JPH0423363B2 - - Google Patents

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JPH0423363B2
JPH0423363B2 JP57208013A JP20801382A JPH0423363B2 JP H0423363 B2 JPH0423363 B2 JP H0423363B2 JP 57208013 A JP57208013 A JP 57208013A JP 20801382 A JP20801382 A JP 20801382A JP H0423363 B2 JPH0423363 B2 JP H0423363B2
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JP
Japan
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wire
diameter
composite
matrix
filament
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JP57208013A
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English (en)
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JPS5998412A (ja
Inventor
Shigeru Okuda
Masayuki Nagata
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Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 【産業上の利用分野】
本発明は強磁場発生装置に用いられるNb3Sn超
電導体よりなる極細多芯化合物超電導線の製造方
法に関するものである。
【従来技術とその問題点】
Nb3Sn化合物超電導材料は臨界温度、臨界磁
場、臨界電流などの超電導特性が優れていること
から、高磁場発生用マグネツト巻線として実用化
されている。高磁場発生用マグネツトを作製する
際、注意すべき点の1つとしてフラツクスジヤン
プの発生により材料の臨界電流値付近でマグネツ
トを安定に作動させることが困難となることを改
善する必要がある。その方法として極細多芯化す
る方法が行われている。 従来Nb3Sn超電導材料を多芯線化する方法とし
て第1図の如くブロンズのマトリツス中1にNb
線3をうめこみ、それを引伸加工後、拡散熱処理
していたが、ブロンズの加工硬化率が大きく、約
40%の減面加工後、必ず400〜600℃で1〜2時間
軟化焼鈍をしなければならず、例えば直径27mmφ
から直径1mmφに伸線する場合約10回の焼鈍が必
要であり、この焼鈍の為に多くの費用と時間を必
要としていた。 このブロンズの加工硬化により工程が長くな
り、コスト高になる欠点を除去する為の従来例と
して下記の方法がとられていた。 従来例 1 第2図のごとく、SnCu合金線4のまわりに、
ほぼ同径のNb線5を配置し、これをCu管6に挿
入加工することにより第3図のようなSnCuの多
芯線が得られ、これを600〜800℃の温度で数10時
間の拡散熱処理により多芯Nb3Sn超電導線が得ら
れる。 従来例 2 Nb線8をCu管9に入れ引伸加工した複合体の
複数本を外側に配置し、Cuブロツクを中央部に
配置したCu管の両端をCuでふたをし、電子ビー
ム溶接したものを熱懐押出をすることにより第4
図の様なCuマトリツクスNb多芯複合体を得る。
熱間押出後、中央部をドリルによりくりぬきその
部分にSn棒10を挿入し、引伸加工したものを
複数本束ねCu管12に挿入し、引伸加工するこ
とにより、第5図の様な複合体を得ることができ
る。これを600〜800℃で数10時間熱処理すること
によりNb3Sn超電導線を得ることができる。 従来例1では以下の様な欠点があつた。 Nb、SnCu、Cuの加工硬化特性は第6図の如
く、Nbは加工率が大きくなるに従い、強度が向
上していくのに対しSnは加工にもかかわらず非
常に強度が弱い。この強度差の為に従来例1にお
いてSnの径は約30μm以下に加工することは困難
である。従つて、拡散熱処理後のNb3Snの径は
30μm以上となり、この線材を用いてマグネツト
を作製した場合、このマグネツトの安定性は悪く
なる。またNbの径も30μm以下にすることができ
ないので、600〜750℃での拡散熱処理に要する時
間が長くなり、長時間の熱処理によるNb3Snの結
晶粒の粗大化により臨界電流密度が低下する。 従来例2では熱間押出後CuマトリツクスNbフ
イラメント複合多芯線の中央部にSn棒10を挿
入する為ドリルで穴をあけるが、この多芯線の径
は30mm以上でなければならない。30mm以下の径の
多芯線では中央部に偏心することなく、10cm以上
の深さの穴をあけることはきわめてむずかしい
し、10cm以下の深さではSn棒10を挿入後引伸
加工により得られる複合体の量はわずかとなり、
工業生産には不適である。30mm以上の径の多芯線
にSn棒10を挿入する為の穴をあけると穴の径
は約10mmとなりこの複合体を引伸加工後、複数本
束ねて減面加工を行うが、SuとCuとNbを複合加
工行う場合第6図の如く強度差が大きい為減面加
工率は10000以上とすることは不可能であり、Sn
の径は100μm以下にすることはできない。従つ
てSnをCuマトリツクス中に拡散させ、さらにSn
棒10とNb線11のフイラメントを反応させる
熱処理において時間がかかり、Cuマトリツクス
としNbをフイラメントとする複合体にSnを均一
に、生成したNb3Snの結晶粒を粗大化させること
なく拡散させることは難しく、臨界電流の低下が
おこり得られるJcは10テスラの磁界中でたかだか
800A/mm2である。 従来例1の様に生成するNb3Snの径が大きいこ
とにより、この線材を用いたマグネツトが不安定
になることおよびNbの径が大きいことに起因す
る臨界電流密度の低下及び従来例2の様にSnの
径が大きいことに起因する臨界電流密度が低下す
るという欠点を除く為に本発明は考案された。
【課題を解決するための手段】
すなわち、CuもしくはCu合金のマトリツクス
中にNbのフイラメントを有する複合多芯線のセ
グメントを複数本のSnもしくはSn合金線のそれ
ぞれのまわりに、複数本撚り合わせ又は束れてな
るものを引伸した線材に熱処理を施してNb3Sn化
合物層を生成せしめるようにしたNb3Sn超電導線
の製造方法にある。 本発明による化合物超電導線は通常上述の撚合
せ又は束れたものの外周に、安定化およびまたは
拡散防止用の金属が被覆される。 本発明の製造方法は、まず熱間押出もしくはパ
イプ嵌合等の方法によりCuもしくはCu合金のマ
トリツクス中15に複数本のNb線14が配置し
た第7図の様な複合体を作る。これを引伸加工し
た後、SnもしくはSn合金線16のまわりにCuマ
トリツクスNb多芯複合体17を第8図のように
撚合せもしくは束ねることとにより配置し、これ
をCu管18に挿入し引伸加工することにより第
9図の様な断面形状の線材を得る。これを約200
〜400℃の熱処理によりSnをCu中に拡散させ、そ
の後600〜800℃での熱処理によりNbフイラメン
トのまわりにNb3Sn層を生成させる。本発明によ
る製造方法によりNbフイラメントの径は10μm以
下にすることができ、Snの径は約30μmにするこ
とができ、従来例1のようにNbフイラメントの
径が約30μmと大きいことによるマグネツトの安
定性の悪化とJcの低下、従来例2のようにSnの
径が約100μmと大きいことに起因するJcの低下を
防ぐことができる。本発明による製造方法により
Nbフイラメントを10μm以下とすることができる
理由は、最初の工程でCuとNbの2種の複体を加
工することにより、あらかじめNbフイラメント
を小さくし、その後Snを含めて加工するので、
Snを含めた3種の複合体の加工を小さくするこ
とができる為である。本発明における製造方法に
おいてSnの径を約30μmと小さくすることができ
るのは、従来例2のようにCuとNbの複合体に穴
あけ加工する必要がなく、引伸加工したSn線を
使用するとができる為である。なお、先願に特願
昭57−207392号(特開昭59−96608号)があるが、
それにはCu−Sn合金線を使用しており、加工の
困難性からSnの含有量が13.5重量%と限定されて
おり、このためNb3Snの形成上制約されているの
に対して、本願発明は加工の困難なCu−Sn合金
を使うことなくそれでいてCuへのSnの拡散の性
質を利用して先願より多くのNb3Sn層の形成をす
ることができるのである。 また、先願に特願昭55−144715号(特開昭57−
67222号)であるが、それには1本のSnCu合金線
のまわりにほぼ同径の6本のNn線が配置された
セグメントを複数本束ねたもので、Nb管を用い
ることなく、Nn管を用いたと同じ効果を得るよ
うにしたものであるが、Nb線を本願発明のよう
に細くすることは困難であり、従つて、Nb3Snを
多く生成することは困難なものである。
【実施例】
以下本発明を実施例により説明する。 10mmφのNb棒を外径18mmφ、内径10.5mmφの
Cuパイプに挿入し引伸加工後6角ダイスで対辺
距離3mmの六角棒にし、それを30cmごとに800本
切断し、伸直後内径100cm、外径120cmのCu管に
入れる。このCu管の両端をCuのふたをし電子ビ
ーム溶接にてとじる。これを熱間押出後引伸加工
後引伸加工により1.5mmφにまで伸線する。これ
によつて得られたCuとNbのCuマトリクツスNb
多芯複合体23におけるNbフイラメントの径は
30μmとなる。これを第10図のように1.5mmのSn
線22を一緒に配置し、そのまわりを0.5mm厚の
Nbシート24で覆い内径18mm、外径24mmのCu管
25に挿入し、外径が0.5mmφになるまで引伸加
工するとNbフイラメントの径は0.6μmとなりSn
の径は31μmとなる。これを300℃1日と500℃3
日間の熱処理によりSnをCuとNbの複合体中の
Cuに拡散せしめた後、700℃24時間の熱処理によ
りNb3SnをNbフイラメントのまわりに生成させ
る。これにより得られた超電導線の臨界電流を
10Tの磁場中で測定すると143Aであり、安定化
材を除いた部分の臨界電流密度は1400A/mm2とな
り、従来法では得られなかつた高電流密度で極細
多芯線であるNb3Sn超電導線材が得られた。
【発明の効果】
以上述べたように、本願発明のNb3Sn超電導線
はCuもしくはCu合金のマトリツクス中にNbのフ
イラメントを有する複合多芯線をSnもしくはSn
合金線のまわりに、配置されていることにより、
Nbフイラメント径とSnの径を小さくでき、これ
により高い臨界電流密度で電磁気的に安定してい
る効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図はブロンズマトリツクス中にNb棒をう
めこみ引伸加工、熱処理することにより得られる
従来法のNb3Sn多芯線の横断面図、第2図は従来
法におけるSnCu線とNb線の配置図、第3図は第
2図の複合体を引伸加工した後の横断面図、第4
図は従来法におけるCuマトリツクスNb多芯複合
体の横断面図、第5図は第4図の複合体の中心部
をくりぬき、Snを挿入してものを束ねCuパイプ
に挿入、引伸加工後の横断面図、第6図はNb、
SnCu、Cuの加工硬化特性、第7図は本発明にお
けるCuマトリツクスNb多芯複合体、第8図は本
発明における第7図の複合体とSnの配置図、第
9図は第8図の複合体を引伸加工することにより
得られる本発明の複合体の横断面図、第10図は
実施例におけるCuマトリツクスNb複合体とSn線
とNbシートとCuパイプの配置図である。 図中、1はブロンズのマトリツクス、2は
Nb3Sn合金線、3,5,8,11,14,24は
Nb線、4,7はSnCu合金線、6,9,12,1
8,21,25はCu管、10はSn棒、11′は
SnCuの引張り強さ特性、12′はCuの引張り強
さ特性、13′はNbの引張り強さ特性、15は
CuもしくはCu合金のマトリツクス、16,19,
22はSnもしくはSn合金線、17,20,23
はCuマトリツクスNb多芯複合体を示す。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 CuもしくはCu合金のマトリツクス中にNbの
    フイラメントを有する複合多芯線のセグメントを
    複数本のSnもしくはSn合金線のそれぞれのまわ
    りに、複数本撚り合わせ又は束ねてなるものを引
    伸した線材に熱処理を施してNb3Sn化合物層を生
    成せしめることを特徴とするNb3Sn超電導線の製
    造方法。
JP57208013A 1982-11-26 1982-11-26 多芯Nb↓3Sn超電導線の製造方法 Granted JPS5998412A (ja)

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50155191A (ja) * 1974-06-04 1975-12-15
JPS5439594A (en) * 1977-09-02 1979-03-27 Mitsubishi Electric Corp Manufacture for compound system composite superconductor
JPS55100611A (en) * 1979-01-24 1980-07-31 Tokyo Shibaura Electric Co Method of fabricating composite superconductor
JPS5654706A (en) * 1979-10-09 1981-05-14 Sumitomo Electric Industries Method of manufacturing compound superconductive wire

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