JPH05159638A - テープ状酸化物超電導線材およびその製造方法 - Google Patents

テープ状酸化物超電導線材およびその製造方法

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JPH05159638A
JPH05159638A JP3348927A JP34892791A JPH05159638A JP H05159638 A JPH05159638 A JP H05159638A JP 3348927 A JP3348927 A JP 3348927A JP 34892791 A JP34892791 A JP 34892791A JP H05159638 A JPH05159638 A JP H05159638A
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JP
Japan
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superconductor
tape
layer
oxide superconducting
superconducting wire
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JP3348927A
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English (en)
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Fumikazu Hosono
史一 細野
Masahiro Kiyofuji
雅宏 清藤
Akira Nomoto
明 野本
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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    • 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

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  • Metal Extraction Processes (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明の目的は、酸化物超電導体の構造を緻
密かつ配向化し、酸化物超電導体が機械的な曲げによる
クラックを生じないようにしたテープ状酸化物超電導線
材およびその製造方法を提供することにある。 【構成】 本発明のテープ状酸化物超電導線材は、安定
化材となる外径 6.0mmの銀管中に超電導体となる酸化物
超電導材料を充填し、減面塑性加工を施して銀被覆超電
導体を形成する。この銀被覆超電導体を補強材によって
補強し、さらに溶融熱処理を行うことによって銀被覆超
電導体を溶融させることにより超電導体層を安定化材層
の上部に浮出させて積層化するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はテープ状酸化物超電導線
材およびその製造方法に関し、特に、酸化物超電導線材
の外周に補強層の形成されたテープ状酸化物超電導線材
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来のテープ状酸化物超電導線材は、銀
等の金属性のパイプに超電導性を示す材料、例えば、Y
−Ba−Cu−O系,Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−
O系,あるいはTl−Ba/Sr−Ca−Cu−O系等
を充填し、この金属管を減面塑性加工した後に圧延して
テープ状の形態に成型し、さらに 800〜900 ℃の酸素雰
囲気中で焼結熱処理を施して形成している。
【0003】上記のような構成により形成されたテープ
状酸化物超電導線材は、液体窒素温度77Kで零磁場の
条件下において、Y−Ba−Cu−O系の酸化物超電導
体を有するもので3000〜4000A/cm2 、また、同条件下
においてTl−Ba/Sr−Ca−Cu−O系の酸化物
超電導体を有するものは、10000 〜15000 A/cm2 の臨
界電流密度(Jc)特性を示す。
【0004】図7は、上記の構成によるテープ状酸化物
超電導線材の長手方向に対して加えられる機械的な曲げ
によるJc特性の変化を示し、テープ厚tに対するテー
プ状酸化物超電導線材の長手方向に生じる曲げ半径Rの
割合(t/2R)によって求められる曲げ歪量ε(=t
/2R×100 %)を横軸に取り、ε=0のときのJcを
基にして、テープ状酸化物超電導線材に曲げを加えて曲
げ歪量εを変化させたときのJcの低下の割合〔Jc
(ε)/Jc(ε=0)〕を縦軸に取っている。
【0005】Jc特性の比較の対象となるテープ状酸化
物超電導線材はテープ厚0.2mm を有するもので、機械的
な曲げを加えた後に熱処理を施してからJcを測定した
ものと、熱処理を施してから機械的な曲げを加えた後に
Jcを測定したものが示されている。両者に共通して曲
げ歪量が0.2 %程度からJcが低下する傾向が見られ、
また、前者については曲げ歪量約0.7 %で約25%, 後者
については曲げ歪量0.6%で約60%のJcの低下が見ら
れる。
【0006】従来のテープ状酸化物超電導線材によって
得られるJcは104 A/cm2 程であり、実用上必要とさ
れる 105〜106 A/cm2 の臨界磁界密度特性を得るには
酸化物超電導体の結合性の弱さを改善し、その構造を緻
密かつ配向化することが重要とされる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のテープ
状酸化物超電導線材によると、外層の安定化材が酸化物
超電導体の熱処理時の高温によって機械的強度が低下し
て超電導体層を拘束する力が減少するので、酸化物超電
導体の結合性を充分に高めることができない。また、機
械的な曲げによって曲げ歪量が増加すると線材内部に形
成された酸化物超電導体に曲げ応力が発生し、曲げ方向
の外側部分に引張り応力が作用するので、酸化物超電導
体にクラックを生じて臨界電流値を著しく低下させ、さ
らにコイルから生じる磁界の作用によってJcが大きく
低下するという問題がある。従って、本発明の目的は酸
化物超電導体の構造を緻密かつ配向化し、酸化物超電導
体が機械的な曲げによるクラックを生じないようにした
テープ状酸化物超電導線材およびその製造方法を提供す
ることにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は酸化物超電導体
の構造を緻密かつ配向化し、酸化物超電導体が機械的な
曲げによるクラックを生じないようにするため、酸化物
超電導材料によって形成された超電導体層と、超電導体
層と積層された安定化材層と、超電導体層の外表面を露
出して超電導体層と安定化材層の積層構造体を包囲して
機械的に補強する補強層より構成されたテープ状酸化物
超電導線材を提供する。
【0009】また、本発明に係わるテープ状酸化物超電
導線材の製造方法は、安定化材となる金属管の内部にそ
れより比重の小なる超電導体となる酸化物超電導材料を
充填し;この金属管に断面積を減ずる減面加工を施した
後、その外周部の所定の部分に金属管を機械的に補強す
る補強材を係合させて複合導体とし;複合導体を圧延し
て所定の形状に成型し;この成型された複合導体に所定
の温度で熱処理を施して、超電導体および安定化材を溶
融化して溶融物とし;溶融物の超電導体成分が安定化材
成分の上部に浮出した後、冷却固化するという各工程を
有している。
【0010】
【作用】本発明のテープ状酸化物超電導線材は、酸化物
超電導材料によって形成される酸化物超電導体を補強層
によって機械的に補強する複合体としたので、熱処理時
の高温状態においても内部の酸化物超電導材料が所定の
強度で拘束される。従って、酸化物超電導体の構造が緻
密になる。また、機械的な曲げにより発生した補強層表
面の引張り応力が、安定化材層および酸化物超電導体に
長手方向への圧縮応力として作用するので、クラックの
発生を防止する。
【0011】
【実施例1】以下、本発明のテープ状酸化物超電導線材
およびその製造方法を添付図面を基に詳細に説明する。
図1は本発明の一実施例を示し、テープ状酸化物超電導
線材13の構成が示されている。酸化物超電導材料によ
って形成された超電導体層1と,超電導体層1と積層さ
れた安定化材層2と,超電導体層1の外表面を露出して
超電導体層1と安定化材層2によって形成される積層構
造体3を包囲し、機械的に補強する補強材4を有する。
【0012】図2は、このテープ状酸化物超電導線材1
3の製造工程のフローチャートを示す。まず、外径 6.0
mmの銀管中に、例えば、Y1.5Ba2 Cu3 x 組成の
酸化物超電導粉末を充填して銀被覆超電導体を形成し、
スウェージイングによって減面塑性加工を施して外径を
2.8mmに減径する。次に、外径 3.2mm,内径 3.0mmの耐
酸化性の、例えば、SUS管等の補強材を上記の銀被覆
超電導体の外周の3/2を包囲するように複合化して、
厚さが 0.1mmのテープ状の超電導線材となるように圧延
する。
【0013】図3は圧延によって形成された状態のテー
プ状酸化物超電導線材13を示す。酸化物超電導粉末1
1の充填された安定化材となる銀管22によって形成さ
れる銀被覆超電導体33が補強材4によって機械的に補
強されている。
【0014】このテープ状酸化物超電導線材13を酸素
雰囲気中において 860℃で2時間の溶融熱処理を施す。
これによって、図3に示される形態に形成された銀被覆
超電導体33の銀および内部に充填された酸化物超電導
材料Y1.5 Ba2 Cu3 x が溶融する。このとき銀の
比重10.5/cm3に対してY1.5 Ba2 Cu3 x の比重が
6.3/cm3であることから、比重差によって両者が分離す
る。この後、これを冷却固化すると図1に示されるよう
に積層構造体3が形成される。この積層構造体3の接触
面に沿ってY1.5 Ba2 Cu3 x の結晶が成長して結
晶方向が配向化するため超電導性が向上する。
【0015】図4は、上記の製造方法によって形成され
たテープ状酸化物超電導線材13に曲げ試験を行う状態
を示し、基礎面10に置かれた支持部材31,32にテ
ープ状酸化物超電導線材13を載置し、上方より押し型
5によって外力を加え、本発明のテープ状酸化物超電導
線材13および従来の銀被覆Tl−Ba/Sr−Ca−
Cu−Oテープ状線材について発生する曲げ歪量のとき
のJcを、両者の歪量が零の状態で得られるJcに基づ
いて比較した結果を表1に示す。
【0016】 表1に示したように、従来の銀被覆Tl−Ba/Sr−
Ca−Cu−Oテープ状線材は歪量0.4 %においてJc
が低下するが、本発明のテープ状酸化物超電導線材は、
歪量2.0 %においてJcの低下が見られることから、従
来の銀被覆Tl−Ba/Sr−Ca−Cu−Oテープ状
線材の約5倍の曲げ歪量に対する良好な超電導特性を示
す。
【0017】
【実施例2】図5は、銀管に充填するY1.5 Ba2 Cu
3 x 組成の粉末をアルミナるつぼ中に入れ、1400℃の
大気中で15分間溶融させた後に銅ブロックの上で急冷さ
せ、これを粉砕して粉末状にしたものを銀管中に充填す
る方法によってテープ状酸化物超電導線材を形成するフ
ローチャートを示す。この方法によってテープ状酸化物
超電導線材13を形成しても実施例1と同様の効果が得
られる。
【0018】
【実施例3】図6は、実施例1において補強層と酸化物
超電導体を複合化した後、温度勾配100 ℃/cmの温度分
布領域を0.1mm /hで方向熱処理する方法によってテー
プ状酸化物超電導線材13を形成するフローチャートを
示す。この方法においても実施例1と同様の効果が得ら
れる。
【0019】また、いずれの実施例においても、補強材
4が片側にのみ位置する構造になっているので、補強材
4を外側とする曲げに対して、補強材4の内側に位置す
る超電導体層1および安定化材層2には、その長手方向
に対する圧縮応力のみが作用し、クラックの発生を抑制
する。
【0020】このように形成されたテープ状酸化物超電
導線材(厚さ0.1mm )と、従来の銀被覆TI−Ba/S
r−Ca−Cu−Oテープ状線材(厚さ0.1mm )を液体
窒素温度(77K)で零磁界(0テスラ)および0.1 テ
スラ、そして1.0 テスラの臨界磁界の条件下で、Jcを
比較した結果を表2に示す。なお、Jcは1μVの電圧
発生時における電流値を酸化物超電導体の断面積で割っ
た値を基準にしている。
【0021】 表2から明らかなように、本発明のテープ状酸化物超電
導線材は、従来の銀被覆TI−Ba/Sr−Ca−Cu
−Oテープ状線材に比較して、零磁界におけるJcが3
倍以上、0.1テスラの磁界中においては10倍以上の
優れた超電導特性を示す。
【0022】酸化物超電導体の外周を被覆する金属管は
銀に限らず、金、銅等の良電導体であれば良く、テープ
状酸化物超電導線材13の外周を被覆する補強材4につ
いても耐高温性,耐酸化性であり超電導材料を充分に拘
束する強度を有する材料、例えば、Niを使用すること
によって同様の効果を得ることができる。さらに、テー
プ状酸化物超電導線材の組成は、TI−Ba−Ca−C
u−O系,Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O系,Y−
Ba−Cu−O系によるものを用いても良く、芯線とな
る酸化物超電導体を多芯化しても良い。
【0023】
【発明の効果】以上説明したとおり、本発明のテープ状
酸化物超電導線材によると、酸化物超電導材料によって
形成された超電導体層と、超電導体層と積層された安定
化材層と、超電導体層の外表面を露出して超電導体層と
安定化材層の積層構造体を包囲して機械的に補強する補
強層を有するようにしたため、酸化物超電導体の構造を
緻密にし、酸化物超電導体が機械的な曲げによるクラッ
クを生じないようにすることができる。
【0024】また、本発明のテープ状酸化物超電導線材
の製造方法によると、安定化材となる金属管の内部にそ
れより比重の小なる超電導体となる酸化物超電導材料を
充填し;この金属管に断面積を減ずる減面加工を施した
後、その外周部の所定の部分に金属管を機械的に補強す
る補強材を係合させて複合導体とし;複合導体を圧延し
て所定の形状に成型し;この成型された複合導体に所定
の温度で熱処理を施して、超電導体および安定化材を溶
融化して溶融物とし;溶融物の超電導体成分が安定化材
成分の上部に浮出した後、冷却固化したため、酸化物超
電導体の構造を緻密にし、酸化物超電導体が機械的な曲
げによるクラックを生じない超電導線材を簡単に製造す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の、テープ状酸化物超電導線材の一実施
例を示す説明図である。
【図2】本発明の、テープ状酸化物超電導線材の製造方
法の第1の実施例を示すフローチャートである。
【図3】本発明の、テープ状酸化物超電導線材に溶融熱
処理を施す前の説明図である。
【図4】本発明の、テープ状酸化物超電導線材の曲げ試
験を示す説明図である。
【図5】本発明の、テープ状酸化物超電導線材の製造方
法の第2の実施例を示すフローチャートである。
【図6】本発明の、テープ状酸化物超電導線材の製造方
法の第3の実施例を示すフローチャートである。
【図7】従来の、テープ状酸化物超電導線材の曲げ特性
を示す説明図である。
【符号の説明】
1 超電導体層 2 安定化材層 3 積層構造体 4 補強材 5 押し型 10 基礎面 11 酸化物超電導粉末 13 テープ状酸
化物超電導線材 22 銀管 31,32 支持
部材 33 銀被覆超電導体

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化物超電導材料によって形成された超
    電導体層と、 前記超電導体層と積層された安定化材層と、 前記超電導体層の外表面を露出して前記超電導体層と前
    記安定化材層の積層構造体を包囲して機械的に補強する
    補強層より構成されることを特徴とするテープ状酸化物
    超電導線材。
  2. 【請求項2】 安定化材となる金属管の内部にそれより
    比重の小なる超電導体となる酸化物超電導材料を充填
    し、 前記金属管に断面積を減ずる減面加工を施した後、その
    外周部の所定の部分に前記金属管を機械的に補強する補
    強材を係合させて複合体とし、 前記複合体を圧延して所定の形状に成型し、 この成型された前記複合体に所定の温度で熱処理を施し
    て、前記超電導体および前記安定化材を溶融化して溶融
    物とし、 前記溶融物の超電導体成分が安定化材成分の上部に浮出
    した後、冷却固化することを特徴とするテープ状酸化物
    超電導線材の製造方法。
JP3348927A 1991-12-05 1991-12-05 テープ状酸化物超電導線材およびその製造方法 Pending JPH05159638A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011003494A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Toshiba Corp 補強高温超電導線およびそれを巻線した高温超電導コイル

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2011003494A (ja) * 2009-06-22 2011-01-06 Toshiba Corp 補強高温超電導線およびそれを巻線した高温超電導コイル

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