JPH0350829B2

JPH0350829B2 -

Info

Publication number: JPH0350829B2
Application number: JP58229805A
Authority: JP
Inventors: Motoji Taki; Kyo Matsuzaka; Mitsuo Nakamura; Tetsuo Kuroda; Shigenobu Mori
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1983-12-07
Filing date: 1983-12-07
Publication date: 1991-08-02
Also published as: JPS60125341A

Description

【発明の詳細な説明】

［発明の利用分野］本発明は電磁遮蔽体の製造方法に係り、特に超
電導発電機の常温電磁遮蔽体に好適な電磁遮蔽体
の製造方法に関する。［発明の背景］第１図は超電導発電機の基本構造を示す断面図
である。この構造は回転界磁型超電導発電機であ
る。回転子関係は多重同心中空円筒体を形成する
ものである。その構成は、熱浸入を防止する常温
電磁遮蔽体４、輻射シールド３およびトルクチユ
ーブ１からなり、それら多重同心中空円筒体の隙
間は真空層１０になつている。界磁巻線２の冷却
は、トルクチユーブ１介して液体ヘリウム８およ
びヘリウム９によつて冷却されるようになつてい
る。一方、固定子関係は電機子巻線５および固定
子鉄心６からなり、固定子鉄心６はハウジング１
１により支持されるようになつている。そのほ
か、ヘリウム給排装置１２および固定子巻線５に
直流電流を通電する直流電源１３およびリード線
７から構成されている。上記第１図に示す構造体の常温電磁遮蔽体４の
材料として、非磁性で導電性が良く、かつ強度の
高いことが要望されている。一般に非磁性で導電性が良く、さらに強度の高
い材料としては析出硬化型のアルミニウム合金お
よび銅合金の適用が考えられるが、それらの材料
ではいずれも容量50MVA以上の超電導発電機の
常温電磁遮蔽体の規格値、常温0.2％耐力60Kg／
mm²以上を満足しないため不適当である。そこで、
非磁性で導電率の高い合金と機械的強度の高い非
磁性鋼とを圧接法で接合した二層複合材が提案さ
れている。しかし、二層複合材による常温電磁遮
蔽体は、製作過程で溶接の加熱により、溶接付近
の熱影響部が剥離を生じたり、また、溶接部で溶
接割れなどの欠陥を生ずる問題がある。したがつ
て、常温電磁遮蔽体の複合材による適用は適当で
はない。［発明の目的］本発明の目的は、上記従来の問題点を解消し、
常温で非磁性であるとともに、導電性が高く高強
度を有する電磁遮蔽体の製造方法を提供すること
にある。［発明の概要］本発明を、非磁性で導電性と強度が高くなるこ
とをニツケル基合金について種々検討した結果、
ニツケルを主成分として、ニツケルのキユリー点
を低下させる金属元素と析出強化させる金属元素
とからなるニツケル基合金が最も好適な材料であ
ることを見出し、該知見に基づいて、特に超電導
発電機の常温電磁遮蔽体に好適な電磁遮蔽体を製
造する方法を提供するものである。すなわち、本発明の電磁遮蔽体の製造方法は、
重量で、炭素0.25％以下、シリコン0.5％以下、
マンガン1.5％以下、チタン1.5％以下、アルミニ
ウム2.5〜7.0％、銅８〜33％、残部のニツケルを
有するニツケル基合金を、800℃〜1180℃の温度
範囲内で熱間鍛造した後、650℃〜750℃の温度範
囲で結晶粒微細化鍛造を施し、その後850℃〜925
℃の温度範囲で液体化処理を施すことにより、オ
ーステナイト結晶粒度番号を４以上とし、次いで
ガンマ・プライム相を析出させる時効硬化処理を
施すことを特徴とするものである。上記組成範囲のニツケル基合金が好適である理
由は、第２図、第３図、第４図および第５図から
明らかである。第２図、第３図および第４図は、下記する表１
に示す組成範囲の合金（複数）を用いて得られた
特性図である。

【表】すなわち、第２図は本発明合金のキユリー点に
及ぼすニツケル中に含まれる銅含有量の影響を示
す。ニツケル中に銅の含有量が増加するにつれ
て、キユリー点が低くなり、銅の含有量が33％以
上になると常温で非磁性となる。次に、第３図に本発明合金の比抵抗に及ぼすニ
ツケル中に含まれる銅含有量の影響を示す。比抵
抗は、銅の含有量の増加につれて比抵抗が増し、
導電性が低下する。銅含有量33％以下のニツケル
銅合金は比抵抗70μΩ・cm以下の値を示す。常温
電磁遮蔽体の比抵抗の設計基準は70μΩ・cm以下
である。したがつて、銅含有量33％以下は満足す
る。次いで、第４図に本発明合金の0.2％耐力に及
ぼすニツケル中に含まれる銅含有量の影響を示
す。0.2％耐力は、銅の含有量を８〜33％に増加
しても60Kgｆ／mm²を有し、特に、機械的強度には
問題ないことがわかつた。そのほか、組成範囲を限定するのは以下の理由
である。炭素は合金の固溶強化元素であり、含有
量を増加するにつれて電気抵抗が増加する。ま
た、TiCが析出して切削加工性が悪くなるので、
炭素の含有量としては0.25％以下が良好である。シリコンは合金溶解時に脱酸剤として添加する
ことが好ましいが、含有量が0.5％以上になると
合金の鍛造性や靭性および導電性を低下させるた
め、0.5％以下が良好である。マンガンは合金溶解時に脱酸剤および脱硫剤と
して添加することが好ましいが、1.5％以上を含
有させると導電性を著しく低下させるため、1.5
％以下が良好である。チタンは合金の鍛造性を良好にするので、添加
量が多い方が好ましい。しかし、1.5％以上含有
すると導電性を低下させるため、1.5％以下が良
好である。アルミニウムは析出強化元素で時効させること
によりガンマンプライム相（Ni、Cu）₃Alを生成
する元素である。第５図に0.2％耐力に及ぼすニ
ツケル中に含まれるアルミ含有量の影響を示す。すなわち、第５図は下記する表２に示す組成の
合金（複数）を用いて得られた特性図である。

【表】第５図からわかるように、ニツケル中にアルミ
ニウム含有量が増加するにつれて0.2％耐力が向
上する。特に、アルミニウム2.5重量％以上で顕
著に現われる。しかし、アルミニウムは7.0％以
上添加すると鍛造性が悪くなる。したがつて、含
有量としては2.5〜7.0％の範囲が好ましい、ま
た、合金のキユリー点を低下させる元素でもあ
る。上記の理由から常温電磁遮蔽体に適した前記ニ
ツケル基合金の成分範囲の中から選択した下記す
る表３に示すニツケル合金について、

【表】電磁遮蔽体を製造する方法について述べる。この合金は溶解、熱間鍛造成形、結晶粒微細化
鍛造、溶体化処理および時効硬化処理を順次行う
ことにより、本発明の電磁遮蔽体製造方法の目的
が達せられる。すなわち、熱間鍛造成形は、第６図に示す鍛造
成形比と熱間鍛造成形温度との関係を見出したよ
うに、斜線の範囲で行われなければならない。熱
間鍛造成形温度は成形加工能率を向上させるため
に、高い温度の方が好ましい。しかし、熱間鍛造
成形温度を高くし過ぎると、溶融により鍛錬によ
る成形が不可能となる。したがつて、熱間鍛造成
形温度は800℃〜1180℃の範囲が良く、その時の
鍛錬成形比は1.70S以下が良い。その範囲をはず
れると熱間鍛造割れが発生する。次に、結晶粒微細化鍛造は、第７図に示す鍛造
成形比と結晶粒微細化鍛造温度との関係から見出
したように、結晶粒微細化鍛造温度は650℃〜750
℃の範囲が良く、その温度範囲をはずれて高い場
合には塑性変形が得られない。また、温度が低い
場合には鍛錬成形比を増すと割れが発生するため
能率の向上が期待できない。したがつて、結晶粒
微細化のための鍛造温度は650℃〜750℃の範囲で
鍛錬成形比は1.60S以下が良い。溶体化処理温度は、第８図に示すオーステナイ
ト結晶粒度番号と溶体化処理温度との関係を見出
したように、オーステナイト結晶粒度番号を４以
上にするためには溶体化処理温度は850℃〜925℃
の範囲が良く、その温度範囲をはずれると結晶粒
の微細化は期待できない。時効硬化処理は、第９図に示すビツカース硬さ
に及ぼす時効温度と時効時間との関係を見出した
ように、Ｃ曲線の時効温度600℃が比較的短時間
で目的の硬さが得られる。しかし、Ｄ曲線のよう
に、時効温度650℃と高くなると短時間で硬さは
高くなるが、時効時間の経過につれて硬さが低く
なるため注意しなければならない、また、時効温
度Ｂの550℃およびＡの500℃は目的の硬さを得る
までに時効時間が長くなるため適当でない。した
がつて、時効温度としては600℃が適当であるこ
とを見出した。［発明の実施例］以下、本発明の常時遮蔽体製造方法の実施例に
ついて説明する。前記表３に示す成分から成るニツケル基合金
を、大気溶解後真空アーク溶解して、熱間鍛造成
形温度800〜1180℃の範囲にとり鍛錬成形比1.25
〜1.70Sの範囲において成形鍛造し、これを更に
結晶粒微細化鍛造温度700℃〜750℃の範囲にとり
鍛錬成形比1.60S以下で鍛造した後、850℃〜925
℃で１時間保持し、その直後の水冷により溶体化
処理した。次に時効硬化処理のため、650℃で２
時間保持し、さらに600℃で５時間保持後炉冷に
より常温まで冷却を行ない、キユリー点、常温比
抵抗、常温0.2％耐力を測定した。その結果、鍛
造割れは認められず、オーステナイト結晶粒番号
4.5、キユリー点＜−100℃、常温比抵抗56.2μΩcm
および常温0.2％耐力72.1Kgｆ／mm²の値が得られ
た。したがつて、上記実施例による材料は、超電
導発電機用電磁遮蔽体の材料として好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図は超電導発電機の基本構造を示す断面
図、第２図は本発明の製造方法に用いる電磁遮蔽
体用材料としてのニツケル基合金のキユリー点と
銅含有量との関係図、第３図は前記材料ニツケル
基合金の比抵抗と銅含有量との関係図、第４図は
同材料ニツケル基合金の0.2％耐力と銅含有量と
の関係図、第５図は同材料ニツケル基合金の0.2
％耐力とアルミニウム含有量との関係図、第６図
は同材料ニツケル基合金の鍛錬成形比と熱間鍛造
成形温度との関係図、第７図は同材料ニツケル基
合金の鍛錬成形比と結晶粒微細化鍛造温度との関
係図、第８図は同材料ニツケル基合金のオーステ
ナイト結晶粒度番号と溶体化処理温度との関係
図、第９図は同材料ニツケル基合金の硬さと時効
時間の関係図である。１……トルクチユーブ、２……界磁巻線、３…
…輻射シールド、４……常温電磁遮蔽体、５……
電機子巻線、６……固定子鉄心、７……リード
線、８……液体ヘリウム、９……ヘリウムガス、
１０……真空層、１１……ハウジング、１２……
ヘリウム液化給排装置、１３……直流電源。

Claims

【特許請求の範囲】

１重量で、炭素0.25％以下、シリコン0.5％以
下、マンガン1.5％以下、チタン1.5％以下、アル
ミニウム2.5〜7.0％、銅８〜33％、残部のニツケ
ルを有するニツケル基合金を、800℃〜1180℃の
温度範囲内で熱間鍛造した後、650℃〜750℃の温
度範囲で結晶粒微細化鍛造を施し、その後850℃
〜925℃の温度範囲で溶体化処理を施すことによ
り、オーステナイト結晶粒度番号を４以上とし、
次いでガンマ・プライム相を析出させる時効硬化
処理を施すことを特徴とする電磁遮蔽体の製造方
法。