JPH05135634A - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の製造方法Info
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- JPH05135634A JPH05135634A JP3295591A JP29559191A JPH05135634A JP H05135634 A JPH05135634 A JP H05135634A JP 3295591 A JP3295591 A JP 3295591A JP 29559191 A JP29559191 A JP 29559191A JP H05135634 A JPH05135634 A JP H05135634A
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- 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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Wire Processing (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 臨界電流密度を向上させることのできる酸化
物超電導線材の製造方法を提供する。 【構成】 Ｔｌ系酸化物超電導材料の原料粉末を金属シ
ースに充填するステップと、金属シースに充填した原料
粉末を圧延加工してテープ状線材にするステップと、テ
ープ状線材を熱間プレス加工するステップと、熱間プレ
ス加工したテープ状線材を熱処理するステップとを備え
ている。
物超電導線材の製造方法を提供する。 【構成】 Ｔｌ系酸化物超電導材料の原料粉末を金属シ
ースに充填するステップと、金属シースに充填した原料
粉末を圧延加工してテープ状線材にするステップと、テ
ープ状線材を熱間プレス加工するステップと、熱間プレ
ス加工したテープ状線材を熱処理するステップとを備え
ている。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、Ｔｌ系酸化物超電導
線材の製造方法に関するものである。
線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【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。
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。
【０００３】その中で、Ｔｌ（タリウム）系超電導材料
は１２０Ｋ程度の最高の臨界温度を示しており、その実
用化が期待されている。
は１２０Ｋ程度の最高の臨界温度を示しており、その実
用化が期待されている。
【０００４】Ｔｌ系酸化物超電導材料は、Ｔｌ−Ｃａ−
Ｂａ／Ｓｒ−Ｃｕ−Ｏの成分、またはこの成分の一部を
Ｐｂ、Ｂｉまたは希土類元素で置換した成分、あるいは
その成分の一部をＰｂ、Ｔｌまたは希土類元素で置換し
た成分を有している。このような超電導材料には、異な
る結晶構造および臨界温度を有する複数の超電導相が存
在することが知られている。
Ｂａ／Ｓｒ−Ｃｕ−Ｏの成分、またはこの成分の一部を
Ｐｂ、Ｂｉまたは希土類元素で置換した成分、あるいは
その成分の一部をＰｂ、Ｔｌまたは希土類元素で置換し
た成分を有している。このような超電導材料には、異な
る結晶構造および臨界温度を有する複数の超電導相が存
在することが知られている。
【０００５】また、これらの超電導材料は、結晶構造お
よび超電導特性に大きな異方性を有することも知られて
いる。すなわち、結晶はｃ軸方向よりａおよびｂ軸方向
にその成長速度が大きいため、通常ｃ面が板状面となる
板状を呈し、超電導電流はこのｃ面に平行な方向により
流れやすく、臨界電流密度が高いことが知られている。
よび超電導特性に大きな異方性を有することも知られて
いる。すなわち、結晶はｃ軸方向よりａおよびｂ軸方向
にその成長速度が大きいため、通常ｃ面が板状面となる
板状を呈し、超電導電流はこのｃ面に平行な方向により
流れやすく、臨界電流密度が高いことが知られている。
【０００６】このような超電導材料を用いて、長尺の超
電導線材を作製する１つの方法として、原料粉末を金属
シースに充填し、これを加工し、熱処理することによ
り、原料粉末を超電導体化して、超電導線材を製造する
方法が知られている。
電導線材を作製する１つの方法として、原料粉末を金属
シースに充填し、これを加工し、熱処理することによ
り、原料粉末を超電導体化して、超電導線材を製造する
方法が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな方法により得られたＴｌ系酸化物超電導線材は、臨
界電流密度の点で、未だ不十分であり、臨界電流密度の
向上が要望されている。このような超電導線材をケーブ
ルおよびマグネットに応用しようとする場合には、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
が必要だからである。
うな方法により得られたＴｌ系酸化物超電導線材は、臨
界電流密度の点で、未だ不十分であり、臨界電流密度の
向上が要望されている。このような超電導線材をケーブ
ルおよびマグネットに応用しようとする場合には、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
が必要だからである。
【０００８】この発明の目的は、臨界電流密度を向上さ
せることのできる酸化物超電導線材の製造方法を提供す
ることにある。
せることのできる酸化物超電導線材の製造方法を提供す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、臨界電流密
度の向上を目的として、超電導相の結晶粒の配向性を向
上させる方法を見出すべく実験を重ねた。特に、臨界電
流密度のより高い結晶方向が線材の電流方向に沿うよう
に配向させながら超電導相の結晶粒を成長させる加工お
よび熱処理方法について検討した。その結果、未処理の
原料粉末を含むテープ状線材を単に熱処理と冷間プレス
処理するだけでは超電導相の配向化は得られず、一方向
性の荷重印加状態で適当な温度に加熱し、超電導相を粒
成長させれば、超電導相の板状結晶粒がテープ面に並
行、すなわち線材電流方向に配向することを見出した。
この発明は、このような知見に基づきなされたものであ
る。
度の向上を目的として、超電導相の結晶粒の配向性を向
上させる方法を見出すべく実験を重ねた。特に、臨界電
流密度のより高い結晶方向が線材の電流方向に沿うよう
に配向させながら超電導相の結晶粒を成長させる加工お
よび熱処理方法について検討した。その結果、未処理の
原料粉末を含むテープ状線材を単に熱処理と冷間プレス
処理するだけでは超電導相の配向化は得られず、一方向
性の荷重印加状態で適当な温度に加熱し、超電導相を粒
成長させれば、超電導相の板状結晶粒がテープ面に並
行、すなわち線材電流方向に配向することを見出した。
この発明は、このような知見に基づきなされたものであ
る。
【００１０】すなわち、この発明は、Ｔｌ系酸化物超電
導材料の原料粉末を金属シースに充填するステップと、
金属シースに充填した原料粉末を圧延加工してテープ状
線材にするステップと、テープ状線材を熱間プレス加工
するステップと、熱間プレス加工したテープ状線材を熱
処理するステップとを備えている。
導材料の原料粉末を金属シースに充填するステップと、
金属シースに充填した原料粉末を圧延加工してテープ状
線材にするステップと、テープ状線材を熱間プレス加工
するステップと、熱間プレス加工したテープ状線材を熱
処理するステップとを備えている。
【００１１】この発明は、このように、圧延加工後熱処
理前に熱間プレス加工をすることを特徴としている。熱
間プレス加工の条件は、用いる超電導材料の種類、線材
の寸法、および金属シースの材料等により異なるが、銀
シースにＴｌ系材料を充填して加工する場合には、温度
７００〜８５０℃、０．５〜１２時間、プレス荷重５０
〜４００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲が好ましい。
理前に熱間プレス加工をすることを特徴としている。熱
間プレス加工の条件は、用いる超電導材料の種類、線材
の寸法、および金属シースの材料等により異なるが、銀
シースにＴｌ系材料を充填して加工する場合には、温度
７００〜８５０℃、０．５〜１２時間、プレス荷重５０
〜４００ｋｇ／ｃｍ2 の範囲が好ましい。
【００１２】
【作用】圧延加工の直後においては、原材料の微結晶粒
は互いにランダムな方向を向き、しかも多くの空隙がこ
れらの超電導相の結晶粒間に存在している。この状態
で、適当な温度に加熱保持すると、結晶粒間の間隙を利
用して結晶粒は成長し始め、結晶粒の大きさは次第に増
大する。このとき、成長速度の異方性のために形状は徐
々に板状となっていく。しかしながら、この状態では各
結晶粒はランダムな配向のまま凝集しており、配向は認
められない。結晶粒を配向させるためには、一軸性の荷
重を印加すると同時に粒成長を進行させることが不可欠
であることを本発明者は見出した。従来のような熱処理
のみでは、粒成長は起こるがランダムな状態で超電導相
の凝集も起こってしまう。一旦、このように凝集が起こ
るともはやプレス処理をさらに加えても緻密化するもの
の配向させることは極めて困難である。
は互いにランダムな方向を向き、しかも多くの空隙がこ
れらの超電導相の結晶粒間に存在している。この状態
で、適当な温度に加熱保持すると、結晶粒間の間隙を利
用して結晶粒は成長し始め、結晶粒の大きさは次第に増
大する。このとき、成長速度の異方性のために形状は徐
々に板状となっていく。しかしながら、この状態では各
結晶粒はランダムな配向のまま凝集しており、配向は認
められない。結晶粒を配向させるためには、一軸性の荷
重を印加すると同時に粒成長を進行させることが不可欠
であることを本発明者は見出した。従来のような熱処理
のみでは、粒成長は起こるがランダムな状態で超電導相
の凝集も起こってしまう。一旦、このように凝集が起こ
るともはやプレス処理をさらに加えても緻密化するもの
の配向させることは極めて困難である。
【００１３】なぜならば、各結晶粒は粒成長によって、
既に互いに癒着し接合しており、結晶粒の配向を個別に
は容易に変えられない状態となっているからである。一
方、この発明に従えば、前述のごとく超電導相の結晶の
板状面をテープ面にほぼ沿うように配向させながら緻密
化することが可能となる。その結果、電流が流れやすい
板状面が電流経路に沿って配向するため、高い臨界電流
密度を得ることができる。
既に互いに癒着し接合しており、結晶粒の配向を個別に
は容易に変えられない状態となっているからである。一
方、この発明に従えば、前述のごとく超電導相の結晶の
板状面をテープ面にほぼ沿うように配向させながら緻密
化することが可能となる。その結果、電流が流れやすい
板状面が電流経路に沿って配向するため、高い臨界電流
密度を得ることができる。
【００１４】
【発明の効果】この発明に従えば、臨界電流密度の高い
超電導相の結晶粒の板状面を、テープ面に沿って緻密化
し配向させることができる。このため、臨界電流密度の
高い酸化物超電導線材を得ることができる。したがっ
て、この発明に従う酸化物超電導線材は、ケーブルおよ
びマグネットなどへの実用化の可能性を高めるものであ
る。
超電導相の結晶粒の板状面を、テープ面に沿って緻密化
し配向させることができる。このため、臨界電流密度の
高い酸化物超電導線材を得ることができる。したがっ
て、この発明に従う酸化物超電導線材は、ケーブルおよ
びマグネットなどへの実用化の可能性を高めるものであ
る。
【００１５】
実施例１ Ｔｌ2 Ｏ3 、ＢａＯ2 、ＣａＯ、およびＣｕＯの各粉末
を、Ｔｌ：Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８：２：２：３の配
合比に秤量し、混合した後ペレット成形した。このペレ
ットを８８０℃で１２時間焼成し、超電導材料のための
原料を得た。この原料を粉砕して原料粉末とし、銀シー
ス内に充填した後、テープ状に圧延加工した。テープ状
線材は、さらに７５０℃、荷重２００ｋｇで熱間プレス
した後、引続いて７５０℃、１２時間の熱処理を施し
た。
を、Ｔｌ：Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．８：２：２：３の配
合比に秤量し、混合した後ペレット成形した。このペレ
ットを８８０℃で１２時間焼成し、超電導材料のための
原料を得た。この原料を粉砕して原料粉末とし、銀シー
ス内に充填した後、テープ状に圧延加工した。テープ状
線材は、さらに７５０℃、荷重２００ｋｇで熱間プレス
した後、引続いて７５０℃、１２時間の熱処理を施し
た。
【００１６】このようにして得られた酸化物超電導材料
の臨界電流密度を測定したところ、１１０００Ａ／ｃｍ
2 であった。
の臨界電流密度を測定したところ、１１０００Ａ／ｃｍ
2 であった。
【００１７】比較として、上記実施例の熱間プレス処理
の代わりに同一条件で熱処理と冷間プレス加工を施して
酸化物超電導線材を作製し、この線材の臨界電流密度を
測定したところ８４００Ａ／ｃｍ2 であった。
の代わりに同一条件で熱処理と冷間プレス加工を施して
酸化物超電導線材を作製し、この線材の臨界電流密度を
測定したところ８４００Ａ／ｃｍ2 であった。
【００１８】実施例２ Ｔｌ2 Ｏ3 、ＢａＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、およびＣｕＯの
各粉末を原料とし、Ｔｌ：Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．６：
２：３：４の配合比とし、これにさらに６重量パーセン
トのＰｂＯを添加して混合し、ペレットに成形した。こ
のペレットを８８０℃で１５時間熱処理し、超電導材料
のための原料を得た。この原料を粉砕して、原料粉末と
し、銀シース内に充填した後、テープ状に圧延加工し
た。テープ状線材をさらに８２０℃、荷重１００ｋｇで
熱間プレスした後、引続いて８００℃、１２時間の熱処
理を施した。
各粉末を原料とし、Ｔｌ：Ｂａ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．６：
２：３：４の配合比とし、これにさらに６重量パーセン
トのＰｂＯを添加して混合し、ペレットに成形した。こ
のペレットを８８０℃で１５時間熱処理し、超電導材料
のための原料を得た。この原料を粉砕して、原料粉末と
し、銀シース内に充填した後、テープ状に圧延加工し
た。テープ状線材をさらに８２０℃、荷重１００ｋｇで
熱間プレスした後、引続いて８００℃、１２時間の熱処
理を施した。
【００１９】このようにして得られた酸化物超電導材料
の臨界電流密度を測定したところ、９４００Ａ／ｃｍ2
であった。
の臨界電流密度を測定したところ、９４００Ａ／ｃｍ2
であった。
【００２０】比較として、上記実施例の熱間プレス加工
の代わりに同一条件の熱処理および冷間プレス処理を施
して酸化物超電導線材を作製した。この線材の臨界電流
密度は７６００Ａ／ｃｍ2 であった。
の代わりに同一条件の熱処理および冷間プレス処理を施
して酸化物超電導線材を作製した。この線材の臨界電流
密度は７６００Ａ／ｃｍ2 であった。
【００２１】実施例３ Ｔｌ2 Ｏ3 、ＳｒＣＯ3 、ＣａＣＯ3 、およびＣｕＯの
各粉末を原料とし、Ｔｌ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．６：
２：３：４の配合比とし、これにさらに６重量パーセン
トのＰｂＯを添加して混合し、ペレットに成形した。こ
のペレットを銀製の容器内に酸化タリウムと共に密閉し
て、８７０℃で１０時間熱処理を施し、超電導材料のた
めの原料を得た。この原料を粉砕して、原料粉末とし、
銀シース内に充填した後、テープ状に圧延加工した。テ
ープ状線材を、さらに８２０℃、荷重１６０ｋｇで熱間
プレスした後、引続いて７８０℃、１２時間の熱処理を
加えて作製した。
各粉末を原料とし、Ｔｌ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝１．６：
２：３：４の配合比とし、これにさらに６重量パーセン
トのＰｂＯを添加して混合し、ペレットに成形した。こ
のペレットを銀製の容器内に酸化タリウムと共に密閉し
て、８７０℃で１０時間熱処理を施し、超電導材料のた
めの原料を得た。この原料を粉砕して、原料粉末とし、
銀シース内に充填した後、テープ状に圧延加工した。テ
ープ状線材を、さらに８２０℃、荷重１６０ｋｇで熱間
プレスした後、引続いて７８０℃、１２時間の熱処理を
加えて作製した。
【００２２】このようにして得られた酸化物超電導材料
の臨界電流密度を測定したところ、８９００Ａ／ｃｍ2
であった。
の臨界電流密度を測定したところ、８９００Ａ／ｃｍ2
であった。
【００２３】比較として、上記実施例の熱間プレス加工
の代わりに、同一条件の熱処理および冷間プレス処理を
施して酸化物超電導線材を作製した。この線材の臨界電
流密度は、７２００Ａ／ｃｍ2 であった。
の代わりに、同一条件の熱処理および冷間プレス処理を
施して酸化物超電導線材を作製した。この線材の臨界電
流密度は、７２００Ａ／ｃｍ2 であった。
【００２４】実施例４ 実施例３の６重量パーセントのＰｂＯの代わりに６重量
パーセントのＢｉ2Ｏ 3 を原料に添加して混合し、実施
例３と同様にして酸化物超電導線材を作製した。この線
材の臨界電流密度は９３００Ａ／ｃｍ2 であった。
パーセントのＢｉ2Ｏ 3 を原料に添加して混合し、実施
例３と同様にして酸化物超電導線材を作製した。この線
材の臨界電流密度は９３００Ａ／ｃｍ2 であった。
【００２５】比較として、熱間プレス加工の代わりに同
一条件の熱処理および冷間プレス処理を施して酸化物超
電導線材を作製した。この線材の臨界電流密度は、６７
００Ａ／ｃｍ2 であった。
一条件の熱処理および冷間プレス処理を施して酸化物超
電導線材を作製した。この線材の臨界電流密度は、６７
００Ａ／ｃｍ2 であった。
【００２６】実施例５ 実施例３の６重量パーセントのＰｂＯの代わりに、２重
量パーセントＢｉ2Ｏ 3 および４重量パーセントＰｂＯ
を原料に混合し、実施例３と同様にして酸化物超電導線
材を作製した。この線材の臨界電流密度は８５００Ａ／
ｃｍ2 であった。
量パーセントＢｉ2Ｏ 3 および４重量パーセントＰｂＯ
を原料に混合し、実施例３と同様にして酸化物超電導線
材を作製した。この線材の臨界電流密度は８５００Ａ／
ｃｍ2 であった。
【００２７】比較として、熱間プレス加工の代わりに、
同一条件の熱処理および冷間処理を施して酸化物超電導
線材を作製した。この線材の臨界電流密度は５８００Ａ
／ｃｍ2 であった。
同一条件の熱処理および冷間処理を施して酸化物超電導
線材を作製した。この線材の臨界電流密度は５８００Ａ
／ｃｍ2 であった。
【００２８】以上の実施例から明らかなように、この発
明に従い製造された酸化物超電導材料はいずれも高い臨
界電流密度を示す。
明に従い製造された酸化物超電導材料はいずれも高い臨
界電流密度を示す。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｔｌ系酸化物超電導材料の原料粉末を金
属シースに充填するステップと、 金属シースに充填した原料粉末を圧延加工してテープ状
線材にするステップと、 前記テープ状線材を熱間プレス加工するステップと、 熱間プレス加工したテープ状線材を熱処理するステップ
とを備える、酸化物超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295591A JPH05135634A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3295591A JPH05135634A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05135634A true JPH05135634A (ja) | 1993-06-01 |
Family
ID=17822613
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3295591A Withdrawn JPH05135634A (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05135634A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108707805A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-10-26 | 北京科技大学 | 一种基于定向凝固技术的铁基超导材料制备方法 |
-
1991
- 1991-11-12 JP JP3295591A patent/JPH05135634A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108707805A (zh) * | 2018-05-03 | 2018-10-26 | 北京科技大学 | 一种基于定向凝固技术的铁基超导材料制备方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990204 |