヤツク
３をチヤツク２から離れる方向であつて超電導線
１の軸線方向に、超電導線１の破断強度の95％以
下（望ましくは60〜95％）の応力を生じさせる引
張力で多数回（望ましくは10〜103回）、繰り返し
（望ましくは１分間に数十回のサイクルで繰り返
し）引張つてNb3Sn系超電導線を得る。
以下に上記方法にり得られた超電導線の実施例
を記す。
を記す。
外径1.4mm、長さ約200mm、Cu／non、Cu0.8、
Nbバリヤーを有するNbフイライメント数7735本
のNb−Sn極細多芯複合線に800℃×50時間の拡
散熱処理を施し、Nb3Sn極細多芯超電伝導線を得
た。この超電導線の臨界電流Icの値は約620Aで
あつた。
Nbバリヤーを有するNbフイライメント数7735本
のNb−Sn極細多芯複合線に800℃×50時間の拡
散熱処理を施し、Nb3Sn極細多芯超電伝導線を得
た。この超電導線の臨界電流Icの値は約620Aで
あつた。
次に上記超電導線を複数本用意し、室温下およ
び77Kの液体窒素（LN2）中で、各々の破断強度
σBの60〜95％の応力下で数回〜30000回の単軸引
張りを１分間に約80回繰り返し加えて超電導線を
得た。各超電導線のIc値を求め、その結果を第２
図に示す。なお、Ic値の測定には超電導線の中央
部50mm〜100mmの部分を用いた。
び77Kの液体窒素（LN2）中で、各々の破断強度
σBの60〜95％の応力下で数回〜30000回の単軸引
張りを１分間に約80回繰り返し加えて超電導線を
得た。各超電導線のIc値を求め、その結果を第２
図に示す。なお、Ic値の測定には超電導線の中央
部50mm〜100mmの部分を用いた。
発明による効果
第２図において、縦軸は引張り力ゼロのIc値に
対する各々のIc値を示し、横軸は応力を加えた回
数を示し、加えた応力は、ゼロからσBの95％まで
であり、実線Ａは、室温での測定結果、点線Ｂ
は、液体窒素温度での測定結果を示している。第
２図により明らかなように、この発明の方法によ
る超電導線のIc値は引張を加えていない超電導線
のIc値よりも数％〜数＋％向上しており、特に、
応力をσBの95％とし、室温で1000回引張つたもの
においては、Ic値が28％も向上している。また、
第２図から引張る回数を多くするほどIc値を向上
できることが判るが、1000回当りにピーク値が見
られる。また、30000回の範囲に於ては、引張り
力ゼロのIc値を下回ることはなかつた。
対する各々のIc値を示し、横軸は応力を加えた回
数を示し、加えた応力は、ゼロからσBの95％まで
であり、実線Ａは、室温での測定結果、点線Ｂ
は、液体窒素温度での測定結果を示している。第
２図により明らかなように、この発明の方法によ
る超電導線のIc値は引張を加えていない超電導線
のIc値よりも数％〜数＋％向上しており、特に、
応力をσBの95％とし、室温で1000回引張つたもの
においては、Ic値が28％も向上している。また、
第２図から引張る回数を多くするほどIc値を向上
できることが判るが、1000回当りにピーク値が見
られる。また、30000回の範囲に於ては、引張り
力ゼロのIc値を下回ることはなかつた。
すなわち、この発明の方法を用いることにより
Ic値の高い超電導線を製造できることが判る。
Ic値の高い超電導線を製造できることが判る。
なお、この発明の方法は超電導線に繰り返し引
張力を加えるのみで実施可能であるため、実施も
容易である。また、この発明の実施に当つて、応
力がσBの90〜95％の範囲内でのIc値の向上が著し
い。
張力を加えるのみで実施可能であるため、実施も
容易である。また、この発明の実施に当つて、応
力がσBの90〜95％の範囲内でのIc値の向上が著し
い。
次に、上記の如くIc値が向上する理由について
説明する。
説明する。
通常Ic値が変化する理由は、超電導線が、
Nb／Nb3Sn／ブロンズ／銅等の各材料で構成さ
れる複合材であるため、熱処理温度から液体ヘリ
ウム温度（4.2K）に冷却される間の各材料の熱
膨張率が異なることによる。すなわち、ブロンズ
や銅に比較しNb、Nb3Snは膨張係数が約1/2程度
であるため冷却により超電導体には収縮応力が働
らいている。このため低温で超電導線を引張り力
を与えながらIc値を測定すると第３図と第４図に
見られるようにIc値が向上する。つまり、Nb3Sn
は冷却により収縮しているためこれに引張り力が
働くと収縮量が減少し、歪みがゼロとなつたとこ
ろで最大のIc値を示すのである。したがつて我々
の提案においても、熱処理温度（800℃）→室温、
および室温→4.2Kの冷却によりNb3Snに圧縮歪
みを受ける。一方繰り返し引張りにおいてはマト
リツクス材（ブロンズ、銅）が加工硬化すること
は確かめられており、そのため室温から4.2Kの
冷却への際のマトリツクス材の熱収縮量も変化す
ることが考えられる。又、室温で繰り返し引張る
ことにより、800℃→室温時の熱収縮に起因する
圧縮歪みが緩和され、結果的に4.2Kの測定時に
はかなり歪みが減少するため特性向上することが
考えられる。
Nb／Nb3Sn／ブロンズ／銅等の各材料で構成さ
れる複合材であるため、熱処理温度から液体ヘリ
ウム温度（4.2K）に冷却される間の各材料の熱
膨張率が異なることによる。すなわち、ブロンズ
や銅に比較しNb、Nb3Snは膨張係数が約1/2程度
であるため冷却により超電導体には収縮応力が働
らいている。このため低温で超電導線を引張り力
を与えながらIc値を測定すると第３図と第４図に
見られるようにIc値が向上する。つまり、Nb3Sn
は冷却により収縮しているためこれに引張り力が
働くと収縮量が減少し、歪みがゼロとなつたとこ
ろで最大のIc値を示すのである。したがつて我々
の提案においても、熱処理温度（800℃）→室温、
および室温→4.2Kの冷却によりNb3Snに圧縮歪
みを受ける。一方繰り返し引張りにおいてはマト
リツクス材（ブロンズ、銅）が加工硬化すること
は確かめられており、そのため室温から4.2Kの
冷却への際のマトリツクス材の熱収縮量も変化す
ることが考えられる。又、室温で繰り返し引張る
ことにより、800℃→室温時の熱収縮に起因する
圧縮歪みが緩和され、結果的に4.2Kの測定時に
はかなり歪みが減少するため特性向上することが
考えられる。
これ等のことから繰り返し引張りにより
マトリツクス硬化による熱収縮率変化
歪み緩和
による効果が表われてIc値が向上したものと推定
される。
される。
発明の具体的効果
以上説明したようにこの発明は、Nb3Sn超電導
金属間化合物を含有した超電導線をこの超電導線
の引張り破断強度の95％以下の応力を生ぜしめる
引張力で多数回長さ方向に引いてNb3Sn系超電導
線を得るようにしたものであるため、図面に示す
ような優れたIc値を有する超電導線を得ることが
できる。また、超電導線に繰り返し引張り力を加
えるといつた簡単な操作を行うのみでよいため、
作業も容易かつ装置も簡単なものですむといつた
効果も奏する。
金属間化合物を含有した超電導線をこの超電導線
の引張り破断強度の95％以下の応力を生ぜしめる
引張力で多数回長さ方向に引いてNb3Sn系超電導
線を得るようにしたものであるため、図面に示す
ような優れたIc値を有する超電導線を得ることが
できる。また、超電導線に繰り返し引張り力を加
えるといつた簡単な操作を行うのみでよいため、
作業も容易かつ装置も簡単なものですむといつた
効果も奏する。
第１図はこの発明の方法を実施する状態の一例
を示す説明図、第２図は所定の引張力で超電導線
を10〜30000回引いて製造した超電導線のIc値を
示す説明図、第３図は応力によるIc値の変化を示
す説明図、第４図は歪みによるIc値の変化を示す
説明図である。
を示す説明図、第２図は所定の引張力で超電導線
を10〜30000回引いて製造した超電導線のIc値を
示す説明図、第３図は応力によるIc値の変化を示
す説明図、第４図は歪みによるIc値の変化を示す
説明図である。
Claims (1)
- １ Nb3Sn超電導金属間化合物を含有する超電導
線をこの超電導線の引張り破断強度の95％以下の
応力を生ぜしめる引張り力で多数回長さ方向に引
張ることを特徴とするNb3Sn系超電導線の臨界電
流値の向上方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58208731A JPS60101811A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | Νｂ↓３Ｓｎ系超電導線の臨界電流値の向上方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58208731A JPS60101811A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | Νｂ↓３Ｓｎ系超電導線の臨界電流値の向上方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60101811A JPS60101811A (ja) | 1985-06-05 |
| JPH0247802B2 true JPH0247802B2 (ja) | 1990-10-23 |
Family
ID=16561140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58208731A Granted JPS60101811A (ja) | 1983-11-07 | 1983-11-07 | Νｂ↓３Ｓｎ系超電導線の臨界電流値の向上方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60101811A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0436301U (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-26 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0666184B2 (ja) * | 1985-12-28 | 1994-08-24 | 工業技術院長 | 超電導マグネツトの製造方法 |
| JP2006253592A (ja) * | 2005-03-14 | 2006-09-21 | Sumitomo Heavy Ind Ltd | 超電導コイル及びその製造方法 |
-
1983
- 1983-11-07 JP JP58208731A patent/JPS60101811A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0436301U (ja) * | 1990-07-25 | 1992-03-26 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60101811A (ja) | 1985-06-05 |
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