JPH03280308A - ビスマス系酸化物超電導体の製造方法 - Google Patents
ビスマス系酸化物超電導体の製造方法Info
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
Landscapes
- 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、ビスマス系酸化物超電導体の製造方法に関
するもので、特に、臨界電流密度の磁場特性の優れたビ
スマス系酸化物超電導体を製造する方法に関するもので
ある。
するもので、特に、臨界電流密度の磁場特性の優れたビ
スマス系酸化物超電導体を製造する方法に関するもので
ある。
［従来の技術］
近年、より高い臨界温度を示す超電導材料として、セラ
ミック系のもの、すなわち酸化物超電導材料が注目され
ている。
ミック系のもの、すなわち酸化物超電導材料が注目され
ている。
たとえば、ビスマス系酸化物超電導体は、１１０に程度
の高い臨界温度を有し、その実用化が期待されている。
の高い臨界温度を有し、その実用化が期待されている。
ビスマス系酸化物超電導体には、臨界温度が１１０にの
相と、臨界温度が８０におよびＩＯＫの相とがあること
が知られている。また、特に１１０に相の超電導体を製
造しようとするとき、非超電導相が一部において現われ
ることも知られている。
相と、臨界温度が８０におよびＩＯＫの相とがあること
が知られている。また、特に１１０に相の超電導体を製
造しようとするとき、非超電導相が一部において現われ
ることも知られている。
また、ビスマス系酸化物超電導体において、１１０に相
は、Ｂ ｉ −８ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ、Ｐｂ）
−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕの組成における２２２３組成を有
し、他方、８０に相は、同組成における２２１２組成を
有していることが知られている。
は、Ｂ ｉ −８ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ、Ｐｂ）
−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕの組成における２２２３組成を有
し、他方、８０に相は、同組成における２２１２組成を
有していることが知られている。
［発明が解決しようとする課題］
超電導体をケーブルやマグネットに応用しようとするに
は、高い臨界温度に加えて、高い臨界電流密度を有して
いることが必要である。特に、使用する磁場において、
必要な臨界電流密度を確保しなければならない。
は、高い臨界温度に加えて、高い臨界電流密度を有して
いることが必要である。特に、使用する磁場において、
必要な臨界電流密度を確保しなければならない。
しかしながら、従来のビスマス系酸化物超電導体では、
臨界電流密度の磁場特性がそれほど良好ではなく、特に
Ｃ軸に対して平行に磁場が印加された場合、臨界電流密
度が大きく低下するという欠点があった。
臨界電流密度の磁場特性がそれほど良好ではなく、特に
Ｃ軸に対して平行に磁場が印加された場合、臨界電流密
度が大きく低下するという欠点があった。
それゆえに、この発明の目的は、磁場下での臨界電流密
度が向上され得るビスマス系酸化物超電導体の製造方法
を提供しようとすることである。
度が向上され得るビスマス系酸化物超電導体の製造方法
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］
金属シースにて被覆された状態にあるビスマス系酸化物
超電導体において、１１０に相である２２２３相が、そ
のａ−ｂ面を長手方向に配向させているとともに、８０
に相である２２１２相を主体とする超電導相および／ま
たは非超電導相が、２２２３内のａ、 −ｂ面に沿って
分散しているものが、臨界電流密度の磁場特性が著しく
優れていることが見い出された。
超電導体において、１１０に相である２２２３相が、そ
のａ−ｂ面を長手方向に配向させているとともに、８０
に相である２２１２相を主体とする超電導相および／ま
たは非超電導相が、２２２３内のａ、 −ｂ面に沿って
分散しているものが、臨界電流密度の磁場特性が著しく
優れていることが見い出された。
そこで、この発明は、このような構成を有するビスマス
系酸化物超電導体を製造しようとするものである。
系酸化物超電導体を製造しようとするものである。
すなわち、この発明によるビスマス系酸化物超電導体の
製造方法は、 配合組成に関しては、Ｂ ｉ −Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕま
たは（Ｂ ｉ、 ｐｂ） −ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕにお
ける２２２３組成を基本としながら、結晶構造に関して
は、２２１２相を主体とする超電導相および非超電導相
を分散させた状態の原料を準備し、前記原料を金属シー
スにて被覆し、 前記原料を被覆した前記金属シースに対して塑性加工お
よび熱処理を施す、 各ステップを備え、 前記熱処理を施すステップは、前記原料の部分溶融反応
の終了点温度で実施される。
製造方法は、 配合組成に関しては、Ｂ ｉ −Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕま
たは（Ｂ ｉ、 ｐｂ） −ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕにお
ける２２２３組成を基本としながら、結晶構造に関して
は、２２１２相を主体とする超電導相および非超電導相
を分散させた状態の原料を準備し、前記原料を金属シー
スにて被覆し、 前記原料を被覆した前記金属シースに対して塑性加工お
よび熱処理を施す、 各ステップを備え、 前記熱処理を施すステップは、前記原料の部分溶融反応
の終了点温度で実施される。
好ましくは、前記塑性加工および熱処理を施すステップ
は、複数回繰返される。
は、複数回繰返される。
一般に、金属被覆されたビスマス系酸化物超電導材料を
昇温させて溶融させるとき、吸熱のピークから判断して
、３種類の溶融反応が順に観察される。この発明では、
これら３種類の溶融反応のうち、最初に現われる溶融反
応、すなわち部分溶融反応が用いられる。また、この部
分溶融反応において、−例について説明すると、その開
始点が８４０℃であり、その終了点が８５０℃であると
き、この発明では、終了点温度である８５０℃が熱処理
を施すステップにおいて適用される。
昇温させて溶融させるとき、吸熱のピークから判断して
、３種類の溶融反応が順に観察される。この発明では、
これら３種類の溶融反応のうち、最初に現われる溶融反
応、すなわち部分溶融反応が用いられる。また、この部
分溶融反応において、−例について説明すると、その開
始点が８４０℃であり、その終了点が８５０℃であると
き、この発明では、終了点温度である８５０℃が熱処理
を施すステップにおいて適用される。
なお、従来は、通常、熱処理を施すステップにおいて、
部分溶融反応の開始点と終了点との中間の温度を用いて
いた。この場合には、この発明が目指すようなビスマス
系酸化物超電導体が得られず、はとんどが１１０に相す
なわち２２２３相の超電導体しか得られず、このような
超電導体においては、その臨界電流密度の磁場特性を著
しく向上させる効果のある２２１２相を主体とする超電
導相や非超電導相が２２２３相のａ−ｂ面に沿って分散
していない。
部分溶融反応の開始点と終了点との中間の温度を用いて
いた。この場合には、この発明が目指すようなビスマス
系酸化物超電導体が得られず、はとんどが１１０に相す
なわち２２２３相の超電導体しか得られず、このような
超電導体においては、その臨界電流密度の磁場特性を著
しく向上させる効果のある２２１２相を主体とする超電
導相や非超電導相が２２２３相のａ−ｂ面に沿って分散
していない。
［作用］
この発明によれば、前述したように、１１０に相である
２２２３相が、ａ−ｂ面を長手方向に配向させていると
ともに、８０に相である２２１２相を主体とする超電導
相および／または非超電導相が、２２２３相のａ−ｂ面
に沿って分散された、ビスマス系酸化物超電導体が得ら
れる。
２２２３相が、ａ−ｂ面を長手方向に配向させていると
ともに、８０に相である２２１２相を主体とする超電導
相および／または非超電導相が、２２２３相のａ−ｂ面
に沿って分散された、ビスマス系酸化物超電導体が得ら
れる。
上述した非超電導相としては、５ｒ−Ｃａ−Ｃｕ−０、
Ｃａ−（Ｐｂ、Ｓ ｒ）−０，Ｃａ−Ｃｕ−０のような
組成を有するものがあり、これらのものは、いずれも、
２２２３相が生成されるとき、ここに分散された状態で
同時に（すなわち、Ｉ ｎ−５Ｉｔｕに）生成される。
Ｃａ−（Ｐｂ、Ｓ ｒ）−０，Ｃａ−Ｃｕ−０のような
組成を有するものがあり、これらのものは、いずれも、
２２２３相が生成されるとき、ここに分散された状態で
同時に（すなわち、Ｉ ｎ−５Ｉｔｕに）生成される。
［発明の効果］
したがって、この発明によれば％ ２２２３相のａ−ｂ
面に沿って分散された２２１２相を主体とする超電導相
および／または非超電導相によって臨界電流密度の磁場
特性が著しく向上されたビスマス系酸化物超電導体が得
られる。それゆえに、このような超電導体を、ケーブル
やマグネットに問題なく応用することかり能になる。
面に沿って分散された２２１２相を主体とする超電導相
および／または非超電導相によって臨界電流密度の磁場
特性が著しく向上されたビスマス系酸化物超電導体が得
られる。それゆえに、このような超電導体を、ケーブル
やマグネットに問題なく応用することかり能になる。
［実施例］
この発明に係る製造方法は、たとえば、次のような実施
される。
される。
２２１２相を主体とする超電導相および非超電導相を分
散させた状態の、２２２３組成を基本とするＢ ｉ−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ、Ｐｂ）−８ｒ−Ｃａ−
Ｃｕの成分を有する原料がまず準備される。
散させた状態の、２２２３組成を基本とするＢ ｉ−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ、Ｐｂ）−８ｒ−Ｃａ−
Ｃｕの成分を有する原料がまず準備される。
この原料を、たとえば銀パイプに充填し、伸線加工と圧
延加工とを施し、次いで、熱処理を加え、再度、圧延加
工と熱処理とを施すことにより、目的とするビスマス系
酸化物超電導体が得られる。
延加工とを施し、次いで、熱処理を加え、再度、圧延加
工と熱処理とを施すことにより、目的とするビスマス系
酸化物超電導体が得られる。
最終の熱処理の前に実施される圧延加工に代えて、伸線
加工を行なってもよい。
加工を行なってもよい。
上述した熱処理の温度は、ビスマス系酸化物超電導体の
原料の部分溶融反応の終了点温度に選ばれる。これによ
って、原料中の２２１２相および／または非超電導相が
残存した構造のビスマス系酸化物超電導体が得られる。
原料の部分溶融反応の終了点温度に選ばれる。これによ
って、原料中の２２１２相および／または非超電導相が
残存した構造のビスマス系酸化物超電導体が得られる。
この温度条件は、２２２３相を支配的に作製する温度よ
りも、若干高めである。なお、銀バイブに充填される原
料は、サブミクロンの粉末としておくことが、分散され
る超電導相および／または非超電導相が微細になる点で
好ましい。
りも、若干高めである。なお、銀バイブに充填される原
料は、サブミクロンの粉末としておくことが、分散され
る超電導相および／または非超電導相が微細になる点で
好ましい。
熱処理温度は、熱処理雰囲気により最適な温度が選択さ
れるので、一義的に定めることはできない。たとえば、
熱処理雰囲気の酸素分圧を低くする場合、部分溶融反応
温度は、広い温度範囲となり、温度コントロールがたや
すくなるとともに、終了点温度は低めとなる。
れるので、一義的に定めることはできない。たとえば、
熱処理雰囲気の酸素分圧を低くする場合、部分溶融反応
温度は、広い温度範囲となり、温度コントロールがたや
すくなるとともに、終了点温度は低めとなる。
金属シースは、超電導材料と反応せず、かつ加工性が良
好である、という条件を満足する材料であれば、どのよ
うな材料から構成されてもよい。
好である、という条件を満足する材料であれば、どのよ
うな材料から構成されてもよい。
たとえば、上述した銀のほか、銀合金、金、または金合
金からなる金属シースが用いられる。また、超電導材料
と接触する面のみがこれらの金属のいずれかからなる層
で被覆された金属シースを用いてもよい。また、金属シ
ースは、超電導体の使用条件で安定化材として機能する
ものが望ましい。
金からなる金属シースが用いられる。また、超電導材料
と接触する面のみがこれらの金属のいずれかからなる層
で被覆された金属シースを用いてもよい。また、金属シ
ースは、超電導体の使用条件で安定化材として機能する
ものが望ましい。
塑性加工には、たとえば、伸線加工、圧延加工などがあ
る。臨界電流密度を向上させるためには、伸線加圧にお
いては、その加工度が８０％以上であることが望ましく
、圧延加工においても、その加工度が８０％以上である
ことが望ましい。このような塑性加ニステップおよび熱
処理ステップは、複数回繰返されることが、臨界電流密
度の向上に効果的である。たとえば圧延加工が複数回実
施される場合、１バスの加工度が４０％以上であること
が望ましい。熱処理が実施された後、再度、圧延加工ま
たは伸線加圧が行なわれる場合、このような加工におけ
る加工度は、１０％ないし３０％程度で十分である。圧
延加工は、たとえば、ロールまたはプレスを用いて実施
される。
る。臨界電流密度を向上させるためには、伸線加圧にお
いては、その加工度が８０％以上であることが望ましく
、圧延加工においても、その加工度が８０％以上である
ことが望ましい。このような塑性加ニステップおよび熱
処理ステップは、複数回繰返されることが、臨界電流密
度の向上に効果的である。たとえば圧延加工が複数回実
施される場合、１バスの加工度が４０％以上であること
が望ましい。熱処理が実施された後、再度、圧延加工ま
たは伸線加圧が行なわれる場合、このような加工におけ
る加工度は、１０％ないし３０％程度で十分である。圧
延加工は、たとえば、ロールまたはプレスを用いて実施
される。
以下に、この発明に基づき行なった実験例について説明
する。
する。
Ｂ ｔ２０８、ＰｂＯ，Ｓ ｒｃｏ、 、ＣａＣ０１お
よびＣｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−
１，８０：０．３８：１．９６：２．２１：３．０２の
組成比になるように、これらを配合した。この配合した
ものを、大気中において、７００℃で１２時間、次いで
８００℃で８時間、さらに、減圧雰囲気ＩＴｏｒｒにお
いて、７６０℃で８時間、の順に熱処理した。なお、各
熱処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。このよ
うな熱処理を経て得られた粉末を、さらに、ボールミル
により粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この粉末に
対して、減圧雰囲気において、８００℃で１０分間、脱
ガス処理を行なった。
よびＣｕＯを用いて、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ−
１，８０：０．３８：１．９６：２．２１：３．０２の
組成比になるように、これらを配合した。この配合した
ものを、大気中において、７００℃で１２時間、次いで
８００℃で８時間、さらに、減圧雰囲気ＩＴｏｒｒにお
いて、７６０℃で８時間、の順に熱処理した。なお、各
熱処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。このよ
うな熱処理を経て得られた粉末を、さらに、ボールミル
により粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この粉末に
対して、減圧雰囲気において、８００℃で１０分間、脱
ガス処理を行なった。
得られた粉末を、直径（外径）１２ｍｍの銀パイプに充
填し、直径１ｍｍにまで伸線加圧し、さらに、厚さ０．
１７ｍｍになるように圧延加工を施した。
填し、直径１ｍｍにまで伸線加圧し、さらに、厚さ０．
１７ｍｍになるように圧延加工を施した。
次いで、上述の圧延加工により得られたテープ状線材を
、原料粉末の部分溶融反応の終了点温度である８５０℃
で５０時間、熱処理した。この熱処理により、低い臨界
温度を有する相の一部および非超電導相を残存させなが
ら、低い臨界温度を有する相の残部が高い臨界温度を有
する相に変態する。
、原料粉末の部分溶融反応の終了点温度である８５０℃
で５０時間、熱処理した。この熱処理により、低い臨界
温度を有する相の一部および非超電導相を残存させなが
ら、低い臨界温度を有する相の残部が高い臨界温度を有
する相に変態する。
次いで、厚さ０．１３ｍｍになるまで、再度、圧延加工
を施した後、８４５℃で５０時間の熱処理を施した。こ
の段階での熱処理で、高い臨界温度を有する相の結晶粒
の成長が生じ、結晶粒がその粒界を介して融合される。
を施した後、８４５℃で５０時間の熱処理を施した。こ
の段階での熱処理で、高い臨界温度を有する相の結晶粒
の成長が生じ、結晶粒がその粒界を介して融合される。
このようにして得られたテープ状線材の臨界電流密度は
、外部磁場を印加しない状態では、３８０００Ａ／ｃｍ
２であり、テープ面に垂直に０゜４テスラの磁場を印加
した場合、１３０００Ａ／Ｃｍ２であった。
、外部磁場を印加しない状態では、３８０００Ａ／ｃｍ
２であり、テープ面に垂直に０゜４テスラの磁場を印加
した場合、１３０００Ａ／Ｃｍ２であった。
（ばか２名）
Claims (2)
- （１）配合組成に関しては、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕま
たは（Ｂｉ、Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕにおける２２２
３組成を基本としながら、結晶構造に関しては、２２１
２相を主体とする超電導相および非超電導相を分散させ
た状態の原料を準備し、 前記原料を金属シースにて被覆し、 前記原料を被覆した前記金属シースに対して塑性加工お
よび熱処理を施す、 各ステップを備え、 前記熱処理を施すステップは、前記原料の部分溶融反応
の終了点温度で実施される、 ビスマス系酸化物超電導体の製造方法。 - （２）前記塑性加工および熱処理を施すステップは、複
数回繰返される、請求項１に記載のビスマス系酸化物超
電導体の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080421A JP3044732B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ビスマス系酸化物超電導体の製造方法 |
| EP19910104065 EP0447994A3 (en) | 1990-03-16 | 1991-03-15 | Bismuth oxide superconductor and method of preparing the same |
| FI911313A FI911313A (fi) | 1990-03-16 | 1991-03-18 | Vismutoxidsuperledare och foerfarande foer framstaellning av denna. |
| US08/283,498 US5670459A (en) | 1990-03-16 | 1994-08-01 | Bismuth oxide superconductor of preparing the same |
| US08/858,842 US5910222A (en) | 1990-03-16 | 1997-05-19 | Bismuth oxide superconductor and method of preparing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080421A JP3044732B2 (ja) | 1990-03-27 | 1990-03-27 | ビスマス系酸化物超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280308A true JPH03280308A (ja) | 1991-12-11 |
| JP3044732B2 JP3044732B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=13717830
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2080421A Expired - Fee Related JP3044732B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-27 | ビスマス系酸化物超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3044732B2 (ja) |
-
1990
- 1990-03-27 JP JP2080421A patent/JP3044732B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| JP3044732B2 (ja) | 2000-05-22 |
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