JPH06283056A - 酸化物超電導線材 - Google Patents

酸化物超電導線材

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JPH06283056A
JPH06283056A JP5071478A JP7147893A JPH06283056A JP H06283056 A JPH06283056 A JP H06283056A JP 5071478 A JP5071478 A JP 5071478A JP 7147893 A JP7147893 A JP 7147893A JP H06283056 A JPH06283056 A JP H06283056A
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JP
Japan
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wire
superconductor
alloy
oxide
tape
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Application number
JP5071478A
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English (en)
Inventor
Katsumi Nomura
克己 野村
Takaaki Sasaoka
高明 笹岡
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Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
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Publication date
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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

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】超電導特性が劣化せずに機械的強度が高い高性
能な酸化物超電導線材を得る。 【構成】Bi2 Sr2 Cu3 Ox 超電導体と、外径6m
m、内径4mmの製のAg−0.4原子%Mn合金製の
パイプを用意し、超電導体をパイプ中に充填し、外径1
mmにまで伸線した後、その線材を厚さ0.2mmに圧
延してテープ線材とし、空気中で840℃×70時間の
熱処理を施して酸化物超電導テープ線材とした場合、そ
の線材のJc(overall )は3000A/cm2 (純銀
の場合、3300A/cm2 )であり、引張強度は純銀
のの2.7倍であった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物超電導線材、特に
酸化物超電導体が金属基材で強化された線材に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】酸化物超電導体はその発見当初から、そ
の臨界温度と上部磁界磁場の高さによって従来型の金属
系超電導体、例えばNb−TiやNb3 Sn等では不可
能な領域(温度或いは磁場)での利用と超電導技術の広
範囲な応用が期待されてきた。酸化物超電導体の応用と
してはマグネット応用、素子応用、シールド応用等種々
検討されているが、酸化物超電導体を線材化し、超電導
体となって初めて応用に結び付く分野が少なくないこと
から、酸化物超電導体の線材化に関する研究が盛んに行
われている。
【0003】線材化の手法としては、銀シース法に代表
される金属被覆圧延法、ドクターブレード法やディップ
コート法等の金属基材への厚膜法、レーザ蒸着法やCV
D法等の金属基材への薄膜法等があるが、何れの場合も
線材の長尺化及び超電導体の安定化を考慮して酸化物超
電導体と金属の複合導体となっている。
【0004】酸化物超電導体を用いた線材は、金属系超
電導体を用いた線材よりも高温で熱処理するために、複
合する金属基材との化学反応は極めて重大な問題とな
る。
【0005】特にBi−Sr−Ca−Cu−O系超電導
体は高温での化学反応性が高く、金(Au)、銀(A
g)以外の金属と殆ど反応し、超電導相が分解してしま
う。
【0006】また、酸化物超電導体はその生成過程にお
いて雰囲気中の酸素との関係が深い。
【0007】これらのことから、酸化物超電導体と複合
する金属基材としては、超電導体との反応性がなく、酸
素の拡散係数が高いAgを選択することが多い。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】酸化物超電導線材の実
用化を考えた場合、超電導特性もさることながら、強度
を代表とする機械的特性は非常に重要な要素の一つであ
る。
【0009】一般にこの酸化物超電導体はセラミックス
の一種であることから脆性材料であり、機械的歪特性は
複合する金属基材に負うところが大きい。
【0010】しかしながら、銀は非常に柔らかく、常温
軟化性を有するほど再結晶しやすい金属であり、しかも
酸化物超電導線材は900℃近い高温で熱処理されるた
めに、銀は完全に焼鈍された状態になってしまう。
【0011】またこの熱処理は酸化雰囲気で行われるこ
とから、クラッド材のような強化方法は熱処理中に補強
金属が酸化腐蝕することになり、結果的に補強材とはな
らない。
【0012】完全焼鈍された銀の引張強度は、金属系超
電導体に用いられている銅(Cu)の強度の約1/3程
度であり、これは酸化物超電導体と銀の複合導体では補
強対策を十分に検討しない限り実用化が困難であること
を意味する。
【0013】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、超電導特性が劣化せずに機械的強度が高い高
性能な酸化物超電導線材を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の要旨は、酸化物
超電導体と複合化する金属基材として、ある種のAg合
金を用いることにある。
【0015】合金としてAgをベースとした理由は、前
述したように、酸化物超電導体との反応性がなく、酸素
の拡散係数が高いことによる。
【0016】合金にして強化する際のポイントは2つあ
り、その1つは再結晶粒径を小さくする効果のある元素
を添加することであり、もう1つは添加元素を熱処理中
に内部酸化させ、酸化物の分散強化をさせることであ
る。
【0017】これらの2つのポイントは1つでも効果が
あるが、2つとも満たした場合はより一層の効果があ
る。
【0018】そのような添加元素としては、マグネシウ
ム(Mg)、ニッケル(Ni)、チタン(Ti)、金
(Au)、Cu、マンガン(Mn)等があげられ、これ
らは原子%にして、Mg、Niの場合で1%以下、T
i、Mnの場合で0.5%以下、Auの場合で30%以
下、Cuの場合で2%以下であることが望ましく、2種
以上を併せて添加してもよい。
【0019】ここで、Ag−Cu合金はAgの宝飾用又
は貨幣用材料として、Ag−Mg−Ni合金は電気的接
点材料として既に知られているが、それらの用途への利
用に限られている。
【0020】本発明においては、酸化物超電導体と反応
せず、超電導特性を劣化させないと共に、線材全体の機
械的強度を向上させる向上させるために用いられる。
【0021】超電導体としては、Y−Ba−Ca−O系
(Yの一部又は全てをLn元素で置換したものを含
む)、Bi−(Pb)−Sr−Ca−Cu−O系、Tl
−Ba−(Sr)−Ca−Cu−O系、その他全ての酸
化物超電導体に対して適用可能である。
【0022】また、導体形状としては断面が円形状のも
の、偏平状のもの、それらを積層又は複合したもの、導
体構成としては酸化物超電導体を金属で被覆したもの、
金属基材上に酸化物超電導体層を形成したもの、それら
を複合したもの等があげられる。また断面構造として
は、単芯のもの、多芯のもの、その他全ての複合導体に
対して適用可能である。
【0023】
【実施例】本発明の実施例について説明する。
【0024】金属基材として、Agをベースとした合金
を高周波誘導浮游溶解炉を用いて作製し、圧延によって
厚さ50μmのテープに冷間加工した。
【0025】作製した合金の組成を表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】試料は作製したAg合金テープとBi2
2 CaCu2 Ox 酸化物超電導体を複合させたもの、
或いはAg合金テープ単独のものに熱処理を施すことに
より準備した。
【0028】熱処理は図1に印すように、前記の酸化物
超電導体に特徴的な部分溶解ー徐冷プロセス(884℃
から834℃を5℃/hの速度で徐冷)を適用し、全て
空気中で行った。
【0029】熱処理したAg合金テープに関して引張強
度を室温で測定した。
【0030】得られたデータは比較として測定した純銀
のデータで規格化し、その結果を図2に示した。
【0031】図2の結果から供試した全ての合金におい
て効果があり、純銀よりも引張強度が高くなった。
【0032】次に、熱処理した、Ag合金被覆Bi2
2 CaCu2 Ox テープに関して超電導特性を測定し
た。
【0033】臨界電流(Ic)の測定は、4.2K・1
4Tまでの磁場中で通常の四端子法により行い、しきい
値を1μV/cmとした。
【0034】臨界電流密度(Jc)は、測定したIcを
酸化物の断面積で除すことにより計算で求めた。印加し
た磁場はテープ面に対して平行である。但し、印加した
磁場と測定電流は常に直交している。
【0035】4.2K・8T中でのJcに対する合金中
の添加量による変化を図3に示す。図3の結果から、A
g−Au合金では全ての組成において、その他の合金に
おいては添加濃度が低い領域においてJcの著しい劣化
が見られないことが判る。作製したAg合金について様
々な調査をした中で、次のようなことが判った。 (1) 添加元素としてのAuやNiは、Agに対して再結
晶粒径を小さくする効果がある元素である。
【0036】(2) 添加元素としてのCu、Mg、Ti、
Mn等は、内部酸化による酸化物の分散強化に効果があ
る。
【0037】これらのことから、Ag−0.5原子%M
g−15原子%Auの合金を作製し、前記した実施例と
同様に調査したところ、超電導特性を劣化させることな
しに、引張強度が純銀の3倍に向上した。
【0038】また、上記した実施例に使用したAg合金
の熱膨脹係数を測定したところ、各合金とも純銀よりも
小さくなることが判った。
【0039】これは、超電導状態と常電導状態を繰返す
ように熱サイクルを与えた場合に、酸化物超電導体に加
わる熱応力が小さくなることを意味し(酸化物超電導体
と純銀の間には熱膨張係数に大きな差がある)、熱応力
による超電導体の劣化を防止できる効果がある。
【0040】次に、Bi2 Sr2 Cu3 Ox 超電導体
と、外径6mm、内径4mmのAg−0.4原子%Mn
合金製のパイプを用い、超電導体をパイプ中に充填し、
外径1mmにまで伸線した後、その線材を厚さ0.2m
mに圧延してテープ線材を得た。その後、空気中で84
0℃×70時間の熱処理を施した。
【0041】得られた線材について各種の特性を調査し
たところ、Jc(overall)は3000A/cm2 (純銀
の場合、3300A/cm2 )であり、引っ張り強度は
純銀の2.7倍であった。
【0042】次に(Tl/Pb)(Ba/Sr)2 Ca
2 Cu3 Ox 超電導体と、外径6mm、内径4mmのA
g−0.4原子%Mn合金製のパイプを用い、前の例と
同様にテーフ線材を作製した。その後、酸素雰囲気中で
840℃×30時間の熱処理を施した。
【0043】得られた線材について各種の特性を調査し
たところ、Jc(overall)は4000A/cm2 (純銀
の場合、4500A/cm2 )となり、引っ張り強度は
純銀の3.4倍であった。
【0044】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、超電導特性を著しく劣化させることなく酸化
物超電導線材全体の機械的強度を高めることができ、実
用化のために必要な補強条件を緩和することができる。
また、銀合金の熱膨張係数が純銀のそれより小さくなる
ことから、常温と(極)低温を繰返すような熱サイクル
において酸化物超電導体に加わる熱応力が小さくなり、
超電導体の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例におけるテープの熱処理パター
ン。
【図2】本発明の実施例におけるテープの引張強度を純
銀のデータで規格化したグラフ。
【図3】本発明の実施例における超電導テープ状線材の
金属基材の組成と臨海電流密度の関係を示すグラフ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】酸化物超電導体と金属基材が複合化された
    酸化物超電導線材において、金属基材としてAg合金を
    用いたことを特徴とする酸化物超電導線材。
  2. 【請求項2】金属基材のAg合金が、Agに原子%にし
    て、1%以下のMg、Ni、0.5%以下のTi、M
    n、30%以下のAu、2%以下のCuの中の少なくと
    も1種を含む合金である、請求項1に記載の酸化物超電
    導線材。
  3. 【請求項3】金属基材のAg合金が、Agに原子%にし
    て、1%以下のMg及び1%以下のNiを含む合金であ
    る、請求項2に記載の酸化物超電導線材。
  4. 【請求項4】金属基材のAg合金が、Agに原子%にし
    て、2%以下のCu及び30%以下のAuを含む合金で
    ある、請求項2に記載の酸化物超電導線材。
JP5071478A 1993-03-30 1993-03-30 酸化物超電導線材 Pending JPH06283056A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0887919A (ja) * 1994-09-19 1996-04-02 Natl Res Inst For Metals 酸化物超電導線材およびその製造方法
JP2002025359A (ja) * 2000-07-13 2002-01-25 Chubu Electric Power Co Inc 酸化物超電導撚線導体
US6469253B1 (en) * 1995-10-17 2002-10-22 Sumitomo Electric Industries, Ltd Oxide superconducting wire with stabilizing metal have none noble component

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