JPH0528860A - Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法Info
- Publication number
- JPH0528860A JPH0528860A JP3208448A JP20844891A JPH0528860A JP H0528860 A JPH0528860 A JP H0528860A JP 3208448 A JP3208448 A JP 3208448A JP 20844891 A JP20844891 A JP 20844891A JP H0528860 A JPH0528860 A JP H0528860A
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- wire
- powder
- pipe
- nb3sn
- tin
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
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- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高磁場中で使用するＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材
の冷間加工性を低下させず、長尺で均一な線材が得られ
ると共に、超電導特性を大巾に向上させた。 【構成】 Ｎｂ系パイプ内に、銅粉及び錫粉からなる圧
粉体を充填し、しかる後冷間加工で縮径加工を施し、そ
の後Ｎｂ3 Ｓｎ生成のための熱処理を行うＮｂ3 Ｓｎ系
超電導線材の製造方法において、Ｎｂパイプ内にＴｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａの中から選ばれた線材、あるい
は金属粉を銅粉・錫粉と複合化して充填した後、縮径加
工することを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材の製造
方法。
の冷間加工性を低下させず、長尺で均一な線材が得られ
ると共に、超電導特性を大巾に向上させた。 【構成】 Ｎｂ系パイプ内に、銅粉及び錫粉からなる圧
粉体を充填し、しかる後冷間加工で縮径加工を施し、そ
の後Ｎｂ3 Ｓｎ生成のための熱処理を行うＮｂ3 Ｓｎ系
超電導線材の製造方法において、Ｎｂパイプ内にＴｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａの中から選ばれた線材、あるい
は金属粉を銅粉・錫粉と複合化して充填した後、縮径加
工することを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材の製造
方法。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高磁場中で利用する化
合物超電導線の製造方法に係り、特に粉末法によるＮｂ
3 Ｓｎ系超電導線材の製造方法に関するものである。
合物超電導線の製造方法に係り、特に粉末法によるＮｂ
3 Ｓｎ系超電導線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】従来Ｎｂ3 Ｓｎ系超電導線材
の製造方法として、ブロンズ法・内部拡散法・外部拡散
法・インサイチュー法等があった。しかし近年これらの
方法では加工中に硬いＣｕ−Ｓｎ合金ができてしまい、
加工上の問題が多いことから、Ｎｂパイプを用いるＮｂ
チューブ法が検討されている。すなわちＮｂパイプ内に
銅や錫の純金属の芯材、または粉末を高密度に配置し、
これを冷間にて各種の加工行程を経て線材とし、最後に
熱処理することにより、中間焼鈍を行うことなく線材と
するもので、銅や錫の純金属を用いているため、高錫組
成のものを用いても加工上の問題はなく、高電流密度の
線材ができる利点がある。粉末法ではＮｂパイプ内に銅
と錫の混合粉、複合粉、あるいは触媒を含む混合粉を圧
粉したものを充填し、パイプ両端を真空封入し冷間加工
によりフィラメントとし、これらを数十本あるいは数百
本を一体化した複合線とし静水圧押し出しや冷間加工す
る方法が提案されている。またＮｂがＴｉ等の添加元素
を１％程度含むことにより、Ｎｂ3 Ｓｎ生成の際に、Ｎ
ｂ3 Ｓｎの結晶粒を微細化あるいはＮｂ3 Ｓｎの生成速
度を向上させることにより高磁界での臨界電流密度を大
幅に改善することができる。そのためＴｉ等の添加元素
をＮｂやブロンズに添加した合金の母材を用いることが
多かった。しかしＮｂやブロンズにＴｉを添加すると冷
間での加工硬化が大きく、冷間加工のみの加工方法で
は、細線化途中に材料硬度が大きくなり、加工性が劣り
断線することが多かった。
の製造方法として、ブロンズ法・内部拡散法・外部拡散
法・インサイチュー法等があった。しかし近年これらの
方法では加工中に硬いＣｕ−Ｓｎ合金ができてしまい、
加工上の問題が多いことから、Ｎｂパイプを用いるＮｂ
チューブ法が検討されている。すなわちＮｂパイプ内に
銅や錫の純金属の芯材、または粉末を高密度に配置し、
これを冷間にて各種の加工行程を経て線材とし、最後に
熱処理することにより、中間焼鈍を行うことなく線材と
するもので、銅や錫の純金属を用いているため、高錫組
成のものを用いても加工上の問題はなく、高電流密度の
線材ができる利点がある。粉末法ではＮｂパイプ内に銅
と錫の混合粉、複合粉、あるいは触媒を含む混合粉を圧
粉したものを充填し、パイプ両端を真空封入し冷間加工
によりフィラメントとし、これらを数十本あるいは数百
本を一体化した複合線とし静水圧押し出しや冷間加工す
る方法が提案されている。またＮｂがＴｉ等の添加元素
を１％程度含むことにより、Ｎｂ3 Ｓｎ生成の際に、Ｎ
ｂ3 Ｓｎの結晶粒を微細化あるいはＮｂ3 Ｓｎの生成速
度を向上させることにより高磁界での臨界電流密度を大
幅に改善することができる。そのためＴｉ等の添加元素
をＮｂやブロンズに添加した合金の母材を用いることが
多かった。しかしＮｂやブロンズにＴｉを添加すると冷
間での加工硬化が大きく、冷間加工のみの加工方法で
は、細線化途中に材料硬度が大きくなり、加工性が劣り
断線することが多かった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、高磁界での
臨界電流密度を向上させる手段としてＴｉ等の添加元素
を加える方法において、加工性を低下させず、長尺で均
一な線材加工が冷間にて良好に行えると共に、最終線材
の超電導特性を大幅に向上できるＮｂ3 Ｓｎ系超電導線
材の製造方法を開発したものである。
臨界電流密度を向上させる手段としてＴｉ等の添加元素
を加える方法において、加工性を低下させず、長尺で均
一な線材加工が冷間にて良好に行えると共に、最終線材
の超電導特性を大幅に向上できるＮｂ3 Ｓｎ系超電導線
材の製造方法を開発したものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、Ｎｂパイプ内
に銅粉と錫粉の圧粉体を充填し、しかる後冷間加工で縮
径加工を施し、その後Ｎｂ3 Ｓｎ生成のための熱処理を
行うＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材の製造方法において、Ｎｂ
パイプ内にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａの中から選ば
れた線材、あるいは金属粉を銅粉・錫粉と複合化して充
填した後縮径加工することを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ系超
電導線材の製造方法である。上記のＮｂパイプに線材と
して入れる場合は、Ｔｉ等の純金属を細線化したもの、
またはこれを焼鈍したものを必要な重量％入れる。線材
は理想的には一定径で連続体のものが好ましいが、場合
によっては単繊維状のものでもかまわない。Ｎｂパイプ
に粉末としていれる場合は、銅粉・錫粉と十分混合し、
プレス等で一定径に加工したものをＮｂパイプに挿入す
る。この場合の粉末粒径は大き過ぎると加工の際、異物
として残り断線の原因となる。また小さすぎると酸化等
の影響があり加工性を低下させるだけでなく、超電導特
性を低下させる。Ｎｂパイプと複合化した後はスウェー
ジングや引き抜き加工により２〜３mmの六角状フィラメ
ントとし、その後これを数百本に束ね銅パイプに挿入
し、静水圧押し出しや、引き抜き加工を施し最終的には
１mm程度の線材とする。
に銅粉と錫粉の圧粉体を充填し、しかる後冷間加工で縮
径加工を施し、その後Ｎｂ3 Ｓｎ生成のための熱処理を
行うＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材の製造方法において、Ｎｂ
パイプ内にＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａの中から選ば
れた線材、あるいは金属粉を銅粉・錫粉と複合化して充
填した後縮径加工することを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ系超
電導線材の製造方法である。上記のＮｂパイプに線材と
して入れる場合は、Ｔｉ等の純金属を細線化したもの、
またはこれを焼鈍したものを必要な重量％入れる。線材
は理想的には一定径で連続体のものが好ましいが、場合
によっては単繊維状のものでもかまわない。Ｎｂパイプ
に粉末としていれる場合は、銅粉・錫粉と十分混合し、
プレス等で一定径に加工したものをＮｂパイプに挿入す
る。この場合の粉末粒径は大き過ぎると加工の際、異物
として残り断線の原因となる。また小さすぎると酸化等
の影響があり加工性を低下させるだけでなく、超電導特
性を低下させる。Ｎｂパイプと複合化した後はスウェー
ジングや引き抜き加工により２〜３mmの六角状フィラメ
ントとし、その後これを数百本に束ね銅パイプに挿入
し、静水圧押し出しや、引き抜き加工を施し最終的には
１mm程度の線材とする。
【０００５】
【作用】これまで母材となるＮｂやブロンズを、Ｔｉ入
りＮｂやＴｉ入りブロンズとして用いていたが、本方法
によりこのような合金製造の必要がなく、しかもＴｉ等
の添加元素を最後まで純金属として加工するため、加工
性は良く、合金化するときのような組成制限がない。こ
のようにして所望の線径とした後は、最終熱処理を施
す。この最終熱処理は銅・錫合金の形成と、銅・錫合金
基地中の錫をＮｂの内部に拡散させＮｂ3 Ｓｎを生成す
るためのものであり、通常は、真空もしくは不活性ガス
中で５００〜８００℃の温度で１０〜３００時間程度加
熱すれば良い。熱処理により、銅粉と錫粉が反応し高錫
組成のブロンズを形成すると共に、添加元素であるＴｉ
等がブロンズ内に拡散し、さらにＮｂ内にも拡散してＮ
ｂ3 Ｓｎの結晶粒が微細になる。またＮｂ3 Ｓｎの成長
を促進し厚いＮｂ3 Ｓｎを形成するため、高磁界での臨
界電流密度は大幅に向上する。
りＮｂやＴｉ入りブロンズとして用いていたが、本方法
によりこのような合金製造の必要がなく、しかもＴｉ等
の添加元素を最後まで純金属として加工するため、加工
性は良く、合金化するときのような組成制限がない。こ
のようにして所望の線径とした後は、最終熱処理を施
す。この最終熱処理は銅・錫合金の形成と、銅・錫合金
基地中の錫をＮｂの内部に拡散させＮｂ3 Ｓｎを生成す
るためのものであり、通常は、真空もしくは不活性ガス
中で５００〜８００℃の温度で１０〜３００時間程度加
熱すれば良い。熱処理により、銅粉と錫粉が反応し高錫
組成のブロンズを形成すると共に、添加元素であるＴｉ
等がブロンズ内に拡散し、さらにＮｂ内にも拡散してＮ
ｂ3 Ｓｎの結晶粒が微細になる。またＮｂ3 Ｓｎの成長
を促進し厚いＮｂ3 Ｓｎを形成するため、高磁界での臨
界電流密度は大幅に向上する。
【０００６】
【実施例】以下本発明の一実施例について説明する。 実施例１ 平均粒径２０ミクロンの銅粉と錫粉をボールミルで十分
混合後、これを外径９mmφに静水圧プレスで成形した。
これを内径１０mmφ外径１６mmφで１mmφのＴｉ線の入
ったＮｂパイプに挿入し、さらにこれを内径１６mmφ外
径１８mmφの銅パイプに挿入して、スウェージングによ
り８mmφまで減面加工した。これをドローベンチによる
引き抜き加工を行い対辺長さ２mmの六角線フィラメント
とした。この六角線３５０本を内径５０mmφ外径５５mm
φの純銅パイプにいれ、真空中で両端をビーム溶接しな
がら押し出し用のビレットを作製した。押し出しは室温
で静水圧押し出しで行い外径２０mmφとした。さらにこ
れを引き抜きと伸線加工により外径１mmφとした。この
線材を高純度アルゴンガス中７５０℃で２００時間熱処
理し、フィラメントのＮｂ部にＮｂ3 Ｓｎを生成させ、
最終製品である超電導線材を作製した。この線材を４．
２Ｋの液体ヘリウム中に浸漬し、８〜１２テスラの印可
磁界中で臨界電流密度を測定した。その結果８テスラで
８２０Ａ／mm2 、１０テスラで７４０Ａ／mm2 、１２テ
スラで４６０Ａ／mm2 の電流値が得られた。 比較例１ 実施例１の製法において内径１０mmφ外径１６mmφのＮ
ｂパイプ内に、Ｔｉ線を入れず、外径１０φの銅と錫の
圧粉体のみを多数個充填し、スウェージング加工により
外径８mmφまで加工し、引き抜き加工で対辺長さ２mmの
フィラメントを作製した。さらに実施例１と同様の方法
で線材を作製し、超電導特性を測定した。その結果８テ
スラで７００Ａ／mm2 、１０テスラで６３０Ａ／mm2 、
１２テスラで３８０Ａ／mm2 の電流値が得られた。実施
例１に比べ２０〜３０％低い値となった。このように金
属粉末をＮｂパイプ内に充填して加工する方法におい
て、Ｔｉ等の添加元素を線材や粉末の形で、銅粉・錫粉
と共にＮｂパイプに充填し加工することにより、線材の
加工行程中に生じる断線等の加工トラブルをなくすこと
ができ、しかも粉末を用いているため組成制限がなく、
これにより高性能の超電導線の製造が可能となった。な
お本発明の製造方法は、Ｎｂ3 Ｓｎ超電導だけでなくＶ
3 Ｇａ．Ｖ3 Ｓｉ．Ｎｂ3 Ａｌ等の超電導線材の製造に
も適し、同様の効果を得ることができる。
混合後、これを外径９mmφに静水圧プレスで成形した。
これを内径１０mmφ外径１６mmφで１mmφのＴｉ線の入
ったＮｂパイプに挿入し、さらにこれを内径１６mmφ外
径１８mmφの銅パイプに挿入して、スウェージングによ
り８mmφまで減面加工した。これをドローベンチによる
引き抜き加工を行い対辺長さ２mmの六角線フィラメント
とした。この六角線３５０本を内径５０mmφ外径５５mm
φの純銅パイプにいれ、真空中で両端をビーム溶接しな
がら押し出し用のビレットを作製した。押し出しは室温
で静水圧押し出しで行い外径２０mmφとした。さらにこ
れを引き抜きと伸線加工により外径１mmφとした。この
線材を高純度アルゴンガス中７５０℃で２００時間熱処
理し、フィラメントのＮｂ部にＮｂ3 Ｓｎを生成させ、
最終製品である超電導線材を作製した。この線材を４．
２Ｋの液体ヘリウム中に浸漬し、８〜１２テスラの印可
磁界中で臨界電流密度を測定した。その結果８テスラで
８２０Ａ／mm2 、１０テスラで７４０Ａ／mm2 、１２テ
スラで４６０Ａ／mm2 の電流値が得られた。 比較例１ 実施例１の製法において内径１０mmφ外径１６mmφのＮ
ｂパイプ内に、Ｔｉ線を入れず、外径１０φの銅と錫の
圧粉体のみを多数個充填し、スウェージング加工により
外径８mmφまで加工し、引き抜き加工で対辺長さ２mmの
フィラメントを作製した。さらに実施例１と同様の方法
で線材を作製し、超電導特性を測定した。その結果８テ
スラで７００Ａ／mm2 、１０テスラで６３０Ａ／mm2 、
１２テスラで３８０Ａ／mm2 の電流値が得られた。実施
例１に比べ２０〜３０％低い値となった。このように金
属粉末をＮｂパイプ内に充填して加工する方法におい
て、Ｔｉ等の添加元素を線材や粉末の形で、銅粉・錫粉
と共にＮｂパイプに充填し加工することにより、線材の
加工行程中に生じる断線等の加工トラブルをなくすこと
ができ、しかも粉末を用いているため組成制限がなく、
これにより高性能の超電導線の製造が可能となった。な
お本発明の製造方法は、Ｎｂ3 Ｓｎ超電導だけでなくＶ
3 Ｇａ．Ｖ3 Ｓｉ．Ｎｂ3 Ａｌ等の超電導線材の製造に
も適し、同様の効果を得ることができる。
【０００７】
【発明の効果】このように本発明により、線材の加工行
程中の各種トラブルを解消し、高電流密度の超電導線材
の製造が可能となり、これをマグネット等に利用し、高
性能の機器を得ることができる等、工業上顕著な効果を
得るものである。
程中の各種トラブルを解消し、高電流密度の超電導線材
の製造が可能となり、これをマグネット等に利用し、高
性能の機器を得ることができる等、工業上顕著な効果を
得るものである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項１】 Ｎｂ系パイプ内に、銅粉及び錫粉からな
る圧粉体を充填し、しかる後冷間加工で縮径加工を施
し、その後Ｎｂ3 Ｓｎ生成のための熱処理を行うＮｂ3
Ｓｎ系超電導線材の製造方法において、Ｎｂパイプ内に
Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ａｌ、Ｔａの中から選ばれた線材、
あるいは金属粉を銅粉・錫粉と複合化して充填した後、
縮径加工することを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3208448A JPH0528860A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3208448A JPH0528860A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0528860A true JPH0528860A (ja) | 1993-02-05 |
Family
ID=16556372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3208448A Pending JPH0528860A (ja) | 1991-07-24 | 1991-07-24 | Ｎｂ３Ｓｎ系超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0528860A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086040A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Tokai Univ | Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
| JP2006221930A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Kobe Steel Ltd | 粉末法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法およびそのための複合部材 |
| JP2006269277A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Kobe Steel Ltd | 粉末法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
-
1991
- 1991-07-24 JP JP3208448A patent/JPH0528860A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086040A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Tokai Univ | Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
| JP2006221930A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Kobe Steel Ltd | 粉末法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法およびそのための複合部材 |
| JP2006269277A (ja) * | 2005-03-24 | 2006-10-05 | Kobe Steel Ltd | 粉末法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
| US7566414B2 (en) | 2005-03-24 | 2009-07-28 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for manufacturing power-metallurgy processed Nb3Sn superconducting wire, precursor to powder-metallurgy processed Nb3Sn superconducting wire |
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