JPH06139841A - Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線材 - Google Patents
Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線材Info
- Publication number
- JPH06139841A JPH06139841A JP4314190A JP31419092A JPH06139841A JP H06139841 A JPH06139841 A JP H06139841A JP 4314190 A JP4314190 A JP 4314190A JP 31419092 A JP31419092 A JP 31419092A JP H06139841 A JPH06139841 A JP H06139841A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting wire
- wire rod
- bronze
- extrusion billet
- nb3sn
- Prior art date
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- Pending
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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
Landscapes
- Extrusion Of Metal (AREA)
- Metal Extraction Processes (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明の目的は、交流損失、特にヒステリシ
ス損失を大幅に、かつ効果的に減少させるＮｂ3 Ｓｎ超
電導線材を提供することにある。 【構成】 本発明のＮｂ3 Ｓｎ超電導線材は、Ｎｂコア
が、ＴａのＴｉの少なくとも１つを５ａｔ％以下の割合
で含み、Ｃｕ−Ｓｎのマトリックスが、ＺｎおよびＡｌ
の少なくとも１つを７ａｔ％以下の割合で含むようにし
た。
ス損失を大幅に、かつ効果的に減少させるＮｂ3 Ｓｎ超
電導線材を提供することにある。 【構成】 本発明のＮｂ3 Ｓｎ超電導線材は、Ｎｂコア
が、ＴａのＴｉの少なくとも１つを５ａｔ％以下の割合
で含み、Ｃｕ−Ｓｎのマトリックスが、ＺｎおよびＡｌ
の少なくとも１つを７ａｔ％以下の割合で含むようにし
た。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮｂ3 Ｓｎ超電導線材に
関し、特に、ＮｂコアにＴａあるいはＴｉを添加してリ
ボン状変形を防止し、Ｃｕ−Ｓｎブロンズマトリックス
にＺｎあるいはＡｌを添加してマトリックスの比抵抗を
増大することによって、交流損失、特にヒステリシス損
失を低減させたＮｂ3 Ｓｎ超電導線材に関する。
関し、特に、ＮｂコアにＴａあるいはＴｉを添加してリ
ボン状変形を防止し、Ｃｕ−Ｓｎブロンズマトリックス
にＺｎあるいはＡｌを添加してマトリックスの比抵抗を
増大することによって、交流損失、特にヒステリシス損
失を低減させたＮｂ3 Ｓｎ超電導線材に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、Ｃｕ−Ｓｎ合金を使用してＮｂ3
Ｓｎ超電導線材を形成するブロンズ法においては、線材
の臨界電流密度（Ｊｃ）を向上させるために、芯材とな
るＮｂにＴａ等を、Ｃｕ−Ｓｎブロンズマトリックスに
はＴｉ等を添加する方法が提案されている。
Ｓｎ超電導線材を形成するブロンズ法においては、線材
の臨界電流密度（Ｊｃ）を向上させるために、芯材とな
るＮｂにＴａ等を、Ｃｕ−Ｓｎブロンズマトリックスに
はＴｉ等を添加する方法が提案されている。
【０００３】また、最近ではパルス磁石に使用される大
容量導体において、超電導線材の交流損失を低減させる
ことが必要とされており、特に交流損失の主成分である
ヒステリシス損失を低減させるために、サブミクロンオ
ーダーで超極細化されたＮｂ3 Ｓｎフィラメントが超電
導線材に使用されている。
容量導体において、超電導線材の交流損失を低減させる
ことが必要とされており、特に交流損失の主成分である
ヒステリシス損失を低減させるために、サブミクロンオ
ーダーで超極細化されたＮｂ3 Ｓｎフィラメントが超電
導線材に使用されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来のＮｂ3
Ｓｎ超電導線材によると、純Ｎｂで形成されるコアが押
出，伸線する過程において、減少された線材の断面中に
リボン状変形して、その結果、Ｎｂ3 Ｓｎフィラメント
同志が結合するブリッジング現象を生じたり、Ｃｕ−Ｓ
ｎブロンズマトリックスのＳｎ濃度が大幅に減少して超
電導電子の浸み出し距離が長くなり、マトリックスの比
抵抗が減少して近接効果を生じることがあるため、電磁
気的にはフィラメント径が大きくなって、Ｎｂ3 Ｓｎフ
ィラメントを超極細化してもヒステリシス損失が減少せ
ず、２〜３μｍ以下では逆にヒステリシス損失が増加す
るという問題がある。従って、本発明の目的は、交流損
失、特にヒステリシス損失を大幅に、かつ効果的に減少
させるＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を提供することにある。
Ｓｎ超電導線材によると、純Ｎｂで形成されるコアが押
出，伸線する過程において、減少された線材の断面中に
リボン状変形して、その結果、Ｎｂ3 Ｓｎフィラメント
同志が結合するブリッジング現象を生じたり、Ｃｕ−Ｓ
ｎブロンズマトリックスのＳｎ濃度が大幅に減少して超
電導電子の浸み出し距離が長くなり、マトリックスの比
抵抗が減少して近接効果を生じることがあるため、電磁
気的にはフィラメント径が大きくなって、Ｎｂ3 Ｓｎフ
ィラメントを超極細化してもヒステリシス損失が減少せ
ず、２〜３μｍ以下では逆にヒステリシス損失が増加す
るという問題がある。従って、本発明の目的は、交流損
失、特にヒステリシス損失を大幅に、かつ効果的に減少
させるＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は交流損失、特に
ヒステリシス損失を大幅に、かつ効果的に減少させるた
め、Ｎｂコアが、ＴａおよびＴｉの少なくとも１つを合
計量で５ａｔ％以下の割合で含み、Ｃｕ−Ｓｎのマトリ
ックスが、ＺｎおよびＡｌの少なくとも１つを合計量で
７ａｔ％以下の割合で含むＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を提供
する。
ヒステリシス損失を大幅に、かつ効果的に減少させるた
め、Ｎｂコアが、ＴａおよびＴｉの少なくとも１つを合
計量で５ａｔ％以下の割合で含み、Ｃｕ−Ｓｎのマトリ
ックスが、ＺｎおよびＡｌの少なくとも１つを合計量で
７ａｔ％以下の割合で含むＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を提供
する。
【０００６】
【作用】本発明のＮｂ3 Ｓｎ超電導線材によると、Ｎｂ
コアにＴａあるいはＴｉ、そしてＣｕ−Ｓｎブロンズマ
トリックスにＺｎあるいはＡｌを添加することによって
Ｎｂ3 Ｓｎ生成後のマトリックスの比抵抗を増大させる
ことにより、ヒステリシス損失を低減させる。
コアにＴａあるいはＴｉ、そしてＣｕ−Ｓｎブロンズマ
トリックスにＺｎあるいはＡｌを添加することによって
Ｎｂ3 Ｓｎ生成後のマトリックスの比抵抗を増大させる
ことにより、ヒステリシス損失を低減させる。
【０００７】〔実施例１〕以下、本発明のＮｂ3 Ｓｎ超
電導線材を図面を基にして詳細に説明する。以下の説明
において原子％をａｔ％として示す。
電導線材を図面を基にして詳細に説明する。以下の説明
において原子％をａｔ％として示す。
【０００８】図１より図３は、本発明のＮｂ3 Ｓｎ超電
導線材を製造する段階を示す。図１で、外径２７．７m
m，内径１５．０mm，のＣｕ−５ａｔ％Ｓｎ−Ｘａ（Ｘ
ａ：Ｚｎ，Ａｌ）ブロンズ管１に、外径１４．７mmのＮ
ｂ−Ｘｂ（Ｘｂ：Ｔａ，Ｔｉ）合金棒２を挿入し、押出
用ビレットを作成する。
導線材を製造する段階を示す。図１で、外径２７．７m
m，内径１５．０mm，のＣｕ−５ａｔ％Ｓｎ−Ｘａ（Ｘ
ａ：Ｚｎ，Ａｌ）ブロンズ管１に、外径１４．７mmのＮ
ｂ−Ｘｂ（Ｘｂ：Ｔａ，Ｔｉ）合金棒２を挿入し、押出
用ビレットを作成する。
【０００９】この押出用ビレットの作成において、Ｎｂ
コアとブロンズマトリックスの組み合わせは、Ｎｂ／
−１ａｔ％Ｔａ／Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｉ−５ａｔ％Ｚｎ，
Ｎｂ−１ａｔ％Ｔａ／Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｎ−４ａｔ％
Ａｌ，Ｎｂ−０．５ａｔ％Ｔｉ／Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｎ
−５ａｔ％Ｚｎの実施例の３種類と、Ｎｂ／Ｃｕ−５ａ
ｔ％Ｓｎの比較例の１種類とした。
コアとブロンズマトリックスの組み合わせは、Ｎｂ／
−１ａｔ％Ｔａ／Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｉ−５ａｔ％Ｚｎ，
Ｎｂ−１ａｔ％Ｔａ／Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｎ−４ａｔ％
Ａｌ，Ｎｂ−０．５ａｔ％Ｔｉ／Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｎ
−５ａｔ％Ｚｎの実施例の３種類と、Ｎｂ／Ｃｕ−５ａ
ｔ％Ｓｎの比較例の１種類とした。
【００１０】このそれぞれの押出用ビレットを、温間中
において押出し加工することにより、外径１０mmに形成
し、更に、金型ダイスで引き抜くことによって対辺距離
が２．０mmの六角形状のモノフィラメント材をそれぞれ
形成する。このとき、前述の組み合わせ以外に７ａｔ％
以上の ＺｎあるいはＡｌを添加したモノフィラメント
材も作成したが、伸線加工中に割れを生じることが確認
された。
において押出し加工することにより、外径１０mmに形成
し、更に、金型ダイスで引き抜くことによって対辺距離
が２．０mmの六角形状のモノフィラメント材をそれぞれ
形成する。このとき、前述の組み合わせ以外に７ａｔ％
以上の ＺｎあるいはＡｌを添加したモノフィラメント
材も作成したが、伸線加工中に割れを生じることが確認
された。
【００１１】次に、図２に示すように、上記したモノフ
ィラメント材１０９本を、外径２７．０mm，内径２４．
０mmのＣｕ−５ａｔ％Ｓｎ管３に挿入し、押出用ビレッ
トを作成する。
ィラメント材１０９本を、外径２７．０mm，内径２４．
０mmのＣｕ−５ａｔ％Ｓｎ管３に挿入し、押出用ビレッ
トを作成する。
【００１２】この押出用ビレットを、温間中において押
出し加工することにより、外径１０mmに形成し、更に、
金型ダイスで引き抜くことによって、例えば、対辺距離
が１．４mmとなる六角形状のサブエレメント線材４を作
成する。このとき、５ａｔ％のＴａあるいはＴｉを添加
したサブエレメント線材も作成したが、フィラメントの
マルチプルネッキングが激しく、また断線が多発するこ
とが確認された。
出し加工することにより、外径１０mmに形成し、更に、
金型ダイスで引き抜くことによって、例えば、対辺距離
が１．４mmとなる六角形状のサブエレメント線材４を作
成する。このとき、５ａｔ％のＴａあるいはＴｉを添加
したサブエレメント線材も作成したが、フィラメントの
マルチプルネッキングが激しく、また断線が多発するこ
とが確認された。
【００１３】そして次に、図３に示すように、サブエレ
メント線材４の１６２本を、別に作成した対辺距離が１
３．０mmの六角形状のＴａバリア５によって周囲を包囲
されたＣｕ−５ａｔ％Ｓｎ／Ｔａ／Ｃｕの安定化材６の
周囲に配置し、更にこれらを外径２８．０mm，内径２
５．０mmのＣｕ−５ａｔ％Ｓｎブロンズ管７の中に挿入
し、押出用ビレットを作成する。
メント線材４の１６２本を、別に作成した対辺距離が１
３．０mmの六角形状のＴａバリア５によって周囲を包囲
されたＣｕ−５ａｔ％Ｓｎ／Ｔａ／Ｃｕの安定化材６の
周囲に配置し、更にこれらを外径２８．０mm，内径２
５．０mmのＣｕ−５ａｔ％Ｓｎブロンズ管７の中に挿入
し、押出用ビレットを作成する。
【００１４】尚、この安定化材６は、過電流が流れた時
の損失を低減させるために、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金等
の高抵抗層で分割しても良い。
の損失を低減させるために、例えば、Ｃｕ−Ｎｉ合金等
の高抵抗層で分割しても良い。
【００１５】この押出用ビレットを、冷間中において金
型ダイスで引き抜くことによって外径０．２８４mm，Ｎ
ｂフィラメント径約０．７μｍでツイストピッチ約３mm
となるように伸線加工し、更に、アルゴンあるいは真空
中雰囲気内において、６００℃で１００時間のＮｂ3 Ｓ
ｎ生成熱処理を施すことにより、超電導線材を生成す
る。
型ダイスで引き抜くことによって外径０．２８４mm，Ｎ
ｂフィラメント径約０．７μｍでツイストピッチ約３mm
となるように伸線加工し、更に、アルゴンあるいは真空
中雰囲気内において、６００℃で１００時間のＮｂ3 Ｓ
ｎ生成熱処理を施すことにより、超電導線材を生成す
る。
【００１６】このようにして生成した実施例および比較
例の４種類の超電導線材について、１Ｔにおける臨界電
流密度と±１Ｔ，１サイクル当たりのヒステリシス損失
についてを示した結果を表１に示す。
例の４種類の超電導線材について、１Ｔにおける臨界電
流密度と±１Ｔ，１サイクル当たりのヒステリシス損失
についてを示した結果を表１に示す。
【表１】
【００１７】表１の結果から、ＮｂコアにＴａ，Ｔｉ、
ブロンズマトリックスにＺｎ，Ａｌを添加することによ
り、臨界電流密度が１０〜２０％向上し、ヒステリシス
損失が１／５以下に低減していることがわかる。
ブロンズマトリックスにＺｎ，Ａｌを添加することによ
り、臨界電流密度が１０〜２０％向上し、ヒステリシス
損失が１／５以下に低減していることがわかる。
【００１８】本実施例では、ＮｂにＴａ，Ｔｉを添加す
ることにより、Ｎｂのみで形成されたコアに見られる押
出伸線時のリボン状変形が抑制されて、実質上のフィラ
メント間スペーシングが大きくなり、その結果、Ｎｂ3
Ｓｎ生成後のＮｂ3 Ｓｎフィラメント同志が結合するブ
リッジング現象が減少し、近接効果が抑制されてヒステ
リシス損失が低減される。
ることにより、Ｎｂのみで形成されたコアに見られる押
出伸線時のリボン状変形が抑制されて、実質上のフィラ
メント間スペーシングが大きくなり、その結果、Ｎｂ3
Ｓｎ生成後のＮｂ3 Ｓｎフィラメント同志が結合するブ
リッジング現象が減少し、近接効果が抑制されてヒステ
リシス損失が低減される。
【００１９】また、Ｎｂコアに添加されるＴａ，Ｔｉを
５ａｔ％以下とすることによって、加工硬化が抑制され
て加工性を向上させることができる。一方、ブロンズマ
トリックスに添加されるＺｎ，Ａｌを７ａｔ％以下とす
ることによって、ブロンズに生じる割れを抑制し、加工
性が損なわれることを防止できる。
５ａｔ％以下とすることによって、加工硬化が抑制され
て加工性を向上させることができる。一方、ブロンズマ
トリックスに添加されるＺｎ，Ａｌを７ａｔ％以下とす
ることによって、ブロンズに生じる割れを抑制し、加工
性が損なわれることを防止できる。
【００２０】そして、ＮｂコアにＴａおよびＴｉ、ブロ
ンズマトリックスにＺｎおよびＡｌの双方を添加する場
合においても、上記の数値に基づいて添加することによ
って、機械的に安定したＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を形成す
ることができ、このＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を撚り合わせ
ることによって大電流容量化することも可能となる。
尚、本発明においては、Ｎｂフィラメント径は、ヒステ
リシス損失との関係から１μｍ以下とすることが望まし
い。
ンズマトリックスにＺｎおよびＡｌの双方を添加する場
合においても、上記の数値に基づいて添加することによ
って、機械的に安定したＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を形成す
ることができ、このＮｂ3 Ｓｎ超電導線材を撚り合わせ
ることによって大電流容量化することも可能となる。
尚、本発明においては、Ｎｂフィラメント径は、ヒステ
リシス損失との関係から１μｍ以下とすることが望まし
い。
【００２１】これらの結果から、ブロンズマトリックス
にＺｎ，Ａｌを添加すると、Ｎｂ3Ｓｎ生成後のマトリ
ックスが、残存したＺｎ，Ａｌによって高電気抵抗化さ
れることにより、ヒステリシス損失の低減が成されるも
のと思われる。
にＺｎ，Ａｌを添加すると、Ｎｂ3Ｓｎ生成後のマトリ
ックスが、残存したＺｎ，Ａｌによって高電気抵抗化さ
れることにより、ヒステリシス損失の低減が成されるも
のと思われる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明した通り、本発明のＮｂ3 Ｓｎ
超電導線材によると、Ｎｂコアが、ＴａのＴｉの少なく
とも１つを５ａｔ％以下の割合で含み、Ｃｕ−Ｓｎのマ
トリックスが、ＺｎおよびＡｌの少なくとも１つを７ａ
ｔ％以下の割合で含むようにしたため、交流損失、特に
ヒステリシス損失を大幅に、かつ効果的に減少させるこ
とができる。
超電導線材によると、Ｎｂコアが、ＴａのＴｉの少なく
とも１つを５ａｔ％以下の割合で含み、Ｃｕ−Ｓｎのマ
トリックスが、ＺｎおよびＡｌの少なくとも１つを７ａ
ｔ％以下の割合で含むようにしたため、交流損失、特に
ヒステリシス損失を大幅に、かつ効果的に減少させるこ
とができる。
【図１】本発明のＮｂ3 Ｓｎ超電導線材のモノフィラメ
ントの断面図である。
ントの断面図である。
【図２】本発明のＮｂ3 Ｓｎ超電導線材のサブエレメン
トの断面図である。
トの断面図である。
【図３】本発明のＮｂ3 Ｓｎ超電導線材の断面図であ
る。
る。
１ Ｃｕ−Ｓｎ−Ｘａ（Ｘａ：Ｚｎ，Ａｌ）ブロンズ
管 ２ Ｎｂ−Ｘｂ（Ｘｂ：Ｔａ，Ｔｉ）合金棒 ３ Ｃｕ−Ｓｎブロンズ管 ４ サブエレメント線材 ５ Ｔａバリア ６ 安定化材 ７ Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｎブロンズ管
管 ２ Ｎｂ−Ｘｂ（Ｘｂ：Ｔａ，Ｔｉ）合金棒 ３ Ｃｕ−Ｓｎブロンズ管 ４ サブエレメント線材 ５ Ｔａバリア ６ 安定化材 ７ Ｃｕ−５ａｔ％Ｓｎブロンズ管
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｃｕ−Ｓｎのマトリックス材中に複数の
Ｎｂコアを埋入し、所定の加工によりＮｂ3 Ｓｎ超電導
線材層を形成した超電導線材において、 前記Ｎｂコアは、ＴａおよびＴｉの少なくとも１つを合
計量で５ａｔ％以下の割合で含み、 前記Ｃｕ−Ｓｎの
マトリックスは、ＺｎおよびＡｌの少なくとも１つを合
計量で７ａｔ％以下の割合で含むことを特徴とするＮｂ
3 Ｓｎ超電導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314190A JPH06139841A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4314190A JPH06139841A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06139841A true JPH06139841A (ja) | 1994-05-20 |
Family
ID=18050347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4314190A Pending JPH06139841A (ja) | 1992-10-29 | 1992-10-29 | Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06139841A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120190555A1 (en) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | Hitachi Cable, Ltd. | Construction of superconducting multi-core billet and method for manufacturing superconducting multi-core wires |
-
1992
- 1992-10-29 JP JP4314190A patent/JPH06139841A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120190555A1 (en) * | 2011-01-20 | 2012-07-26 | Hitachi Cable, Ltd. | Construction of superconducting multi-core billet and method for manufacturing superconducting multi-core wires |
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