JPH0578125A - 酸化物超伝導材料及びその製造方法 - Google Patents

酸化物超伝導材料及びその製造方法

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JPH0578125A
JPH0578125A JP3132732A JP13273291A JPH0578125A JP H0578125 A JPH0578125 A JP H0578125A JP 3132732 A JP3132732 A JP 3132732A JP 13273291 A JP13273291 A JP 13273291A JP H0578125 A JPH0578125 A JP H0578125A
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JP
Japan
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phase
superconducting material
oxide superconducting
formula
mixture
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Application number
JP3132732A
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English (en)
Inventor
Seiji Adachi
成司 安達
Kentaro Setsune
謙太郎 瀬恒
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co 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

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  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
  • Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ランタン系希土類及びYから選ばれる酸化物
超伝導材料において、粉末X線回折による123相と1
24相の混晶を形成することにより、高い臨界電流密度
を持つ酸化物超伝導材料を提供する。 【構成】 原料としてたとえばNd2 3 、Dy
2 3 、BaCuO2 およびCuOの各粉末を用い、少
量の硝酸水溶液(H2 O−20%H2 NO3 )とともに
混合し金型中で圧力をかけて一軸加圧成形する。この成
形体を電気炉にて酸素雰囲気中815℃で240時間焼
成する。冷却は瞬時に空気中に取り出す急冷処理を行
い、600℃/hrより速い降温速度で急冷する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、高い臨界電流密度を持
つ酸化物超伝導材料およびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】超伝導材料は、1)電気抵抗がゼロであ
る、2)完全反磁性である、3)ジョセフソン効果がある、
といった、他の材料にない特性を持っており、電力輸
送、発電器、核融合プラズマ閉じ込め、磁気浮上列車、
磁気シールド、高速コンピュータ等の幅広い応用が期待
されている。現在、実用材料として使用されているもの
にはNb、Pb、NbTiやNb3 Snといった金属系
の材料がある。
【0003】ところが、金属系超伝導体では、超伝導を
示す臨界温度(Tc)は最も高いものでも23K程度で
あり、実使用時には高価な液体ヘリウムと大がかりな断
熱装置を使って冷却しなければならず、工業上大きな問
題であった。このため、より高温で超伝導体となる材料
の探索が行われていた。
【0004】1986年にベドノルツとミュラ−により
約30Kという高いTcをもつ、酸化物系超伝導材料
(La1-z Baz 2CuOx が見いだされ、(J.
G.Bednorz and K.A.Muller,
Z.Phys.B64(1986)189)それ以後、
YBa2 Cu3 x 、Bi−Sr−Ca−Cu−O、T
l−Ba−Ca−Cu−Oなどでより高い温度での超伝
導転移が報告されており、Y−Ba−Cu−O系のセラ
ミック試料の臨界電流密度(Jc)は、ゼロ磁場中、液
化窒素下でわずか104A/cm2 以下であった。
【0005】また、L−Ba−Cu−O系酸化物超伝導
材料(Lは希土類またはY)ついては、すでに本発明者
らが提案しており、高いもので約70Kという臨界温度
(Tc)を示し、臨界電流密度(Jc)はゼロ磁場中液
化窒素下で約200A/cm2 以下であった。
【0006】このようにTcが高いほど、冷却が容易と
なり、また同じ温度で使用した場合の臨界電流密度や臨
界磁場も大きくなる事が予想され、応用範囲も広がるも
のと期待される。このため現在、これらの材料の製造
法、物性、応用等に関して多くの研究がなされている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Jcが
比較的高いL−Ba−Cu−O系酸化物超伝導材料(L
は希土類及びY)でも、実際に超伝導マグネット等への
応用を考えた場合、より大きなJcが望まれる。
【0008】本発明は前記従来技術の課題を解決するた
めに、L−Ba−Cu−O系酸化物超伝導材料より高い
臨界電流密度を持つ酸化物超伝導材料とその製造方法を
提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の酸化物超伝導材料は、化学式Ln1-x Ln
´x Ae2 Cu3+x y (ただし、LnはLa、Nd、
Sm、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Y
から選ばれる少なくとも一つの元素、Ln´はEu、G
d、Dy、Ho、Er、Yから選ばれる少なくとも一つ
の元素、xは0.6≦x<1.0の範囲、Aeはアルカ
リ土類、yは6.5≦y≦8.1の範囲)で表されると
いう構成を備えたものである。
【0010】また本発明の酸化物超伝導材料の製造方法
は、化学式Ln1-x Ln´x Ae2 Cu3+x y (ただ
し、LnはLa、Nd、Sm、Eu、Gd、Dy、H
o、Er、Tm、Yb、Yから選ばれる少なくとも一つ
の元素、Ln´はEu、Gd、Dy、Ho、Er、Yか
ら選ばれる少なくとも一つの元素、xは0.6≦x<
1.0の範囲、Aeはアルカリ土類、yは6.5≦y≦
8.1の範囲)で表される酸化物超伝導材料の製造方法
であって、酸素中で650℃以上850℃以下の温度範
囲で熱処理し、600℃/hrより速い降温速度で急冷
することを特徴とする。
【0011】
【作用】本発明の化学式Ln1-x Ln´x Ae2 Cu
3+x y (ただし、Lnはランタン系希土類とYから選
ばれる少なくとも一つの元素、Ln´は元素記号63以
上のランタン系希土類とYから選ばれる少なくとも一つ
の元素、xは0.6≦x<1.0の範囲、Aeはアルカ
リ土類、yは6.5≦y≦8.1の範囲)で表される酸
化物超伝導材料は、結晶相を粉末X線回折によって調べ
たところLn1-x Ln´x Ae2 Cu3 7 (123
相)とLn1-x Ln´x Ae2 Cu4 8 (124相)
の混晶であることがわかった。123相は90K級の超
伝導体であるが650℃以上の温度からの急冷では酸素
1気圧において、酸素量が不十分となり超伝導性を失
う。一方、124相は850℃まで熱処理し急冷しても
酸素量が不足することなく安定な80K級の超伝導体を
得ることができる。本発明ではこれらの混晶組成の状態
になっており、約80K以下では、非超伝導の123相
がピンニングセンターとして働くため、124相の単一
組成のJcに比べ本発明のJcを10倍から100倍大
きくさせているものと考えられる。
【0012】
【実施例】本発明の化学式Ln1-x Ln´x Ae2Cu
3+x y (ただし、xは0.6≦x<1.0の範囲、y
は6.5≦y≦8.1の範囲)で表される酸化物超伝導
材料において、Lnはランタン系希土類とYから選ばれ
る少なくとも一つの元素であり、例えばLa、Nd、S
m、Eu、Gd、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Yの
いずれかである。Ln´は元素記号63以上のランタン
系希土類とYから選ばれる少なくとも一つの元素であ
り、例えばEu、Gd、Dy、Ho、Er、Yのいずれ
かである。Aeはアルカリ土類で、Ca、Sr、Ba、
Raのいずれかであることが好ましい。
【0013】以下具体的実施例にしたがって説明する。 実施例1 出発原料として純度99.5%以上のNd2 3 、Dy
2 3 、BaCuO2 およびCuOの各粉末を用いた。
仕込組成をNd1-x Dyx Ba2 Cu3-x y (x=
0.0、0.2、0.4、0.6、0.8、1.0、y
は任意)とした。少量の硝酸水溶液(H2 O−20%H
2 NO3 )とともに混合し0.4gを15mm×5mm
の金型中で600kg/cm2 の圧力で一軸加圧成形し
た。この成形体を電気炉にて酸素雰囲気中815℃で2
40時間焼成した。冷却は瞬時に空気中に取り出す急冷
処理を行い、600℃/hrより速い降温速度で急冷し
た。このようにして得られた焼結体の超伝導特性として
磁場中におけるJcを測定した。なおJcの値は反磁化
測定の結果からBeanモデルによって算出した。結晶
相の同定は粉末X線回折(XRD)によって行うことが
できる。
【0014】前記実験結果のデータを表1に示す。
【0015】
【表1】
【0016】また、このJcの磁場依存性を図1に示
す。図1において、x=0.0およびx=1.0の試料
はそれぞれ単相の123相と124相である。xの範囲
が0.6≦x<1.0の試料では単相の123相と12
4相を越える10倍から100倍のJcの改善が見られ
た。これらの試料はすべて124相と123相の混合相
であった。
【0017】図2は、x=0.8の試料について600
〜900℃で焼成した試料についてのJcの磁場依存性
である。700℃あるいは800℃で焼成した試料のJ
cは600℃および900℃で焼成した試料のJcに比
べ10倍から100倍大きくなって改善できており、熱
処理温度範囲は650℃以上、850℃以下であること
が望ましい。これは結晶相を調べたところ、前者は12
4相と同程度の体積で原料が未反応のまま残っており、
一方後者は123相が生成しており余分なCuOが析出
し124相は見られなかった。
【0018】仕込組成においてDyをNdにおきかえて
x=0.8、焼成温度が815℃という条件で試料を作
製したところ124相は生成せずに123相とCuOの
混晶が得られた。急冷処理したため超伝導性は示さなか
った。
【0019】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明によれば、L
1-x Ln´x Ae2 Cu3 7 (123相)とLn
1-x Ln´x Ae2 Cu4 8 (124相)との混晶組
成を形成することにより、高い臨界電流密度を持つ酸化
物超伝導材料とその製造方法を提供することができた。
【0020】
【図の簡単な説明】
【0021】
【図1】本発明の一実施例のxを変えたときのJc−磁
場特性である。
【0022】
【図2】本発明の一実施例の各種焼成温度で作製された
試料のJc−磁場特性である。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成4年9月9日
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】図面の簡単な説明
【補正方法】変更
【補正内容】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例のxを変えたときのJc−磁
場特性である。
【図2】本発明の一実施例の各種焼成温度で作製された
試料のJc−磁場特性である。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】0020
【補正方法】削除

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 化学式Ln1-x Ln´x Ae2 Cu3+x
    y (ただし、LnはLa、Nd、Sm、Eu、Gd、
    Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Yから選ばれる少なく
    とも一つの元素、Ln´はEu、Gd、Dy、Ho、E
    r、Yから選ばれる少なくとも一つの元素、xは0.6
    ≦x<1.0の範囲、Aeはアルカリ土類、yは6.5
    ≦y≦8.1の範囲)で表される酸化物超伝導材料。
  2. 【請求項2】 化学式Ln1-x Ln´x Ae2 Cu3+x
    y (ただし、LnはLa、Nd、Sm、Eu、Gd、
    Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Yから選ばれる少なく
    とも一つの元素、Ln´はEu、Gd、Dy、Ho、E
    r、Yから選ばれる少なくとも一つの元素、xは0.6
    ≦x<1.0の範囲、Aeはアルカリ土類、yは6.5
    ≦y≦8.1の範囲)で表される酸化物超伝導材料の製
    造方法であって、酸素中で650℃以上850℃以下の
    温度範囲で熱処理し、600℃/hrより速い降温速度
    で急冷することを特徴とする酸化物超伝導材料の製造方
    法。
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