JPH06183730A - 酸化物超電導バルク材料の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導バルク材料の製造方法Info
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- JPH06183730A JPH06183730A JP5213636A JP21363693A JPH06183730A JP H06183730 A JPH06183730 A JP H06183730A JP 5213636 A JP5213636 A JP 5213636A JP 21363693 A JP21363693 A JP 21363693A JP H06183730 A JPH06183730 A JP H06183730A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｙを含む希土類元素と、Ｂａ，Ｃｕ元素とを
含む溶融体を急冷して所定形状に凝固し、この成形体を
半溶融状態にした後、徐冷することにより、機械的強度
および磁場中で高い臨界電流密度を示す酸化物超電導バ
ルク材の製造方法を提供する。 【構成】 Ｙを含む希土類元素（ＲＥ）と、Ｂａ，Ｃｕ
元素とを含む溶融体を急冷して所定形状に凝固し、この
成形体を１０００℃〜１３５０℃に加熱して半溶融状態
にした後２００℃／hr以下の冷却速度で徐冷し、ＲＥ，
Ｂａ，Ｃｕの酸化物超電導体の組織ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-y 相中に直径２０ミクロン以下のＲＥ2ＢａＣｕＯ5
相が微細分散した組織を有する酸化物超電導体バルク材
料を得る。 【効果】 臨界電流密度が高く、かつ高磁場においても
臨界電流密度の低下が僅かな酸化物超電導バルク材料が
製造可能となった。
含む溶融体を急冷して所定形状に凝固し、この成形体を
半溶融状態にした後、徐冷することにより、機械的強度
および磁場中で高い臨界電流密度を示す酸化物超電導バ
ルク材の製造方法を提供する。 【構成】 Ｙを含む希土類元素（ＲＥ）と、Ｂａ，Ｃｕ
元素とを含む溶融体を急冷して所定形状に凝固し、この
成形体を１０００℃〜１３５０℃に加熱して半溶融状態
にした後２００℃／hr以下の冷却速度で徐冷し、ＲＥ，
Ｂａ，Ｃｕの酸化物超電導体の組織ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-y 相中に直径２０ミクロン以下のＲＥ2ＢａＣｕＯ5
相が微細分散した組織を有する酸化物超電導体バルク材
料を得る。 【効果】 臨界電流密度が高く、かつ高磁場においても
臨界電流密度の低下が僅かな酸化物超電導バルク材料が
製造可能となった。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、高い磁場中において高
い臨界電流密度が得られる酸化物超電導体バルク材の製
造方法に関し、特に高温での半溶融状態すなわち固液共
存領域からの徐冷工程を利用して超電導相を得る技術に
関する。
い臨界電流密度が得られる酸化物超電導体バルク材の製
造方法に関し、特に高温での半溶融状態すなわち固液共
存領域からの徐冷工程を利用して超電導相を得る技術に
関する。
【０００２】
【従来の技術】酸化物超電導体バルク材の実用化への取
り組みは、現在のところ焼結法（固相反応法）が中心で
ある（文献： Jap. J. Appl. Phys. Vol.26, No.5, 198
7,pp.L624-L626)。これは、始めに酸化物超電導体の原
料粉（ＲＥすなわちＹを含む希土類元素・Ｂａ・Ｃｕの
酸化物または炭酸化物）をＲＥ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：
３近傍の組成比に混合し、仮焼してＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-y の構造を持つ仮焼粉を作り、これを成形し、焼結す
ることによってバルク材を得ようとするものである。こ
の焼結法の応用例としては、仮焼粉を金属被覆材等に詰
めることによって線材化する研究(Jap. J. Appl. Phys.
Vol.26, No.5, 1987,pp. L865-L866)等がある。また、
板状に成形して焼結してシールド材とする試み等があ
る。しかし、これらの試みは、焼結法による超電導体の
呈する臨界電流密度が低いため、実用レベルには至って
いない。
り組みは、現在のところ焼結法（固相反応法）が中心で
ある（文献： Jap. J. Appl. Phys. Vol.26, No.5, 198
7,pp.L624-L626)。これは、始めに酸化物超電導体の原
料粉（ＲＥすなわちＹを含む希土類元素・Ｂａ・Ｃｕの
酸化物または炭酸化物）をＲＥ：Ｂａ：Ｃｕ＝１：２：
３近傍の組成比に混合し、仮焼してＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ
7-y の構造を持つ仮焼粉を作り、これを成形し、焼結す
ることによってバルク材を得ようとするものである。こ
の焼結法の応用例としては、仮焼粉を金属被覆材等に詰
めることによって線材化する研究(Jap. J. Appl. Phys.
Vol.26, No.5, 1987,pp. L865-L866)等がある。また、
板状に成形して焼結してシールド材とする試み等があ
る。しかし、これらの試みは、焼結法による超電導体の
呈する臨界電流密度が低いため、実用レベルには至って
いない。
【０００３】なお、焼結法（固相反応法）以外の酸化物
超電導体の製造方法としての溶融法すなわち原料を高温
に加熱溶融して徐冷する工程による方法は、バルク材の
製造には使用されていず、単結晶育成に使用されている
が、このとき原料粉にはＣｕまたは（Ｃｕ，Ｂａ）がか
なり過剰にフラックスとして加えられており、白金また
はアルミナの坩堝で成長させるのが一般的である（Jap.
J. Appl. Phys. Vol.26, No.5, 1987, pp. L851-L853,
等）。
超電導体の製造方法としての溶融法すなわち原料を高温
に加熱溶融して徐冷する工程による方法は、バルク材の
製造には使用されていず、単結晶育成に使用されている
が、このとき原料粉にはＣｕまたは（Ｃｕ，Ｂａ）がか
なり過剰にフラックスとして加えられており、白金また
はアルミナの坩堝で成長させるのが一般的である（Jap.
J. Appl. Phys. Vol.26, No.5, 1987, pp. L851-L853,
等）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】焼結法等による酸化物
超電導体バルク材は、現在のところ、（温度Ｔ＝７７
Ｋ、外部磁場Ｈｅ＝０テスラ）の条件下で数千Ａ／cm2
程度の臨界電流密度（Ｊｃ）しか得られていず、実用化
には至っていない。実用化には、（Ｔ＝７７Ｋ、Ｈｅ＝
数テスラ）の条件下でＪｃは１０4 Ａ／cm2 程度までの
向上が必要である。本発明は、従来の焼結法（固相反応
法）による酸化物超電導体バルク材の製造とは異なり、
より高温の固液共存領域からの徐冷工程において超電導
相（ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 相、以下、適宜「１２３
相」と略称する。）を形成せしめる「溶融法」を採用し
て高い磁場中における臨界電流密度（Ｊｃ）特性の向上
を図り、実用可能な酸化物超電導体バルク材を提供する
ことを目的としている。
超電導体バルク材は、現在のところ、（温度Ｔ＝７７
Ｋ、外部磁場Ｈｅ＝０テスラ）の条件下で数千Ａ／cm2
程度の臨界電流密度（Ｊｃ）しか得られていず、実用化
には至っていない。実用化には、（Ｔ＝７７Ｋ、Ｈｅ＝
数テスラ）の条件下でＪｃは１０4 Ａ／cm2 程度までの
向上が必要である。本発明は、従来の焼結法（固相反応
法）による酸化物超電導体バルク材の製造とは異なり、
より高温の固液共存領域からの徐冷工程において超電導
相（ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 相、以下、適宜「１２３
相」と略称する。）を形成せしめる「溶融法」を採用し
て高い磁場中における臨界電流密度（Ｊｃ）特性の向上
を図り、実用可能な酸化物超電導体バルク材を提供する
ことを目的としている。
【０００５】上記目的において本発明が克服すべき主な
課題は、 １）零磁場および磁場における臨界電流密度の向上、 ２）線・コイル・板等の形状のバルク材への成形性の向
上、 ３）機械的強度の向上、 等がある。すなわち、従来の焼結法で得られる超電導体
では、結晶粒径が数μｍから数百μｍであるため、その
内部には多数の粒界が存在し、これらの粒界は超電導的
には弱点となり、粒内では大きな超電導に基づく電流
（臨界電流密度Ｊｃが指標となる）は粒界で制限され減
少し、特に磁場（たとえばＨｅ＝１テスラ程度）におい
ては数１０Ａ／cm2 と極端に低下する。また、焼結法で
得られる超電導体は、焼結後の加工がきわめて困難であ
り、その超電導体同士の接合もきわめて困難である。さ
らに、焼結体は周知のように、本来的に脆いという欠点
がある。
課題は、 １）零磁場および磁場における臨界電流密度の向上、 ２）線・コイル・板等の形状のバルク材への成形性の向
上、 ３）機械的強度の向上、 等がある。すなわち、従来の焼結法で得られる超電導体
では、結晶粒径が数μｍから数百μｍであるため、その
内部には多数の粒界が存在し、これらの粒界は超電導的
には弱点となり、粒内では大きな超電導に基づく電流
（臨界電流密度Ｊｃが指標となる）は粒界で制限され減
少し、特に磁場（たとえばＨｅ＝１テスラ程度）におい
ては数１０Ａ／cm2 と極端に低下する。また、焼結法で
得られる超電導体は、焼結後の加工がきわめて困難であ
り、その超電導体同士の接合もきわめて困難である。さ
らに、焼結体は周知のように、本来的に脆いという欠点
がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 相（１２３相）
中に直径２０μｍ以下のＲＥ2 ＢａＣｕＯ5 相（以下、
適宜「２１１相」と略称する。）が分散した組織（図１
（ａ）参照）を超電導材料に利用することを骨子とし、
具体的には、上記組織に基づく高品位の酸化物超電導体
バルク材（以下、「高品位酸化物超電導体バルク材」と
いう）および該バルク材製造に適した前駆組織を有する
中間体（以下、「中間体」という）に基づき、該バルク
材の一の製造方法（第一発明）、および該バルク材の他
の製造方法（第二発明）を提供するものである。これら
の前記高品位酸化物超電導体バルク材、中間材、および
本発明の方法の内容（構成）を以下に若干説明する。
に、本発明は、ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 相（１２３相）
中に直径２０μｍ以下のＲＥ2 ＢａＣｕＯ5 相（以下、
適宜「２１１相」と略称する。）が分散した組織（図１
（ａ）参照）を超電導材料に利用することを骨子とし、
具体的には、上記組織に基づく高品位の酸化物超電導体
バルク材（以下、「高品位酸化物超電導体バルク材」と
いう）および該バルク材製造に適した前駆組織を有する
中間体（以下、「中間体」という）に基づき、該バルク
材の一の製造方法（第一発明）、および該バルク材の他
の製造方法（第二発明）を提供するものである。これら
の前記高品位酸化物超電導体バルク材、中間材、および
本発明の方法の内容（構成）を以下に若干説明する。
【０００７】前記高品位酸化物超電導体バルク材は、Ｒ
ＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 型酸化物超電導体において、１２
３相中に直径２０μｍ以下の２１１相が分散した組織を
有することを特徴とする磁場中で高い臨界電流密度を示
す酸化物超電導体バルク材である。ここで、「ＲＥ」と
は希土類元素を示すがＹ（イットリウム）をも含むもの
とし、２１１相の「直径」とは２１１相粒子の最大外径
をいい、「バルク材」とは厚さもしくは直径がおおむね
１mm以上である材料をいうものとする。この高品位酸化
物超電導体バルク材の組織は、図１（ａ）に示すよう
に、微細な２１１相粒子を内包する結晶粒径が数mm以上
の大きな１２３相粒子から構成され、この１２３相粒子
は図１（ｂ）から知られるように、１２３相の双晶のパ
ターンを示す方位の揃った単結晶的な構造を示す。この
ように結晶粒が従来材に比してはるかに大きく、Ｊｃ
（臨界電流密度）を低下させる粒界が少ないことが特徴
であり、零磁場および磁場中で高いＪｃを呈する。ま
た、超電導相（１２３相）中に存在することが認められ
る２１１相の粒子は、超電導相の粒界・クラック・異相
（超電導相の内部に存在するＣｕＯ相等の２１１相以外
の第二相をいう）の少ないバルク材を得るためにある程
度必要で、微細に分布していることが望ましい。
ＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 型酸化物超電導体において、１２
３相中に直径２０μｍ以下の２１１相が分散した組織を
有することを特徴とする磁場中で高い臨界電流密度を示
す酸化物超電導体バルク材である。ここで、「ＲＥ」と
は希土類元素を示すがＹ（イットリウム）をも含むもの
とし、２１１相の「直径」とは２１１相粒子の最大外径
をいい、「バルク材」とは厚さもしくは直径がおおむね
１mm以上である材料をいうものとする。この高品位酸化
物超電導体バルク材の組織は、図１（ａ）に示すよう
に、微細な２１１相粒子を内包する結晶粒径が数mm以上
の大きな１２３相粒子から構成され、この１２３相粒子
は図１（ｂ）から知られるように、１２３相の双晶のパ
ターンを示す方位の揃った単結晶的な構造を示す。この
ように結晶粒が従来材に比してはるかに大きく、Ｊｃ
（臨界電流密度）を低下させる粒界が少ないことが特徴
であり、零磁場および磁場中で高いＪｃを呈する。ま
た、超電導相（１２３相）中に存在することが認められ
る２１１相の粒子は、超電導相の粒界・クラック・異相
（超電導相の内部に存在するＣｕＯ相等の２１１相以外
の第二相をいう）の少ないバルク材を得るためにある程
度必要で、微細に分布していることが望ましい。
【０００８】前記中間体は高品位酸化物超電導体に相当
する化学組成を有し、ＢａＣｕＯ2相中に直径５０μｍ
以下のＲＥ2 Ｏ3 相が分散した組織を有することを特徴
とする酸化物超電導体の中間体である。ここで、ＲＥ2
Ｏ3 相の「直径」とはＲＥ2Ｏ3 相粒子の最大外径をい
うものとする。
する化学組成を有し、ＢａＣｕＯ2相中に直径５０μｍ
以下のＲＥ2 Ｏ3 相が分散した組織を有することを特徴
とする酸化物超電導体の中間体である。ここで、ＲＥ2
Ｏ3 相の「直径」とはＲＥ2Ｏ3 相粒子の最大外径をい
うものとする。
【０００９】前記中間体は、２１１相の微細分散を含有
する１２３相からなるＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ化合物を形
成するべき組成で配合した原料（ＲＥ酸化物、Ｂａ酸化
物、Ｃｕ酸化物等）を一旦溶融してから急冷・凝固せし
めて得られるもので、その組織は、図１（ｃ）に示され
るもので、ここに見られるようなＲＥ2 Ｏ3 の微細分散
粒子がこの中間体の再溶融処理（１０００℃〜１３５０
℃への加熱）によって、最終目的物たる前記高品位酸化
物超電導体バルク材を成立せしめる２１１相微細粒子の
生成サイトとなるのである。
する１２３相からなるＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ化合物を形
成するべき組成で配合した原料（ＲＥ酸化物、Ｂａ酸化
物、Ｃｕ酸化物等）を一旦溶融してから急冷・凝固せし
めて得られるもので、その組織は、図１（ｃ）に示され
るもので、ここに見られるようなＲＥ2 Ｏ3 の微細分散
粒子がこの中間体の再溶融処理（１０００℃〜１３５０
℃への加熱）によって、最終目的物たる前記高品位酸化
物超電導体バルク材を成立せしめる２１１相微細粒子の
生成サイトとなるのである。
【００１０】第一発明は、前記高品位酸化物超電導体
（２１１相の微細分散を含有する１２３相からなる超電
導体）を形成すべき化学組成の出発原材料を調製し、こ
の出発原材料を昇温して溶融し、この溶融体を急冷して
所定形状（例えば板状、線状）に凝固成形し、この成形
体を１０００℃から１３５０℃の温度範囲に属する温度
に昇温して半溶融し、この半溶融体を２００℃／hr以下
の冷却速度で徐冷して包晶反応によって１２３相を析出
することを特徴とする磁場中で高い臨界電流密度を示す
酸化物超電導体バルク材の製造方法である。
（２１１相の微細分散を含有する１２３相からなる超電
導体）を形成すべき化学組成の出発原材料を調製し、こ
の出発原材料を昇温して溶融し、この溶融体を急冷して
所定形状（例えば板状、線状）に凝固成形し、この成形
体を１０００℃から１３５０℃の温度範囲に属する温度
に昇温して半溶融し、この半溶融体を２００℃／hr以下
の冷却速度で徐冷して包晶反応によって１２３相を析出
することを特徴とする磁場中で高い臨界電流密度を示す
酸化物超電導体バルク材の製造方法である。
【００１１】第二の発明は、ＲＥ2 Ｏ3 の粉体とＢａ−
Ｃｕ酸化物の粉体とを前記高品位酸化物超電導体を形成
すべき化学組成に混合し、この混合粉を所定形状に成形
し、この成形体を１０００℃から１３５０℃までの温度
範囲に属する温度に昇温して半溶融し、この半溶融体を
２００℃／hr以下の冷却速度で徐冷して包晶反応によっ
て１２３相を析出形成することを特徴とする、磁場中で
高い臨界電流密度を示す酸化物超電導バルク材の製造方
法である。
Ｃｕ酸化物の粉体とを前記高品位酸化物超電導体を形成
すべき化学組成に混合し、この混合粉を所定形状に成形
し、この成形体を１０００℃から１３５０℃までの温度
範囲に属する温度に昇温して半溶融し、この半溶融体を
２００℃／hr以下の冷却速度で徐冷して包晶反応によっ
て１２３相を析出形成することを特徴とする、磁場中で
高い臨界電流密度を示す酸化物超電導バルク材の製造方
法である。
【００１２】本発明者らは熱処理前の成形体の状態とし
て以下の三つのものについて調べた。 １．ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 相粉末の成形体 ２．ＲＥ2 ＢａＣｕＯ5 相とＢａＣｕ酸化物との混合粉 ３．ＲＥ2 Ｏ3 とＢａＣｕ酸化物との混合粉 その結果ＲＥ2 Ｏ3 とＢａＣｕ酸化物との混合粉を成形
体として用いた場合に、微細な２１１相が均一に分布し
た超電導相が得られた。また、得られた超電導相は、一
つの粒径が数ミリと大きくかつ割れも少なく超電導的に
ｗｅａｋ−ｌｉｎｋの少ない超電導体が得られた。
て以下の三つのものについて調べた。 １．ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 相粉末の成形体 ２．ＲＥ2 ＢａＣｕＯ5 相とＢａＣｕ酸化物との混合粉 ３．ＲＥ2 Ｏ3 とＢａＣｕ酸化物との混合粉 その結果ＲＥ2 Ｏ3 とＢａＣｕ酸化物との混合粉を成形
体として用いた場合に、微細な２１１相が均一に分布し
た超電導相が得られた。また、得られた超電導相は、一
つの粒径が数ミリと大きくかつ割れも少なく超電導的に
ｗｅａｋ−ｌｉｎｋの少ない超電導体が得られた。
【００１３】これらの原因はＲＥ2 Ｏ3 と液相（ＢａＣ
ｕ酸化物）が反応して２１１相が成長する際に、細さ１
ミクロン程度の針状２１１の繊維が材料中にできるため
であることが分かった。
ｕ酸化物）が反応して２１１相が成長する際に、細さ１
ミクロン程度の針状２１１の繊維が材料中にできるため
であることが分かった。
【００１４】
【作用】１２３相は約９７０℃以上の高温では不安定で
あり、２１１相と液相（Ｌ：ＢａＣｕ酸化物）とに分解
溶融する。さらに約１２５０℃以上では２１１相も分解
しＲＥ2 Ｏ3 と液相になる。しかしながら、高温加熱時
の成形体はこれら半溶融状態で繊維状２１１が液相を吸
収するため、成形体の形はほぼ保たれる。この半溶融状
態の成形体を徐冷すると２１１相とＬ相との包晶反応に
より１２３相ができる。このときできる組織は細かい２
１１相を含む数ミリの単結晶の集合体となる。本発明に
よって製造した材料は、このためＪｃの妨げとなる大傾
角粒界が極めて少なく磁場なしで高いＪｃが得られるの
はもちろんのこと、高磁場中でも従来の方法と比較して
３桁高いＪｃが得られる。また、この製造方法では一旦
１０００℃〜１３５０℃で半溶融状態にあるが高温加熱
時において、適当な粘性があるため任意の形状に加工が
容易にできる。また、材料どうしの接合も接触させてお
くだけで容易に可能となる。
あり、２１１相と液相（Ｌ：ＢａＣｕ酸化物）とに分解
溶融する。さらに約１２５０℃以上では２１１相も分解
しＲＥ2 Ｏ3 と液相になる。しかしながら、高温加熱時
の成形体はこれら半溶融状態で繊維状２１１が液相を吸
収するため、成形体の形はほぼ保たれる。この半溶融状
態の成形体を徐冷すると２１１相とＬ相との包晶反応に
より１２３相ができる。このときできる組織は細かい２
１１相を含む数ミリの単結晶の集合体となる。本発明に
よって製造した材料は、このためＪｃの妨げとなる大傾
角粒界が極めて少なく磁場なしで高いＪｃが得られるの
はもちろんのこと、高磁場中でも従来の方法と比較して
３桁高いＪｃが得られる。また、この製造方法では一旦
１０００℃〜１３５０℃で半溶融状態にあるが高温加熱
時において、適当な粘性があるため任意の形状に加工が
容易にできる。また、材料どうしの接合も接触させてお
くだけで容易に可能となる。
【００１５】成形体の加熱温度の限定理由は、１０００
℃以下では部分溶融はするが量的に少なく上記の効果が
得られない、また１３５０℃以上では成形体の原型をと
どめないことから定めた。また、これらの温度はＲＥ元
素の種類や加熱時の雰囲気に仕込組成によって多少変化
しイオン半径の大きいＲＥ元素ほどまた雰囲気の酸素分
圧が大きいほどまたＲＥ過剰なほど高温側にずれる傾向
がある。
℃以下では部分溶融はするが量的に少なく上記の効果が
得られない、また１３５０℃以上では成形体の原型をと
どめないことから定めた。また、これらの温度はＲＥ元
素の種類や加熱時の雰囲気に仕込組成によって多少変化
しイオン半径の大きいＲＥ元素ほどまた雰囲気の酸素分
圧が大きいほどまたＲＥ過剰なほど高温側にずれる傾向
がある。
【００１６】徐冷速度の限定理由は、２００℃／hr以上
であると１２３相の粒が充分成長しないため、粒界が多
くなりＪｃを低下させてしまうためである。このような
熱処理によって、超電導相の中には細かな２１１相が含
まれているため組織が細かく機械的強度も改善される。
であると１２３相の粒が充分成長しないため、粒界が多
くなりＪｃを低下させてしまうためである。このような
熱処理によって、超電導相の中には細かな２１１相が含
まれているため組織が細かく機械的強度も改善される。
【００１７】
【実施例】上述した第一発明の方法により実施した酸化
物超電導体バルク材の製造例を次に述べる。成形体とし
て、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の粉末を溶融しハンマークエ
ンチして得られた、厚さ１mm、幅１０mm、長さ２０mmの
物を用意した。この材料の組織観察を行った結果を図１
（Ｃ）に示す。この組織はＢａＣｕ酸化物中に５０μｍ
以下のＹ2 Ｏ3 が分散した組織であった。これを白金の
網の上に乗せ、酸素気流中で次のような熱処理を行っ
た。１２００℃で１時間保持した後−３０℃／hrで９０
０℃まで降温し、室温までは−１００℃／hrで降温し
た。得られた材料を切り出し、超電導特性を測定したと
ころ以下のような結果が得られた。
物超電導体バルク材の製造例を次に述べる。成形体とし
て、ＹＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y の粉末を溶融しハンマークエ
ンチして得られた、厚さ１mm、幅１０mm、長さ２０mmの
物を用意した。この材料の組織観察を行った結果を図１
（Ｃ）に示す。この組織はＢａＣｕ酸化物中に５０μｍ
以下のＹ2 Ｏ3 が分散した組織であった。これを白金の
網の上に乗せ、酸素気流中で次のような熱処理を行っ
た。１２００℃で１時間保持した後−３０℃／hrで９０
０℃まで降温し、室温までは−１００℃／hrで降温し
た。得られた材料を切り出し、超電導特性を測定したと
ころ以下のような結果が得られた。
【００１８】臨界温度（Ｔｃ）：９３Ｋでシャープな超
電導遷移を示した。 臨界電流密度（Ｊｃ）：図２，図３はそれぞれ７７Ｋ，
４．２Ｋでの四端子法による輸送臨界電流密度を示す
（ただし四端子法には、電流端子の発熱によりＪｃを過
小評価するおそれがある）。また図４は別のサンプルに
ついて磁化測定から求めた臨界電流密度で、四端子法に
よる値を上回っていることが確認できた。このように、
本製造方法は、従来の製造方法と比較して極めて高品位
の超電導材料を製造できることが分かった。
電導遷移を示した。 臨界電流密度（Ｊｃ）：図２，図３はそれぞれ７７Ｋ，
４．２Ｋでの四端子法による輸送臨界電流密度を示す
（ただし四端子法には、電流端子の発熱によりＪｃを過
小評価するおそれがある）。また図４は別のサンプルに
ついて磁化測定から求めた臨界電流密度で、四端子法に
よる値を上回っていることが確認できた。このように、
本製造方法は、従来の製造方法と比較して極めて高品位
の超電導材料を製造できることが分かった。
【００１９】また、曲げた白金の網の上に成形体を置い
て同様に実験したところ、網の形とほぼ等しい超電導材
料ができ形状付与が容易であることが分かった。さら
に、二つの成形体の一部を重ねて同様に実験したとこ
ろ、接合部での超電導特性は殆ど変化せず、極めて接合
性がよいことも分かった。
て同様に実験したところ、網の形とほぼ等しい超電導材
料ができ形状付与が容易であることが分かった。さら
に、二つの成形体の一部を重ねて同様に実験したとこ
ろ、接合部での超電導特性は殆ど変化せず、極めて接合
性がよいことも分かった。
【００２０】機械的特性については、組織観察の結果か
ら材料中には、１ミクロン程度の２１１相が多くあり組
織が細かいため正方晶から斜方晶への相転移による歪を
双晶をつくらずに緩和していることが分かった。このこ
とから機械的靭性が改善されているものと思われる。
ら材料中には、１ミクロン程度の２１１相が多くあり組
織が細かいため正方晶から斜方晶への相転移による歪を
双晶をつくらずに緩和していることが分かった。このこ
とから機械的靭性が改善されているものと思われる。
【００２１】
【発明の効果】以上詳述したごとく、本発明はこれまで
不可能であった高品位の酸化物バルク超電導材料の製造
を可能とするもので、しかも成形品として各種分野での
応用が可能であり、極めて工業的効果が大きい。具体例
としては、 １）超電導線材 この製造方法により、線状の成形体から高いＪｃの線材
ができ、接続も容易であるため長距離の送電線としても
使用可能である。 ２）超電導コイル 渦巻状の成形体を何重かに重ね接合部で接触させて処理
するだけで高品位のマグネットができる。 ３）超電導磁気シールド材 板状の成形体を任意の形状の型にのせて熱処理するだけ
で、任意の形の超電導体ができるため磁束漏れの少な
い、高品位の磁気シールド材ができる。等が挙げられ
る。
不可能であった高品位の酸化物バルク超電導材料の製造
を可能とするもので、しかも成形品として各種分野での
応用が可能であり、極めて工業的効果が大きい。具体例
としては、 １）超電導線材 この製造方法により、線状の成形体から高いＪｃの線材
ができ、接続も容易であるため長距離の送電線としても
使用可能である。 ２）超電導コイル 渦巻状の成形体を何重かに重ね接合部で接触させて処理
するだけで高品位のマグネットができる。 ３）超電導磁気シールド材 板状の成形体を任意の形状の型にのせて熱処理するだけ
で、任意の形の超電導体ができるため磁束漏れの少な
い、高品位の磁気シールド材ができる。等が挙げられ
る。
【図１】本発明に係る超電導材料の組織を示す顕微鏡写
真で、（ａ）は超電導バルク材の組織、（ｂ）は超電導
バルク材の双晶、（ｃ）は超電導バルク材の中間物質の
組織を夫々示す。
真で、（ａ）は超電導バルク材の組織、（ｂ）は超電導
バルク材の双晶、（ｃ）は超電導バルク材の中間物質の
組織を夫々示す。
【図２】液体窒素温度７７Ｋでの臨界電流密度の磁場依
存性を示すものである。
存性を示すものである。
【図３】液体ヘリウム温度４．２ＫでのＪｃの磁場依存
性を示す線図である。
性を示す線図である。
【図４】７７Ｋでの磁化特性から求めた臨界電流密度の
磁場依存性を示す。
磁場依存性を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 // Ｈ０１Ｂ 12/00 ＺＡＡ 7244−5Ｇ (72)発明者 松田 昭一 神奈川県川崎市中原区井田1618番地 新日 本製鐵株式会社第１技術研究所内
Claims (2)
- 【請求項１】 ＲＥＢａ2 Ｃｕ3 Ｏ7-y 型酸化物超電導
体を形成すべき化学組成の出発原料を調整し、この出発
原料を昇温して溶融し、この溶融体を急冷して所定形状
に凝固成形し、この成形体を１０００℃から１３５０℃
までの温度範囲に属する温度に昇温して半溶融し、この
半溶融体を２００℃／hr以下の冷却速度で徐冷して包晶
反応によって１２３相を析出形成することを特徴とする
磁場中で高い臨界電流密度を示す酸化物超電導バルク材
料の製造方法。ここでＲＥは、Ｙ（イットリウム）また
は希土類元素をいう。 - 【請求項２】 ＲＥ2 Ｏ3 の粉体とＢａ−Ｃｕ酸化物の
混合体を１０００℃から１３５０℃までの温度範囲に属
する温度に昇温して半溶融し、この半溶融体を２００℃
／hr以下の冷却速度で徐冷して包晶反応によって１２３
相を析出形成することを特徴とする磁場中で高い臨界電
流密度を示す酸化物超電導バルク材料の製造方法。ここ
でＲＥは、Ｙ（イットリウム）または希土類元素をい
う。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5213636A JPH0816014B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 酸化物超電導バルク材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5213636A JPH0816014B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 酸化物超電導バルク材料の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63261607A Division JPH02153803A (ja) | 1988-06-06 | 1988-10-19 | 酸化物超電導バルク材料およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06183730A true JPH06183730A (ja) | 1994-07-05 |
| JPH0816014B2 JPH0816014B2 (ja) | 1996-02-21 |
Family
ID=16642439
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5213636A Expired - Lifetime JPH0816014B2 (ja) | 1993-08-30 | 1993-08-30 | 酸化物超電導バルク材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0816014B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6472905A (en) * | 1987-06-12 | 1989-03-17 | American Telephone & Telegraph | Production of superconductor and device and system comprising same |
-
1993
- 1993-08-30 JP JP5213636A patent/JPH0816014B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6472905A (en) * | 1987-06-12 | 1989-03-17 | American Telephone & Telegraph | Production of superconductor and device and system comprising same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0816014B2 (ja) | 1996-02-21 |
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