JPH0294498A - Nb−Ti系超電導磁気シールド材及びその製造方法 - Google Patents
Nb−Ti系超電導磁気シールド材及びその製造方法Info
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- JPH0294498A JPH0294498A JP63243976A JP24397688A JPH0294498A JP H0294498 A JPH0294498 A JP H0294498A JP 63243976 A JP63243976 A JP 63243976A JP 24397688 A JP24397688 A JP 24397688A JP H0294498 A JPH0294498 A JP H0294498A
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Landscapes
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (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)
本発明はNb−Ti系超電導磁気シールド材及びその製
造方法に関するものである。
造方法に関するものである。
(従来の技術)
従来、超電導を利用した磁気シールド材として第1種超
電導体及び第2f!!超電導体が用いられていた。両者
は磁場の強さによって使い分けられ、第1種超電導体は
マイスナー効果によりかなり低い磁場までではあるが完
全に磁気シールドすることかできる。第21!!超電導
体は下部臨界磁場(lIc+)と上部臨界磁場(lIc
2)を有し、11c1まではかなり低い磁場ではあるが
マイスナー効果により完全磁気シールドすることができ
る。(1c1から11c2の間では超電導状態と常電導
状態の混合状態となり磁気シールドを行うことができる
が、HC2がきわめて高く高磁場の磁気シールドも可能
である。
電導体及び第2f!!超電導体が用いられていた。両者
は磁場の強さによって使い分けられ、第1種超電導体は
マイスナー効果によりかなり低い磁場までではあるが完
全に磁気シールドすることかできる。第21!!超電導
体は下部臨界磁場(lIc+)と上部臨界磁場(lIc
2)を有し、11c1まではかなり低い磁場ではあるが
マイスナー効果により完全磁気シールドすることができ
る。(1c1から11c2の間では超電導状態と常電導
状態の混合状態となり磁気シールドを行うことができる
が、HC2がきわめて高く高磁場の磁気シールドも可能
である。
従来、第2種超電導体であるNb−Ti系超電導材を用
いた磁気シールド材は、単独では超電導特性が不安定な
ため銅やアルミニウムの高導電金属を被覆したり、交互
に積層した構造を有し、一般的にテープ状やシート状の
形状をしていた。
いた磁気シールド材は、単独では超電導特性が不安定な
ため銅やアルミニウムの高導電金属を被覆したり、交互
に積層した構造を有し、一般的にテープ状やシート状の
形状をしていた。
(発明が解決しようとする課題)
Nb−Ti系合金においては、磁気シールド特性は超電
導体内部に侵入してぎた磁束を析出粒子や転位網のよう
なピニングサイトで捉える力が強いほど高くなる。特に
、適切な熱処理と冷間加工の組合せによってα−Tiの
微細粒の析出が最適な大きさと配分で行われると、磁気
シールド特性は大巾に向上する。
導体内部に侵入してぎた磁束を析出粒子や転位網のよう
なピニングサイトで捉える力が強いほど高くなる。特に
、適切な熱処理と冷間加工の組合せによってα−Tiの
微細粒の析出が最適な大きさと配分で行われると、磁気
シールド特性は大巾に向上する。
一方、超電導材には超電導特性を安定化させるために銅
やアルミニウム等の高導電金属を密着させることが必要
である。これは、超電導層内部への磁束の急激な侵入に
よって発熱が生じるが、高導電金属層が超電導層の両側
に密着していることによってすみやかに外部の液体ヘリ
ウム中に放散させることができることによる。高導電金
属を密着させたのちに上記のような磁気シールド特性向
上のための熱処理を行うと、両者間に金属元素の拡散を
生じて界面に脆い金属間化合物、たとえばCu/Nb−
Ti超電導材においてはCu−Ti化合物等を形成し、
その後の加工が不可能になったり、わずかな歪みにも材
料破壊を生じたりする。また、超電導材の成分組成が変
化して超電導特性が劣化したり、高導電金属中に不純物
元素が拡散し°C導電性が悪くなり、安定化特性が低下
したりもする。
やアルミニウム等の高導電金属を密着させることが必要
である。これは、超電導層内部への磁束の急激な侵入に
よって発熱が生じるが、高導電金属層が超電導層の両側
に密着していることによってすみやかに外部の液体ヘリ
ウム中に放散させることができることによる。高導電金
属を密着させたのちに上記のような磁気シールド特性向
上のための熱処理を行うと、両者間に金属元素の拡散を
生じて界面に脆い金属間化合物、たとえばCu/Nb−
Ti超電導材においてはCu−Ti化合物等を形成し、
その後の加工が不可能になったり、わずかな歪みにも材
料破壊を生じたりする。また、超電導材の成分組成が変
化して超電導特性が劣化したり、高導電金属中に不純物
元素が拡散し°C導電性が悪くなり、安定化特性が低下
したりもする。
したがって、従来利用されてきた高導電金属と超電導材
の薄膜を交互に複合一体化させた構造の磁気シールド材
では、複合一体化後に熱処理を行うことはほぼ不可能で
あり、さらなる磁気シールド特性の向上は望めなかった
。
の薄膜を交互に複合一体化させた構造の磁気シールド材
では、複合一体化後に熱処理を行うことはほぼ不可能で
あり、さらなる磁気シールド特性の向上は望めなかった
。
そこで、従来超電導材のみにあらかじめ適切な熱処理ま
たは加工を施した後、半田付け、クラット、または蒸着
、スパッタリング、メツキ等を行うことも試みられたが
、半田付けの場合その導電率が銅やアルミニウムに比し
てあまり良好でないため安定化特性が劣っていた。さら
にはその機械的強度も低く、密着強度が劣っていた。ま
た、クラッドはある程度の熱間で加工を行わないとその
金属的密着性が良くならないが、不必要な熱が加わるた
めせっか<Nb−Ti中に析出した微細粒子が粗大化し
てしまい、磁気シールド特性が低下してしまうという問
題があった。さらに、蒸着、スパッタリング、メツキ等
の方法では比較的容易に付着させることができ、密着性
もまあまあであるが、薄膜に適し、厚く十分な量を付着
させるには時間がかかりすぎる、コストがかさむ、多層
化が容易でない等の問題があった。
たは加工を施した後、半田付け、クラット、または蒸着
、スパッタリング、メツキ等を行うことも試みられたが
、半田付けの場合その導電率が銅やアルミニウムに比し
てあまり良好でないため安定化特性が劣っていた。さら
にはその機械的強度も低く、密着強度が劣っていた。ま
た、クラッドはある程度の熱間で加工を行わないとその
金属的密着性が良くならないが、不必要な熱が加わるた
めせっか<Nb−Ti中に析出した微細粒子が粗大化し
てしまい、磁気シールド特性が低下してしまうという問
題があった。さらに、蒸着、スパッタリング、メツキ等
の方法では比較的容易に付着させることができ、密着性
もまあまあであるが、薄膜に適し、厚く十分な量を付着
させるには時間がかかりすぎる、コストがかさむ、多層
化が容易でない等の問題があった。
上記課題に鑑み、本発明は高導電金属を自由な体積比率
でNb−Ti系合金超電導材に複合一体化させることが
でき、両者交互の多層化も容易で、複合一体化させて良
好な金属的密着性を得た後に適当な熱処理または加工を
行うことが可能であり、それによってより一層高い磁気
シールド特性を有するNb−Ti系超電導lin気シー
ルド材及びその製造方法を1是供するものである。
でNb−Ti系合金超電導材に複合一体化させることが
でき、両者交互の多層化も容易で、複合一体化させて良
好な金属的密着性を得た後に適当な熱処理または加工を
行うことが可能であり、それによってより一層高い磁気
シールド特性を有するNb−Ti系超電導lin気シー
ルド材及びその製造方法を1是供するものである。
(課題を解決するための手段)
本発明の超電導1ii1気シールド材は、少なくとも1
層のNb−Ti系合金と導電率の高い金属とが交互に積
層され、かつ前記Nb−Ti系合金層と前記導電率の高
い金属層の間にはすべてNbまたはTaのバリヤー層が
存在することを特徴とするNb−Ti系超電導磁気シー
ルド材である。導電率の高い金属が銅またはアルミニウ
ムのうちいずれかであること、Nb−Ti系合金が、N
b−Ti、 Nb−Ti−Zr、Nb −Ti −Ta
のうちのいずれか1種であることは好ましい。また、本
発明の磁気シールド材の製造方法は、導電率の高い金属
からなる筺体状または円筒状中空体中に、NbまたはT
aの箔で被覆したNb−Ti系合金の板を少なくとも一
層前記導電率の高い金属と交互に積層するよう充填し、
充填率を60%以上としてから前記導電率の高い金属で
端部をふさぎ、内部を真空状態にして溶接密封し一体化
複合体とし、この一体化複合体に加工率30〜98%、
温度500〜1000℃の熱間加工を施し、300〜4
50℃の温度で保持時間が1〜168時間の熱処理と、
加工率が30〜98%である冷間加工を施して板状また
は箔状とすることを特徴とするNb−Ti系超電導磁気
シールド材の製造方法である。熱処理及び冷間加工を6
回以下交互に繰り返すことは好ましい。
層のNb−Ti系合金と導電率の高い金属とが交互に積
層され、かつ前記Nb−Ti系合金層と前記導電率の高
い金属層の間にはすべてNbまたはTaのバリヤー層が
存在することを特徴とするNb−Ti系超電導磁気シー
ルド材である。導電率の高い金属が銅またはアルミニウ
ムのうちいずれかであること、Nb−Ti系合金が、N
b−Ti、 Nb−Ti−Zr、Nb −Ti −Ta
のうちのいずれか1種であることは好ましい。また、本
発明の磁気シールド材の製造方法は、導電率の高い金属
からなる筺体状または円筒状中空体中に、NbまたはT
aの箔で被覆したNb−Ti系合金の板を少なくとも一
層前記導電率の高い金属と交互に積層するよう充填し、
充填率を60%以上としてから前記導電率の高い金属で
端部をふさぎ、内部を真空状態にして溶接密封し一体化
複合体とし、この一体化複合体に加工率30〜98%、
温度500〜1000℃の熱間加工を施し、300〜4
50℃の温度で保持時間が1〜168時間の熱処理と、
加工率が30〜98%である冷間加工を施して板状また
は箔状とすることを特徴とするNb−Ti系超電導磁気
シールド材の製造方法である。熱処理及び冷間加工を6
回以下交互に繰り返すことは好ましい。
(作 用)
本発明の磁気シールド材は、第3図に示すように少なく
とも1層のNb−Ti系合金層と銅またはアルミニウム
の層を交互に積層した層構造を有する板状または箔状の
超電導磁気シールド材であるため、単層の同一構造の超
電導磁気シールド材に比べて大巾にシールド特性が向上
する。
とも1層のNb−Ti系合金層と銅またはアルミニウム
の層を交互に積層した層構造を有する板状または箔状の
超電導磁気シールド材であるため、単層の同一構造の超
電導磁気シールド材に比べて大巾にシールド特性が向上
する。
そのことは次のような理由による。すなわち、外部磁場
B、にさらされる1層目でΔB (1)シールドされる
とすると、2層目にかかる磁場はBl−ΔB(1)であ
り、ここでΔB(2)シールドされるとすると3層目に
かかる磁場はB、−ΔB (1)−ΔB(2)となる。
B、にさらされる1層目でΔB (1)シールドされる
とすると、2層目にかかる磁場はBl−ΔB(1)であ
り、ここでΔB(2)シールドされるとすると3層目に
かかる磁場はB、−ΔB (1)−ΔB(2)となる。
したがって、n層のシールド層を透過した後の残留磁場
B2は以下の式で表わされる。
B2は以下の式で表わされる。
また、ΔB (n)は第5図のΔBに相当し、同図に示
されるように、B、が68m以下の場合は1層目のマイ
スナー効果だけで完全tn気シールドできるので問題は
ないが、68m以上ではB1が小さくなるほどΔBが指
数関数的に大きくなるため、ΔB (n)に関してもn
値が大きくなるほどシールド特性上は有利となる。実用
上はB1が68m以上であることがほとんどなので、多
層であることは非常に有利である。
されるように、B、が68m以下の場合は1層目のマイ
スナー効果だけで完全tn気シールドできるので問題は
ないが、68m以上ではB1が小さくなるほどΔBが指
数関数的に大きくなるため、ΔB (n)に関してもn
値が大きくなるほどシールド特性上は有利となる。実用
上はB1が68m以上であることがほとんどなので、多
層であることは非常に有利である。
しかしながらΔBがあまりに小さいとnをいくら増やし
てもほとんど効果がなく、ΔBを大ぎくする、すなわち
1層当りのシールド特性を上げることも重要である。そ
のために最適なのが本発明の製造方法である。その中で
はCu−T+化合物が生成しつる温度でのかなり長時間
の熱処理が必要であるが、この化合物が生成するとすで
に述べたように加工性が悪くなり、その後の良好な加工
が不可能になる。ここで高導電金属層とNb−Ti系合
金層との間に存在するNbまたはTaのバリヤー層は、
熱処理中における両者間の金属元素の拡散を防止するこ
とができ、したがって本発明の磁気シールド材において
は良好な加工性を保ちつつ高い磁気シールド特性を得る
ことができる。加工性が良いためシールド材の厚さを数
10μオーダーまで薄くすることができ、シールド材の
l1ffi化が図れる上に、シールド材単位面積当りの
材料費も低減させることができる。
てもほとんど効果がなく、ΔBを大ぎくする、すなわち
1層当りのシールド特性を上げることも重要である。そ
のために最適なのが本発明の製造方法である。その中で
はCu−T+化合物が生成しつる温度でのかなり長時間
の熱処理が必要であるが、この化合物が生成するとすで
に述べたように加工性が悪くなり、その後の良好な加工
が不可能になる。ここで高導電金属層とNb−Ti系合
金層との間に存在するNbまたはTaのバリヤー層は、
熱処理中における両者間の金属元素の拡散を防止するこ
とができ、したがって本発明の磁気シールド材において
は良好な加工性を保ちつつ高い磁気シールド特性を得る
ことができる。加工性が良いためシールド材の厚さを数
10μオーダーまで薄くすることができ、シールド材の
l1ffi化が図れる上に、シールド材単位面積当りの
材料費も低減させることができる。
導電率の高い金属は超電導特性の安定性を高めるために
用いられるが、高い導電率、熱伝導率のほかに工業的用
途に用いるためコストも考慮して銅とアルミニウムが最
適である。
用いられるが、高い導電率、熱伝導率のほかに工業的用
途に用いるためコストも考慮して銅とアルミニウムが最
適である。
また、Nb−Ti系合金としては、加工性か良く適当な
条件さえ選べば磁気シールド特性も高いNb−Ti、
Nb−Ti−1r、 Nb−Ti−Taの各合金のいず
れかが最適である。
条件さえ選べば磁気シールド特性も高いNb−Ti、
Nb−Ti−1r、 Nb−Ti−Taの各合金のいず
れかが最適である。
本発明の製造方法は、第1図(b)に示すように導電率
の高い金属の筺体状の中空体3の中にNbTi系合金の
板1と導電率の高い金属の板4を交互に積層する方法で
あるので、両者の体積比率を自由に選ぶことができ、多
層化も容易でその層数も自由に増やすことができる。N
b−Ti系合金の板を1層のみ挿入する場合を第1図(
a)に示す。ここで中空体3内部の充填率を60%以上
とするのは、60%未満では加工初期に各部材にゆがみ
が生じ、密着性が悪くなったり材料破壊が生じたりする
からである。中空体3の形状としては、第1図にあるよ
うな筺体状のほかに第6図に示すような円筒状のものも
可能である。
の高い金属の筺体状の中空体3の中にNbTi系合金の
板1と導電率の高い金属の板4を交互に積層する方法で
あるので、両者の体積比率を自由に選ぶことができ、多
層化も容易でその層数も自由に増やすことができる。N
b−Ti系合金の板を1層のみ挿入する場合を第1図(
a)に示す。ここで中空体3内部の充填率を60%以上
とするのは、60%未満では加工初期に各部材にゆがみ
が生じ、密着性が悪くなったり材料破壊が生じたりする
からである。中空体3の形状としては、第1図にあるよ
うな筺体状のほかに第6図に示すような円筒状のものも
可能である。
また、第1図(a)及び(b) に示すように、Nb
Ti系合金の板1は全表面にNbまたはTaの箔2を巻
回被覆しており、これが熱間加工や熱処理の際Nb−T
i系合金と導電率の高い金属間の拡散バリヤーとなり、
Cu−Tiのような有害な化合物の形成を防止するため
良好な加工性を有し、かつ十分な熱処理を行って高い6
11気シールド特性を得ることができる。
Ti系合金の板1は全表面にNbまたはTaの箔2を巻
回被覆しており、これが熱間加工や熱処理の際Nb−T
i系合金と導電率の高い金属間の拡散バリヤーとなり、
Cu−Tiのような有害な化合物の形成を防止するため
良好な加工性を有し、かつ十分な熱処理を行って高い6
11気シールド特性を得ることができる。
また、第2図(a)及び(b) に示すように筺体状の
中空体3の端部にM5をし、内部を真空にして電子ビー
ム溶接等で密封するので、その後の熱間加工や熱処理の
際に内部酸化することがなく、各部材間の良好な金属的
密着性が得られて加工性の良い一体化複合体が得られる
。
中空体3の端部にM5をし、内部を真空にして電子ビー
ム溶接等で密封するので、その後の熱間加工や熱処理の
際に内部酸化することがなく、各部材間の良好な金属的
密着性が得られて加工性の良い一体化複合体が得られる
。
第2図(a)に示すNb Tiの単層複合体を加工し
て薄板状にした後、第2図(c) に示すように積層密
封し、加工して第3図のような多層磁気シールド材7と
することも可能である。
て薄板状にした後、第2図(c) に示すように積層密
封し、加工して第3図のような多層磁気シールド材7と
することも可能である。
前記一体化複合体に熱処理及び加工を施す前に熱間加工
を施すのは、ある程度加熱して各部材を軟らかくしたう
えで圧延、鍛造、押出等の方法で圧着させ、良好な金属
的密着性を得るためである。そのンa度を500〜10
00℃とするのは、500℃未満では各部材、特に軟化
温度の高いNb−Ti系合金がまだ固く十分な密着性が
得られず、1000℃を越えると導電率の高い金属のう
ちの銅が融点に近付いて軟らかくなりすぎ、Nb−Ti
系合金の硬さとの不整合が大ぎくなって密着性が低下す
ることによる。たhし、融点が660℃と低いアルミニ
ウムを用いる場合、それ以下の温度で熱間加工するのは
もちろんである。また、その加工率を30〜98%とす
るのは、30%未満では温度が高くても十分な密着性が
得られにくく、98%を越えると磁気シールド特性の向
上に必要な冷間加工率が得られなくなるためである。
を施すのは、ある程度加熱して各部材を軟らかくしたう
えで圧延、鍛造、押出等の方法で圧着させ、良好な金属
的密着性を得るためである。そのンa度を500〜10
00℃とするのは、500℃未満では各部材、特に軟化
温度の高いNb−Ti系合金がまだ固く十分な密着性が
得られず、1000℃を越えると導電率の高い金属のう
ちの銅が融点に近付いて軟らかくなりすぎ、Nb−Ti
系合金の硬さとの不整合が大ぎくなって密着性が低下す
ることによる。たhし、融点が660℃と低いアルミニ
ウムを用いる場合、それ以下の温度で熱間加工するのは
もちろんである。また、その加工率を30〜98%とす
るのは、30%未満では温度が高くても十分な密着性が
得られにくく、98%を越えると磁気シールド特性の向
上に必要な冷間加工率が得られなくなるためである。
熱処理温度を300〜450℃とするのは、300℃未
満では重要なピニングサイトとなるα−Ti微細粒子の
析出速度が小さ過ぎ、時間がかかりすぎるからであり、
450℃を越えた場合には析出粒子が粗″大化してしま
い、かえって磁気シルト特性の低下をまねくためである
。熱処理1回当りの保持時間を1〜168時間とするの
は、1時間未満では析出の絶対量が足らず、168時間
を越えた場合にはほとんど飽和してしまい、そわ以上時
間を延はしても顕著な効果が得られないからである。
満では重要なピニングサイトとなるα−Ti微細粒子の
析出速度が小さ過ぎ、時間がかかりすぎるからであり、
450℃を越えた場合には析出粒子が粗″大化してしま
い、かえって磁気シルト特性の低下をまねくためである
。熱処理1回当りの保持時間を1〜168時間とするの
は、1時間未満では析出の絶対量が足らず、168時間
を越えた場合にはほとんど飽和してしまい、そわ以上時
間を延はしても顕著な効果が得られないからである。
また、析出の!5区動力となるのは冷間加工によって導
入された転位、空孔等の格子欠陥であり、熱部y里の前
にある不呈度のン令間カロエをhf!i しておくと層
の効果があり、なおかつ冷間加工と熱処理を交互に繰り
返すことはより一層の効果がある。この繰り返し回数を
6回以下としたのは、6回を越えると各熱処理間の冷間
加工率を十分大きくとれなくなり、その効果もやはり頭
打ちとなるからである。
入された転位、空孔等の格子欠陥であり、熱部y里の前
にある不呈度のン令間カロエをhf!i しておくと層
の効果があり、なおかつ冷間加工と熱処理を交互に繰り
返すことはより一層の効果がある。この繰り返し回数を
6回以下としたのは、6回を越えると各熱処理間の冷間
加工率を十分大きくとれなくなり、その効果もやはり頭
打ちとなるからである。
さらに、熱処理と冷間加工を交互に複数回施す場合、各
熱処理間または最終形状に至るまでの1回当りの冷間加
工率を30〜98%とするのは、30%未満では導入さ
れる格子欠陥の量が不十分で熱処理の効果を生かすこと
ができす、98%を越えると材料の一部または全体が破
壊されて加工不良が生じたり、加ニスタート時の厚さが
大きくなりすぎて現実的には製造不可能になったりする
からである。
熱処理間または最終形状に至るまでの1回当りの冷間加
工率を30〜98%とするのは、30%未満では導入さ
れる格子欠陥の量が不十分で熱処理の効果を生かすこと
ができす、98%を越えると材料の一部または全体が破
壊されて加工不良が生じたり、加ニスタート時の厚さが
大きくなりすぎて現実的には製造不可能になったりする
からである。
(実施例)
実施例1
第1図(b) に示すように厚さO,1mmのNbのV
32を表面に巻回被覆した厚さ5mm、巾100mm、
長さ150+I1mのNb −46wt%Ti合金の板
1を3枚と同じサイズの無酸素銅の板4を2枚、外サイ
ズが厚さ37+nm、巾112mm、長さ172mm、
内サイズが厚さ27 mm、巾102mm、長さ172
n+mの無酸素銅でできた筺体状の中空体3の中に交互
に挿入し、第2図(b)に示すように中空部に適合した
サイズで、かつ真空引きの通路となる小溝を付けた無酸
素銅の蓋5で中空体3の両端部をふさぎ、真空引ぎしな
がらその合わせ目を電子ビーム溶接して密封した一体化
複合体とした。
32を表面に巻回被覆した厚さ5mm、巾100mm、
長さ150+I1mのNb −46wt%Ti合金の板
1を3枚と同じサイズの無酸素銅の板4を2枚、外サイ
ズが厚さ37+nm、巾112mm、長さ172mm、
内サイズが厚さ27 mm、巾102mm、長さ172
n+mの無酸素銅でできた筺体状の中空体3の中に交互
に挿入し、第2図(b)に示すように中空部に適合した
サイズで、かつ真空引きの通路となる小溝を付けた無酸
素銅の蓋5で中空体3の両端部をふさぎ、真空引ぎしな
がらその合わせ目を電子ビーム溶接して密封した一体化
複合体とした。
しかる後温度750℃まで加熱し、熱間圧延にて17さ
17mmまで加工し、その後冷間圧延と熱処埋を第1表
に示すように施して厚さ50μ、直径50mmの円板状
サンプルとして磁気シールド特性を測定した。その測定
の方法は、第4図に示すように磁気シールドサンプル8
を外部磁場B1中に垂直にセットし、サンプルを透過し
てくる残留磁場82をホール素子にて測定し、以下の式
で得られるΔBの大きさで磁気シールド特性を評価した
。その結果を第1表に示す。
17mmまで加工し、その後冷間圧延と熱処埋を第1表
に示すように施して厚さ50μ、直径50mmの円板状
サンプルとして磁気シールド特性を測定した。その測定
の方法は、第4図に示すように磁気シールドサンプル8
を外部磁場B1中に垂直にセットし、サンプルを透過し
てくる残留磁場82をホール素子にて測定し、以下の式
で得られるΔBの大きさで磁気シールド特性を評価した
。その結果を第1表に示す。
ΔB =Bl−82
また、ΔBはB1がある値までは超電導体が完全磁気シ
ールドをするのでほぼΔB=8.の関係でΔBは増加す
るが、あるところでピークをうち、以後磁束が超電導体
内部に侵入するため漸減する。そこで、このΔBのピー
ク値を68mとして磁気シールド特性を評価する指標と
した。B、とΔBの関係を第5図に示す。
ールドをするのでほぼΔB=8.の関係でΔBは増加す
るが、あるところでピークをうち、以後磁束が超電導体
内部に侵入するため漸減する。そこで、このΔBのピー
ク値を68mとして磁気シールド特性を評価する指標と
した。B、とΔBの関係を第5図に示す。
尚、第1表における中間加工率とはある熱処理と次の熱
処理の間に行う冷間加工率のことであり、最終加工率と
は最後の熱処理から最終サイズに至るまでの冷間加工率
のことである。
処理の間に行う冷間加工率のことであり、最終加工率と
は最後の熱処理から最終サイズに至るまでの冷間加工率
のことである。
第1表
*保持時間、中間加工率は繰返し数1回当りの値。
N001〜3において熱処理温度が比較的低い場合は保
持時間をかなり長<シ(No、1)、高い場合には保持
時間を短か目にして繰り返し回数を増やす方が(No
、 3 ) Iij、?気シールド特性は向上する。両
者の中間である No、2にて特性的には非常に高い値
が得られた。比較例であるNO34〜8では、熱処理条
件のうちN014のように温度をさらに低くすると特性
は大幅に低下し、 N015のように温度をさらに高く
してもやはり低下する。No、6.7のように保持時間
を1時間未満にすると、繰り返し回数を増やしても(N
o、6. 7) 、温度を高くしてもfNo、7)特性
はぎわめて低い。No、 8のように保持時間を168
時間(7日間)を越えて熱処理しても、 NO31によ
り特性は若干低下している。
持時間をかなり長<シ(No、1)、高い場合には保持
時間を短か目にして繰り返し回数を増やす方が(No
、 3 ) Iij、?気シールド特性は向上する。両
者の中間である No、2にて特性的には非常に高い値
が得られた。比較例であるNO34〜8では、熱処理条
件のうちN014のように温度をさらに低くすると特性
は大幅に低下し、 N015のように温度をさらに高く
してもやはり低下する。No、6.7のように保持時間
を1時間未満にすると、繰り返し回数を増やしても(N
o、6. 7) 、温度を高くしてもfNo、7)特性
はぎわめて低い。No、 8のように保持時間を168
時間(7日間)を越えて熱処理しても、 NO31によ
り特性は若干低下している。
そこで、 No、9〜11では保持時間を短くして繰り
返し回数を増やし、きわめて良好な特性を得た。そのN
o、11と他は同じ条件で繰り返し回数だけを1回増や
した比較例No、12では、最終加工の途中で加工不能
となった。さらにNo、12と他は同じ条件で保持時間
だけを若干短くした比較例No、13では、加工は最後
まで行なうことができたが、特性的には低下傾向にある
。
返し回数を増やし、きわめて良好な特性を得た。そのN
o、11と他は同じ条件で繰り返し回数だけを1回増や
した比較例No、12では、最終加工の途中で加工不能
となった。さらにNo、12と他は同じ条件で保持時間
だけを若干短くした比較例No、13では、加工は最後
まで行なうことができたが、特性的には低下傾向にある
。
No、2と他は同じ条件で各熱処理間の加工率を小さく
したNo、14では、 No、2に比へると若干低いが
ΔBm= 0.4とかなり高い特性か得られた。
したNo、14では、 No、2に比へると若干低いが
ΔBm= 0.4とかなり高い特性か得られた。
また、中間加工率を96%としたNo、15では元サイ
ズが限られているため繰り返し回数は2回にせざるをえ
なかったが、それでもΔB+++で0.3を越えること
ができた。中間加工率を99%にした比較例No、16
では最終加工の途中で加工不能となった。
ズが限られているため繰り返し回数は2回にせざるをえ
なかったが、それでもΔB+++で0.3を越えること
ができた。中間加工率を99%にした比較例No、16
では最終加工の途中で加工不能となった。
No、2と他は同じ条件で最終加工率を小さくしたNo
、17では、No、2に比へると低いが、それでも68
mで0.3を越えることができた。また、最終加工率を
96%としたNo、18ではきわめて良好な特性が得ら
れているが、No、2の最終加工率70%を96%まで
上げるのに要した労力の割には特性はほとんど横ばいと
いってよく、コスト的にはひとあわな゛いことがわかる
。さらに、最終加工率を30%に下げた比較例No、1
9では特性的にはNo、17よりもさらに低下傾向にあ
り、最終加工率を99%まで上げるべく加工した比較例
No、20では、途中の98%のところで材料破壊が生
じ加工不能となった。
、17では、No、2に比へると低いが、それでも68
mで0.3を越えることができた。また、最終加工率を
96%としたNo、18ではきわめて良好な特性が得ら
れているが、No、2の最終加工率70%を96%まで
上げるのに要した労力の割には特性はほとんど横ばいと
いってよく、コスト的にはひとあわな゛いことがわかる
。さらに、最終加工率を30%に下げた比較例No、1
9では特性的にはNo、17よりもさらに低下傾向にあ
り、最終加工率を99%まで上げるべく加工した比較例
No、20では、途中の98%のところで材料破壊が生
じ加工不能となった。
実施例2
実施例1と同じ要領で一体化複合体(第1図(b))を
作成し、その後の加工を他は同じ条件で熱間加工(この
場合は熱間圧延)の条件のみを第2表のように変えて加
工性及び磁気シールド特性を調べた。加工性は第1表N
o、2と同じ熱処理及び冷間圧延を施し、厚さ50μの
最終サイズまで良好に加工できたものを◎、途中でコバ
割れ、ピンホール、破断等の欠陥の生したものを、その
発生サイズ及び欠陥の大きさ、頻度等で順次○、△、X
の記号をしるした。その結果を第2表に示す。
作成し、その後の加工を他は同じ条件で熱間加工(この
場合は熱間圧延)の条件のみを第2表のように変えて加
工性及び磁気シールド特性を調べた。加工性は第1表N
o、2と同じ熱処理及び冷間圧延を施し、厚さ50μの
最終サイズまで良好に加工できたものを◎、途中でコバ
割れ、ピンホール、破断等の欠陥の生したものを、その
発生サイズ及び欠陥の大きさ、頻度等で順次○、△、X
の記号をしるした。その結果を第2表に示す。
第2表
No、21〜24は熱間加工率を実施例1と同じ54%
にし、加熱温度だけを変えた。その結果No、22が最
も良好で、欠陥はほとんど発生せず、磁気シールド特性
も良好であった。No、23は加熱温度をかなり高くし
たが、加工性はN。
にし、加熱温度だけを変えた。その結果No、22が最
も良好で、欠陥はほとんど発生せず、磁気シールド特性
も良好であった。No、23は加熱温度をかなり高くし
たが、加工性はN。
22とほぼ同等であり、特性はやや低下した。
No、21は加熱温度をかなり低くしたので、特性は非
常に良好であるが、やはり密着性が低下し、種々の欠陥
が発生した。比較例No、24はNo。
常に良好であるが、やはり密着性が低下し、種々の欠陥
が発生した。比較例No、24はNo。
21よりさらに加熱温度を低くしたため密着性が非常に
悪く、最終サイズまで至らなかった。比較例No、25
では加熱温度が高過ぎて、熱間圧延中に加工発熱で銅が
解ける現象か発生した。
悪く、最終サイズまで至らなかった。比較例No、25
では加熱温度が高過ぎて、熱間圧延中に加工発熱で銅が
解ける現象か発生した。
また、 N0126〜29の加熱温度はNo、21〜2
3のうち加工性および特性の両面からみて最も良好だっ
た750℃に固定し、熱間加工率だけを変えた。その結
果、No、26は特性は良好であるか、密着性不足によ
ると思われる欠陥が若干発生した。 No、27は熱間
加工率をきわめて高くしたためにその分玲間加工率が低
下したが、それでも68mは0.3・を越えることがで
きた。比較例No。
3のうち加工性および特性の両面からみて最も良好だっ
た750℃に固定し、熱間加工率だけを変えた。その結
果、No、26は特性は良好であるか、密着性不足によ
ると思われる欠陥が若干発生した。 No、27は熱間
加工率をきわめて高くしたためにその分玲間加工率が低
下したが、それでも68mは0.3・を越えることがで
きた。比較例No。
28は、No、26よりさらに熱間加工率を小さくした
ために、密着性不足で材料破断が相次ぎ、最終サイズま
で加工できなかった。比較例No、29は熱間加工率を
大きくしすぎたために、その分最終熱処理後の冷間加工
率が46%にとどまり、加工性はまあまあ良好ではあっ
たか特性は著しく低かった。
ために、密着性不足で材料破断が相次ぎ、最終サイズま
で加工できなかった。比較例No、29は熱間加工率を
大きくしすぎたために、その分最終熱処理後の冷間加工
率が46%にとどまり、加工性はまあまあ良好ではあっ
たか特性は著しく低かった。
実施例3
実施例1と同じ要領で一体1ヒ複合体(第1図(b))
を作成した際にその充填率を第3表のように変え、No
、2と同じ条件で熱処理、加工を施してその加工性を調
査した。その評価は実施例2と同様に行なった。その結
果を第3表に示す。尚実施例1の各一体化複合体の充填
率はいずれも95%である。
を作成した際にその充填率を第3表のように変え、No
、2と同じ条件で熱処理、加工を施してその加工性を調
査した。その評価は実施例2と同様に行なった。その結
果を第3表に示す。尚実施例1の各一体化複合体の充填
率はいずれも95%である。
第3表
No、30は最終サイズ近くで若干の欠陥を生したがま
あまあの良好な加工性を有していた。しかし、比較例N
o、31では内部の密着不良に起因すると思われる材料
の破断等が頻発し、加工性は非常に悪かった。
あまあの良好な加工性を有していた。しかし、比較例N
o、31では内部の密着不良に起因すると思われる材料
の破断等が頻発し、加工性は非常に悪かった。
実hh例4
実施例1と同じ要領で一体化複合体(第1図(b))を
作成した際にNbの箔2を全く用いなかったところ、冷
間加工の途中で材料破断が頻発し、またその破断部をS
EM及びEPMAで調査したところCu−Ti化合物が
多数検出された。
作成した際にNbの箔2を全く用いなかったところ、冷
間加工の途中で材料破断が頻発し、またその破断部をS
EM及びEPMAで調査したところCu−Ti化合物が
多数検出された。
実施例5
実施例1と同じ要領で一体化複合体(第1図(b))を
作成した際に真空中での電子ビーム溶接による密封をい
っさい行わなかったところ、冷間加工の途中で密着不良
によると思われる材料破断かパ 廿頻発した。これは複合体内部の接触面が熱間加工時等
に酸化され、金属的゛密着性が不十分なためと推定され
た。
作成した際に真空中での電子ビーム溶接による密封をい
っさい行わなかったところ、冷間加工の途中で密着不良
によると思われる材料破断かパ 廿頻発した。これは複合体内部の接触面が熱間加工時等
に酸化され、金属的゛密着性が不十分なためと推定され
た。
実施例6
実施例1と同じ要領で一体化複合体(第1図(b))を
作成した際に無酸素銅の板4及び筺体状の中空体3をす
べて純アルミニウム材に変え、かつ熱間圧延での加熱温
度を580℃にした以外はいずれも第1表と同様の熱処
理及び冷間加工を施したところ、それぞれバラツキの範
囲内で同程度の磁気シールド特性が得られたので詳細は
省略する。
作成した際に無酸素銅の板4及び筺体状の中空体3をす
べて純アルミニウム材に変え、かつ熱間圧延での加熱温
度を580℃にした以外はいずれも第1表と同様の熱処
理及び冷間加工を施したところ、それぞれバラツキの範
囲内で同程度の磁気シールド特性が得られたので詳細は
省略する。
実施例7
実施例1と同じ要領で一体化複合体(第1図(b))を
作成した際に、Nb−Tiの板1をNb −40wt%
Ti−10wt%Zr合金の板に変えて他は第1表と同
様の熱処理及び冷間加工を施したところNb−46wt
%Ti合金の特性に比べて約2〜3割低かったものの、
それぞれバラツキの範囲内で安定した磁気シールド特性
が得られた。詳細は省略する。
作成した際に、Nb−Tiの板1をNb −40wt%
Ti−10wt%Zr合金の板に変えて他は第1表と同
様の熱処理及び冷間加工を施したところNb−46wt
%Ti合金の特性に比べて約2〜3割低かったものの、
それぞれバラツキの範囲内で安定した磁気シールド特性
が得られた。詳細は省略する。
また、同様にNb −40wt%Ti−15wt%Ta
合金の板に変えて他は第1表と同様の熱処理及び冷間加
工を施したところ、Nb −46wt%Ti合金の特性
に比べて約3〜4割低かったものの、それぞれバラツキ
の範囲内で安定した磁気シールド特性か得られた。詳細
は省略する。
合金の板に変えて他は第1表と同様の熱処理及び冷間加
工を施したところ、Nb −46wt%Ti合金の特性
に比べて約3〜4割低かったものの、それぞれバラツキ
の範囲内で安定した磁気シールド特性か得られた。詳細
は省略する。
(発明の効果)
以上説明したように、本発明によれは比較例の2倍以上
、場合によっては6〜7倍程度の安定した磁気シールド
特性を得ることができ、かつ安定化金属とNb−Ti系
超雪導材との一体化複合体が容易に組み立てられる上に
、EH磁気シールド特性大巾向上のために必要な熱処理
や冷間加工を施すことができ、良好な加工性をも有して
いる。したがって611気シールド材を箔状まで薄くす
ることができ、かつ特性も非常に良好であるので、最近
の磁気浮上列車、電611推進船といったII量化の要
請に答えつつ高性能をもたらすことができ、その工業的
な利用価値は非常に高いものである。
、場合によっては6〜7倍程度の安定した磁気シールド
特性を得ることができ、かつ安定化金属とNb−Ti系
超雪導材との一体化複合体が容易に組み立てられる上に
、EH磁気シールド特性大巾向上のために必要な熱処理
や冷間加工を施すことができ、良好な加工性をも有して
いる。したがって611気シールド材を箔状まで薄くす
ることができ、かつ特性も非常に良好であるので、最近
の磁気浮上列車、電611推進船といったII量化の要
請に答えつつ高性能をもたらすことができ、その工業的
な利用価値は非常に高いものである。
第1図(a)は無酸素銅の筺体状の中空体の中にNb箔
を巻回被覆したNb−Ti系合金の板1層を挿入したと
ころを示す図、第1図(b)はNb−Ti系合金の板と
無酸素銅の仮とを交互に多層化して挿入したところを示
す図、第2図(a)は第1図(a)の体止複合体の両端
に無酸素銅の蓋をとりつけたものの長手方向の断面を示
す図、第2図(b)は第1図(b)の一体化複合体の両
端に無酸素銅の蓋をとりつけたものの長手方向の断面を
示す図、第2図(C)は第1図(a)の単層複合材を加
工して薄くした後、複数枚重ねて挿入し、両端に無酸素
銅の蓋をとりつけた一体化複合体の長手方向の断面を示
す図、第3図は本発明法により得られた磁気シールド材
を示す図、第4図は磁気シールド材の円板状サンプルを
垂直磁場中に置いて611気シールド特性を測定する状
況を示す図、第5図は外部tin場を大きくしていった
とぎの磁気シールド特性ΔBmの変化をプロットした図
、第6図は同筒状の中空体中にNb−Ti系合金と導電
率の高い金属とを積層した状況を示す図である。 1・・・Nb−Ti系合金の板、2・・・箔、3・・・
中空体、3′・・・導電率の高い金属の層、4・・・導
電率の高い金属の板、5・・・蓋、6・・・導電率の高
い金属の層、7・・・多層6n気シールド材、8・・・
磁気シールドサンフル。 代 理 人 弁理士 秋 沢 政 光
他1名 売手おと+’r11正書 平成元年9月250 2?午 ノテ 艮 ′自゛ λI;号ヒ1 、 !!(
1’トの表示 特願昭(i3−243976号 2、発明の名称 NbTi系超電導磁気ン−ルド材及びその製造方法3、
補正をする者 411件との関係 出 願 人 住 所 東京都千代田区大手町2丁目6番3号名
称 (665)新日本製鐵株式会社4、代理人 居 所 東京11中火区日本橋兜町12番1号6
、補正の対象 明細書(発明の詳細な説明)7、補正
の内容 第4図 第5図
を巻回被覆したNb−Ti系合金の板1層を挿入したと
ころを示す図、第1図(b)はNb−Ti系合金の板と
無酸素銅の仮とを交互に多層化して挿入したところを示
す図、第2図(a)は第1図(a)の体止複合体の両端
に無酸素銅の蓋をとりつけたものの長手方向の断面を示
す図、第2図(b)は第1図(b)の一体化複合体の両
端に無酸素銅の蓋をとりつけたものの長手方向の断面を
示す図、第2図(C)は第1図(a)の単層複合材を加
工して薄くした後、複数枚重ねて挿入し、両端に無酸素
銅の蓋をとりつけた一体化複合体の長手方向の断面を示
す図、第3図は本発明法により得られた磁気シールド材
を示す図、第4図は磁気シールド材の円板状サンプルを
垂直磁場中に置いて611気シールド特性を測定する状
況を示す図、第5図は外部tin場を大きくしていった
とぎの磁気シールド特性ΔBmの変化をプロットした図
、第6図は同筒状の中空体中にNb−Ti系合金と導電
率の高い金属とを積層した状況を示す図である。 1・・・Nb−Ti系合金の板、2・・・箔、3・・・
中空体、3′・・・導電率の高い金属の層、4・・・導
電率の高い金属の板、5・・・蓋、6・・・導電率の高
い金属の層、7・・・多層6n気シールド材、8・・・
磁気シールドサンフル。 代 理 人 弁理士 秋 沢 政 光
他1名 売手おと+’r11正書 平成元年9月250 2?午 ノテ 艮 ′自゛ λI;号ヒ1 、 !!(
1’トの表示 特願昭(i3−243976号 2、発明の名称 NbTi系超電導磁気ン−ルド材及びその製造方法3、
補正をする者 411件との関係 出 願 人 住 所 東京都千代田区大手町2丁目6番3号名
称 (665)新日本製鐵株式会社4、代理人 居 所 東京11中火区日本橋兜町12番1号6
、補正の対象 明細書(発明の詳細な説明)7、補正
の内容 第4図 第5図
Claims (5)
- (1)少なくとも1層のNb−Ti系合金と導電率の高
い金属とが交互に積層され、かつ前記Nb−Ti系合金
層と前記導電率の高い金属層の間にはすべてNbまたは
Taのバリヤー層が存在することを特徴とするNb−T
i系超電導磁気シールド材。 - (2)導電率の高い金属が銅またはアルミニウムのうち
いずれかであることを特徴とする請求項1記載のNb−
Ti系超電導磁気シールド材。 - (3)Nb−Ti系合金がNb−Ti、Nb−Ti−Z
r、Nb−Ti−Taのうちのいずれか1種であること
を特徴とする請求項1記載のNb−Ti系超電導磁気シ
ールド材。 - (4)導電率の高い金属からなる筺体状または円筒状中
空体中に、NbまたはTaの箔で被覆したNb−Ti系
合金の板を少なくとも一層前記導電率の高い金属と交互
に積層するよう充填し、充填率を60%以上としてから
前記導電率の高い金属で端部をふさぎ、内部を真空状態
にして溶接密封し一体化複合体とし、この一体化複合体
に加工率30〜98%、温度500〜1000℃の熱間
加工を施し、300〜450℃の温度で保持時間が1〜
168時間の熱処理と、加工率が30〜98%である冷
間加工を施して板状または箔状とすることを特徴とする
Nb−Ti系超電導磁気シールド材の製造方法。 - (5)熱処理及び冷間加工を6回以下交互に繰り返すこ
とを特徴とする請求項4記載のNb−Ti系超電導磁気
シールド材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63243976A JPH0294498A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Nb−Ti系超電導磁気シールド材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP63243976A JPH0294498A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Nb−Ti系超電導磁気シールド材及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0294498A true JPH0294498A (ja) | 1990-04-05 |
JPH05880B2 JPH05880B2 (ja) | 1993-01-06 |
Family
ID=17111851
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP63243976A Granted JPH0294498A (ja) | 1988-09-30 | 1988-09-30 | Nb−Ti系超電導磁気シールド材及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0294498A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5373275A (en) * | 1989-10-23 | 1994-12-13 | Nippon Steel Corporation | Superconducting magnetic shield and process for preparing the same |
JP2006185925A (ja) * | 1996-03-19 | 2006-07-13 | Nippon Steel Corp | NbTi超電導多層板の製造方法及びNbTi超電導多層板 |
JP2010535414A (ja) * | 2007-08-01 | 2010-11-18 | ヨン ジン キム | 増大された高磁場特性を有する超電導体、それを製造する方法、及びそれを含むmri装置 |
-
1988
- 1988-09-30 JP JP63243976A patent/JPH0294498A/ja active Granted
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5373275A (en) * | 1989-10-23 | 1994-12-13 | Nippon Steel Corporation | Superconducting magnetic shield and process for preparing the same |
JP2006185925A (ja) * | 1996-03-19 | 2006-07-13 | Nippon Steel Corp | NbTi超電導多層板の製造方法及びNbTi超電導多層板 |
JP2010535414A (ja) * | 2007-08-01 | 2010-11-18 | ヨン ジン キム | 増大された高磁場特性を有する超電導体、それを製造する方法、及びそれを含むmri装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05880B2 (ja) | 1993-01-06 |
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