JPH03230421A - Ｎｂ↓３Ａ１超電導線の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ↓３Ａ１超電導線の製造方法Info
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- JPH03230421A JPH03230421A JP2024721A JP2472190A JPH03230421A JP H03230421 A JPH03230421 A JP H03230421A JP 2024721 A JP2024721 A JP 2024721A JP 2472190 A JP2472190 A JP 2472190A JP H03230421 A JPH03230421 A JP H03230421A
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- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 26
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- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
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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
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】
［産業上の利用分野コ
この発明は、Ｎｂ３Ａｌ超電導線の製造方法に関するも
ので、特に、核融合その他に高磁界用超電導材料として
用いられる超電導マグネット用超電導線の製造方法に関
するものである。
ので、特に、核融合その他に高磁界用超電導材料として
用いられる超電導マグネット用超電導線の製造方法に関
するものである。
［従来の技術］
超電導線は、銅線等を使った場合に比べて、電流密度を
高くできることなどから、強力かつ大型の電磁石用の導
体として使われている。しかしながら、現在実用になっ
ているＮｂＴ ｉ超電導線では、発生磁界が８〜９工程
度が限界であり、それ以上の磁界を発生する必要がある
場合には、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線が使われることがほとん
どである。
高くできることなどから、強力かつ大型の電磁石用の導
体として使われている。しかしながら、現在実用になっ
ているＮｂＴ ｉ超電導線では、発生磁界が８〜９工程
度が限界であり、それ以上の磁界を発生する必要がある
場合には、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線が使われることがほとん
どである。
Ｎｂ３Ｓｎは、金属間化合物系の超電導材料である。し
かしながら、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線は、脆さおよび製造の
困難さが問題となっている。Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の代表
的な製造法にブロンズ法と呼ばれるものがあるが、ブロ
ンズを使用するゆえに、縮径加工には多数回の中間焼鈍
が必要であることなど、工期およびコストの点で問題が
多い。
かしながら、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線は、脆さおよび製造の
困難さが問題となっている。Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の代表
的な製造法にブロンズ法と呼ばれるものがあるが、ブロ
ンズを使用するゆえに、縮径加工には多数回の中間焼鈍
が必要であることなど、工期およびコストの点で問題が
多い。
これに対して、Ｎｂ３Ａｌも、同じく金属間化合物系の
超電導材料であるが、高磁界特性や脆さ（歪みに対する
許容性）の点でＮｂ３Ｓｎを越える材料として期待され
ている。
超電導材料であるが、高磁界特性や脆さ（歪みに対する
許容性）の点でＮｂ３Ｓｎを越える材料として期待され
ている。
Ｎｂ３Ａｔ超電導線の製造方法として、従来、（１）
粉末冶金（ＰＭ）法 （２） 複合加工法 （３） ジェリーロール法 などが提案されている。
粉末冶金（ＰＭ）法 （２） 複合加工法 （３） ジェリーロール法 などが提案されている。
いずれにしても、Ｎｂ３Ａｌ超電導線を製造するには、
ニオブ材料とアルミニウムまたはアルミニウム合金材料
とを複合化した状態で塑性加工することが行なわれる。
ニオブ材料とアルミニウムまたはアルミニウム合金材料
とを複合化した状態で塑性加工することが行なわれる。
［発明が解決しようとする課題］
Ｎｂ３Ａｌ超電導線は、上述のように、ニオブ材料とア
ルミニウムまたはアルミニウム合金材料とを複合化した
状態で加工されることによって得られるものである。し
かしながら、このように複合化されるニオブ材料とアル
ミニウムまたはアルミニウム合金材料との間には、強度
および可撓性の点において大きな差があるため、複合し
た状態での加工性が悪く、均一な加工を行なうことが困
難である。前述したような従来提案されている各種の製
造方法は、複合化状態での加工性の悪さを、ある程度は
解決するものである。
ルミニウムまたはアルミニウム合金材料とを複合化した
状態で加工されることによって得られるものである。し
かしながら、このように複合化されるニオブ材料とアル
ミニウムまたはアルミニウム合金材料との間には、強度
および可撓性の点において大きな差があるため、複合し
た状態での加工性が悪く、均一な加工を行なうことが困
難である。前述したような従来提案されている各種の製
造方法は、複合化状態での加工性の悪さを、ある程度は
解決するものである。
複合されるべき材料の強度差の問題を解決するために、
Ｍｇ ＳＡ ｇ ｓ Ｃｕ −、Ｚ ｎ等をアルミニウ
ムに添加し、アルミニウムの強度を向上する方法が、特
願昭６３−６００８０号において提案されている。しか
しながら、この方法を適用した製造方法においては、超
電導線の安定化に必要な銅との複合化が困難で、かつ、
実験室レベルを越えると、臨界温度が低く、また、臨界
電流密度も、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の半分以下のものしか
製造できていない。
Ｍｇ ＳＡ ｇ ｓ Ｃｕ −、Ｚ ｎ等をアルミニウ
ムに添加し、アルミニウムの強度を向上する方法が、特
願昭６３−６００８０号において提案されている。しか
しながら、この方法を適用した製造方法においては、超
電導線の安定化に必要な銅との複合化が困難で、かつ、
実験室レベルを越えると、臨界温度が低く、また、臨界
電流密度も、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線の半分以下のものしか
製造できていない。
現在まで開発されてきた製造方法の中で、最も工業レベ
ルに近い水準に達しているのは、ジェリーロール法であ
る。この方法では、ニオブ箔とアルミニウム箔とを積層
した多層巻（ジェリーロール）を作製し、これらを多数
本複合することが行なわれる。この方法によれば、ジェ
リーロールの外側および内側に安定化材として銅を複合
することが容易で、銅安定化多芯Ｎｂ３Ａｌ超電導線と
いう構成のものが実現されている。
ルに近い水準に達しているのは、ジェリーロール法であ
る。この方法では、ニオブ箔とアルミニウム箔とを積層
した多層巻（ジェリーロール）を作製し、これらを多数
本複合することが行なわれる。この方法によれば、ジェ
リーロールの外側および内側に安定化材として銅を複合
することが容易で、銅安定化多芯Ｎｂ３Ａｌ超電導線と
いう構成のものが実現されている。
しかしながら、どの製造方法をとってみても、現在のと
ころ、ニオブとアルミニウムとの強度差による不均一変
形を充分に克服しているとはいえない。そのため、；オ
ブとアルミニウムとの各々の径（または厚み）に、臨界
温度、臨界磁界および臨界電流密度の観点から、最適値
があることが報告されているものの、不均一変形により
、径（または厚み）が大きくばらつき、期待される特性
が得られていない。
ころ、ニオブとアルミニウムとの強度差による不均一変
形を充分に克服しているとはいえない。そのため、；オ
ブとアルミニウムとの各々の径（または厚み）に、臨界
温度、臨界磁界および臨界電流密度の観点から、最適値
があることが報告されているものの、不均一変形により
、径（または厚み）が大きくばらつき、期待される特性
が得られていない。
それゆえに、この発明の目的は、上述したような複合化
状態での加工性が向上された、Ｎｂ３Ａｌ超電導線の製
造方法を提供しようとすることである。
状態での加工性が向上された、Ｎｂ３Ａｌ超電導線の製
造方法を提供しようとすることである。
〔課題を解決するための手段］
この発明は、ニオブ材料とアルミニウムまたはアルミニ
ウム合金材料とを複合化した状態で塑性加工するステッ
プを備える、Ｎｂ３Ａｌ超電導線の製造方法に向けられ
るものであって、゛上述した技術的課題を解決するため
、アルミニウムまたはアルミニウム合金材料として、ベ
リリウムが１０〜２０００ｐｐｍ添加されたものを用い
ることを特徴としている。
ウム合金材料とを複合化した状態で塑性加工するステッ
プを備える、Ｎｂ３Ａｌ超電導線の製造方法に向けられ
るものであって、゛上述した技術的課題を解決するため
、アルミニウムまたはアルミニウム合金材料として、ベ
リリウムが１０〜２０００ｐｐｍ添加されたものを用い
ることを特徴としている。
［作用］
ニオブ材料と複合化される材料として、アルミニウムま
たはアルミニウム合金（Ａ ｌ −Ｍｇ等）に１０〜２
ｏｏｏｐｐｍのベリリウムを添加したものを用いること
により、複合化状態での加工性が格段に向上する。なお
、ベリリウムの添加量に関して、１０ｐｐｍ以上で添加
の効果が現われ、２０００ｐｐｍを越えると、逆に加工
性が劣化する。
たはアルミニウム合金（Ａ ｌ −Ｍｇ等）に１０〜２
ｏｏｏｐｐｍのベリリウムを添加したものを用いること
により、複合化状態での加工性が格段に向上する。なお
、ベリリウムの添加量に関して、１０ｐｐｍ以上で添加
の効果が現われ、２０００ｐｐｍを越えると、逆に加工
性が劣化する。
［発明の効果］
このように、複合化状態での加工性が向上することによ
り、ニオブとアルミニウムとの間での不均一変形が減少
し、均一なフィラメント（または層）が形成される。し
たがって、ニオブとアルミニウムとを最適な割合にする
ことが容易であり、このように、ニオブとアルミニウム
とを最適な割合に設計することにより、従来の方法に比
べて、ストイキオメトリ−の良好なＮｂ３Ａｌが形成さ
れる。それゆえに、この発明によれば、臨界温度が高く
、臨界磁界が高く、また、高磁界での臨界電流密度が高
いＮｂ３Ａｌ超電導線が得られる。
り、ニオブとアルミニウムとの間での不均一変形が減少
し、均一なフィラメント（または層）が形成される。し
たがって、ニオブとアルミニウムとを最適な割合にする
ことが容易であり、このように、ニオブとアルミニウム
とを最適な割合に設計することにより、従来の方法に比
べて、ストイキオメトリ−の良好なＮｂ３Ａｌが形成さ
れる。それゆえに、この発明によれば、臨界温度が高く
、臨界磁界が高く、また、高磁界での臨界電流密度が高
いＮｂ３Ａｌ超電導線が得られる。
また、この発明によれば、Ｎｂ３Ａｌ超電導線の製造に
あたって、能率的なジェリーロール法を問題なく適用す
ることができる。したかって、従来、Ｎｂ３Ｓｎ超電導
線の製造に適用されていたブロンズ法では必要であった
中間焼鈍が全く不要となり、工期およびコストが低減さ
れる。
あたって、能率的なジェリーロール法を問題なく適用す
ることができる。したかって、従来、Ｎｂ３Ｓｎ超電導
線の製造に適用されていたブロンズ法では必要であった
中間焼鈍が全く不要となり、工期およびコストが低減さ
れる。
［実施例コ
まず、後述する実施例の効果を明らかにするため、ベリ
リウムを含まないアルミニウム材料を用いた比較例につ
いて説明する。
リウムを含まないアルミニウム材料を用いた比較例につ
いて説明する。
厚さ２００μｍのニオブ箔と厚さ６０μｍのアルミニウ
ム箔とを、重ね合わせながら、直径１０ｍｍの無酸素銅
棒を芯にして巻付け、多層ニオブ／アルミニウム／銅複
合材を製作し、これを銅パイプに挿入し、その状態で縮
径加工を行ない、対辺３ｍｍの六角棒を作製した。次に
、これら六角棒を２４０本束ね、別に用意した同じ対辺
寸法を存する銅製の六角棒とともに、大径の銅パイプの
中に詰め、多芯線とした。この多芯線を直径１ｍｍまて
縮径加工し、８２５℃で１０時間熱処理し、Ｎｂ３Ａｌ
を生成させた。
ム箔とを、重ね合わせながら、直径１０ｍｍの無酸素銅
棒を芯にして巻付け、多層ニオブ／アルミニウム／銅複
合材を製作し、これを銅パイプに挿入し、その状態で縮
径加工を行ない、対辺３ｍｍの六角棒を作製した。次に
、これら六角棒を２４０本束ね、別に用意した同じ対辺
寸法を存する銅製の六角棒とともに、大径の銅パイプの
中に詰め、多芯線とした。この多芯線を直径１ｍｍまて
縮径加工し、８２５℃で１０時間熱処理し、Ｎｂ３Ａｌ
を生成させた。
このときのＮｂ、ＡＩの臨界電流密度は、８Ｔで８００
Ａ／ｍｍ’ 、１２Ｔで２３０Ａ／ｍｍ２であった。こ
の材料の臨界温度は、１４．５にで、上部臨界磁界は、
Ｋｒａｍｅｒ Ｐｌｏｔから、１８Ｔと推定された。
Ａ／ｍｍ’ 、１２Ｔで２３０Ａ／ｍｍ２であった。こ
の材料の臨界温度は、１４．５にで、上部臨界磁界は、
Ｋｒａｍｅｒ Ｐｌｏｔから、１８Ｔと推定された。
また、熱処理を施さない同じ材料を、さらに縮径加工し
ていったところ、断線が発生し、直径０゜４ｍｍ以下に
はできなかった。
ていったところ、断線が発生し、直径０゜４ｍｍ以下に
はできなかった。
次に、この発明の実施例について説明する。
比較例において用いたアルミニウム箔に代えて、厚さ６
０μｍであって、５００ｐｐｍのベリリウムを含むアル
ミニウム箔を用いた。比較例と同様の条件により、多芯
線を製作し、これを直径１ｍｍまで縮径加工し、８２５
℃で１，０時間熱処理し、Ｎｂ３Ａｌを生成させた。
０μｍであって、５００ｐｐｍのベリリウムを含むアル
ミニウム箔を用いた。比較例と同様の条件により、多芯
線を製作し、これを直径１ｍｍまで縮径加工し、８２５
℃で１，０時間熱処理し、Ｎｂ３Ａｌを生成させた。
このときのＮｂ３Ａｌの臨界電流密度は、８Ｔで１２０
０Ａ／ｍｍ２．１２Ｔで５０ＯＡ／ｍｍ２であった。こ
の材料の臨界温度は、１６．５にで、上部臨界磁界は、
Ｋｒａｍｅｒ Ｐｌｏｔから、２２Ｔと推定された。
０Ａ／ｍｍ２．１２Ｔで５０ＯＡ／ｍｍ２であった。こ
の材料の臨界温度は、１６．５にで、上部臨界磁界は、
Ｋｒａｍｅｒ Ｐｌｏｔから、２２Ｔと推定された。
また、熱処理を施さない同じ材料をさらに縮径加工して
いったところ、直径Ｑ、１ｍｍまでは、はとんど断線が
なく、加工できた。
いったところ、直径Ｑ、１ｍｍまでは、はとんど断線が
なく、加工できた。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ニオブ材料とアルミニウムまたはアルミニウム合金材料
とを複合化した状態で塑性加工するステップを備える、
Ｎｂ＿３Ａｌ超電導線の製造方法において、 前記アルミニウムまたはアルミニウム合金材料として、
ベリリウムが１０〜２０００ｐｐｍ添加されたものを用
いることを特徴とする、Ｎｂ＿３Ａｌ超電導線の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024721A JPH03230421A (ja) | 1990-02-03 | 1990-02-03 | Ｎｂ↓３Ａ１超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2024721A JPH03230421A (ja) | 1990-02-03 | 1990-02-03 | Ｎｂ↓３Ａ１超電導線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03230421A true JPH03230421A (ja) | 1991-10-14 |
Family
ID=12146025
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2024721A Pending JPH03230421A (ja) | 1990-02-03 | 1990-02-03 | Ｎｂ↓３Ａ１超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03230421A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004244689A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Univ Osaka | 多孔体の製造方法、及び多孔体 |
-
1990
- 1990-02-03 JP JP2024721A patent/JPH03230421A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004244689A (ja) * | 2003-02-14 | 2004-09-02 | Univ Osaka | 多孔体の製造方法、及び多孔体 |
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