JPH06309964A - 超電導複合ビレット - Google Patents

超電導複合ビレット

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JPH06309964A
JPH06309964A JP5117919A JP11791993A JPH06309964A JP H06309964 A JPH06309964 A JP H06309964A JP 5117919 A JP5117919 A JP 5117919A JP 11791993 A JP11791993 A JP 11791993A JP H06309964 A JPH06309964 A JP H06309964A
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superconducting
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composite billet
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久樹 坂本
Kiyoshi Yamada
清 山田
Tomonori Yamada
知礼 山田
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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 銅又は銅合金ビレット中に複合された超電導
素材を形状良好なフィラメントに加工し得る超電導複合
ビレットを提供する。 【構成】 銅又は銅合金からなる断面円形のビレットに
縦孔を複数個穿ち、この縦孔に超電導素材を充填した超
電導複合ビレットにおいて、縦孔がビレットの中心部に
1個、ビレットの中心を同心とするn個の同心円の各々
の同心円上に複数個、等間隔に穿たれており、且つビレ
ットのいかなる中心線も、それが横切る縦孔の長さが
1.2p(n+1)〔但しpは縦孔の内径〕以下とする。 【効果】 超電導素材の径方向の配列密度が小さいの
で、のちの延伸加工において、超電導フィラメントが異
常変形したり、断線したりすることがない。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、銅又は銅合金ビレット
中に複合した超電導素材を形状良好なフィラメントに加
工し得る超電導複合ビレットに関する。
【0002】
【従来の技術】超電導線は、銅等の熱伝導性に優れた金
属材料にNb−TiやNb3 Sn等の超電導体フィラメ
ントを多数本複合して用いられている。このような超電
導線の製造は、例えば図7に示したように、断面円形の
ブロンズ製ビレット2に複数の縦孔3をその中心点を結
ぶ線が六角形状になるように穿ち、この縦孔3にNb等
の超電導素材4を充填して超電導複合ビレット1とな
し、この超電導複合ビレット1に熱間押出、引抜加工、
伸線加工等の延伸加工を施して、図8イに示したような
断面六角形の超電導線材となし、この超電導六角線材5
の多数本を、図9に示したように銅管6とTa管7の二
重管内に稠密に充填して二次複合ビレット8となし、こ
れを再び延伸加工する工程を所望回繰り返して超電導線
材となし、最後に所定温度に加熱して前記Nbをブロン
ズ中のSnと反応させてNb3 Snとすることにより製
造がなされていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の超電
導複合ビレット1を超電導六角線材5に延伸加工するの
は、二次複合ビレット8内に超電導素材4を高密度に充
填する為である。又前述の超電導複合ビレット1に縦孔
3をその中心点を結ぶ線が六角形状になるように穿つの
は、前記縦孔3に超電導素材4を充填した超電導複合ビ
レット1を断面六角形に延伸加工する際に超電導素材4
の中心点を結んで形成される六角形状aと超電導六角線
材5の外周の六角形状bとが図8イのように頂点と頂点
とを一致させて各々の超電導素材4が均一に加工される
ようにする為である。
【0004】しかしながら、実際には、図8ロに示した
ように、延伸加工中に加工材が軸回転して六角形状aと
六角形状bとの関係が、六角形状aの角部の超電導素材
4が六角形状bの辺に位置するようなことが頻繁に起
き、このような位置関係では六角形状aの角部にある超
電導素材は断面が楕円状に変形してしまい、これを超電
導線材にまで加工すると、超電導フィラメントが断線し
て高い超電導特性が得られないという問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような状況
に鑑み鋭意研究を行った結果、前述の超電導素材が異常
変形するのは、超電導素材が特定の径方向に集中して配
列されている為、つまり図7で説明すると超電導複合ビ
レット1の中心を通る直線上に5本の超電導素材4が配
列されている為であり、この超電導素材の異常変形は超
電導素材4の径方向の配列密度を均一化することにより
改善されることを知見し、更に研究を重ねて本発明を完
成するに至ったものである。
【0006】即ち、本発明は、銅又は銅合金からなる断
面円形のビレットに縦孔を複数個穿ち、この縦孔に超電
導素材を充填した超電導複合ビレットにおいて、縦孔が
ビレットの中心部に1個、ビレットの中心を同心とする
n個の同心円の各々の同心円上に複数個、等間隔に穿た
れており、且つビレットの中心を通るいかなる中心線
も、それが横切る縦孔の長さが 1.2p(n+1)〔但し
pは縦孔の内径〕以下であることを特徴とする超電導複
合ビレットである。
【0007】本発明において、NbTi超電導線を製造
する時は、通常銅ビレットが用いられる。用途によって
はCu−Ni系合金が用いられる。前記ビレットの縦孔
にはNbTi超電導棒材が充填される。Nb3 Sn,V
3 Ga,Nb3 Al等の化合物超電導線を製造する時は
Cu−Sn系合金、Cu−Ga系合金,Cu−Al系合
金等のビレットが用いられる。前記ビレットの縦孔には
Nb金属又はV金属等の棒材が充填される。
【0008】本発明において、ビレットの中心を同心と
するn個の同心円の各々の同心円上に縦孔を複数個、等
間隔に穿つのは、超電導素材を断面上に均一に分布させ
る為である。又ビレットの中心を通るいかなる中心線
も、それが横切る縦孔の長さが1.2p(n+1)〔但し
pは縦孔の内径〕以下になるように限定した理由は、特
定の中心線上に 1.2p(n+1)を超えて超電導素材が
配列されると、その中心線上の超電導素材は超電導複合
ビレットが六角線材に加工される間に異常変形を起こす
為である。つまり図7に示した従来の超電導複合ビレッ
トでは、横切る縦孔の長さが 1.2p(n+1)= 3.6p
を超える、5pになる中心線が3本存在するが、本発明
では、いかなる中心線も、それが横切る縦孔長さを 3.6
p以下に限定するものである。
【0009】以下に本発明の複合ビレットを図を参照し
て具体的に説明する。図1〜図3は、本発明の複合ビレ
ットの態様を示すそれぞれ横断面図である。図1に示し
た複合ビレット1はブロンズ製ビレット2の軸方向に断
面円形の縦孔3が19個穿たれ、各々の縦孔3に超電導
素材4が1本づつ充填されている。前記ビレット2の縦
孔3は、ブロンズ製ビレット2の中心部に1個、前記ビ
レット2の中心を同心とする2本の同心円の内側の同心
円上に等間隔に6個、外側の同心円上にやはり等間隔に
12個穿たれている。そして前記19個の縦孔3は前記
ビレット2のいかなる中心線も、それが横切る縦孔の長
さが 1.2p(2+1)〔但しpは縦孔の内径〕を超えな
いようにずらして配置されている。
【0010】図2に示した複合ビレット1はブロンズ製
ビレット2の軸方向に縦孔3が22個穿たれ、各々の縦
孔3に超電導素材4が1本づつ充填されたものである。
前記ビレット2の縦孔3は、前記ビレット2の中心部に
1個、前記ビレット2の中心を同心とする2本の同心円
の内側の同心円上に等間隔に7個、外側の同心円上にや
はり等間隔に14個穿たれている。そして前記22個の
縦孔3は前記ビレット2の中心を通るいかなる中心線
も、それが横切る縦孔の長さが 1.2p(2+1)〔但し
pは縦孔の内径〕を超えないようにずらして配置されて
いる。
【0011】図3に示した複合ビレット1はブロンズ製
ビレット2の軸方向に縦孔3が37本穿たれ、各々の縦
孔3に超電導素材4が1本づつ充填されたものである。
前記ビレット2の縦孔3は、前記ビレット2の中心部に
1個、前記ビレット2の中心を同心とする3本の同心円
の内側の同心円上に等間隔に6個、中間の同心円上に等
間隔に12個、外側の同心円上に等間隔に18個穿たれ
ている。そして前記37個の縦孔3は、前記ビレット2
のいかなる中心線も、それが横切る縦孔の長さが 1.2p
(3+1)〔但しpは縦孔の内径〕を超えないようにず
らして配置されている。尚、本発明の超電導複合ビレッ
ト1は超電導素材4の間隔が広く取られた配置になって
おり、従って強冷却を必要とする交流用の超電導線の製
造に用いて特に有用である。
【0012】
【作用】本発明の超電導ビレットは、縦孔がビレットの
中心部に1個、ビレットの中心を同心とするn個の同心
円の各々の同心円上に複数個穿たれており、且つビレッ
トのいかなる中心線も、それが横切る縦孔の長さが 1.2
p(n+1)〔但しpは縦孔の内径〕以下なので、超電
導複合ビレットの変形能が径方向に対して均一化され
て、のちの延伸加工において、内部の超電導素材は均一
に変形し、従って超電導フィラメントが異常変形したり
断線したりすることがない。
【0013】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1 外径 200mmφのブロンズ製ビレットに23.5mmφの縦孔を
19個、図1に示したパターンにて穿ち、この19個の
縦孔にNb棒の超電導素材4を充填して超電導複合ビレ
ット1となし、この超電導複合ビレット1を延伸加工し
て対辺距離 3.2mmの六角線材に加工した。尚、内側同心
円の直径は、282(=23.5×12)mm φ, 外側同心円の直径
は、564(=23.5×24) mmφとした。この六角線材内の超
電導素材は、図4に示したように断面がほぼ円形に加工
された。
【0014】比較例1 外径 200mmφのブロンズ製ビレットに23.5mmφの縦孔を
19個、図5に示したパターンにて穿ち、各々の縦孔3に
Nbの超電導素材4を充填して超電導複合ビレット1と
なし、この超電導複合ビレット1に熱間押出しと引抜加
工を施して対辺距離 3.2mmの六角線材に加工した。前記
ブロンズ製ビレット2には縦孔3が前記ビレット2の中
心部に1個、ビレット2の中心を同心とする2本の同心
円の内側の同心円上に等間隔に6個、外側の同心円上に
等間隔に12個穿たれている。そして前記ビレット2の中
心線の中には、それが横切る縦孔の長さが5pのものが
3本ある。尚、同心円の直径は実施例1と同じにした。
この超電導複合ビレット1を延伸加工した超電導六角線
材は、図6に示したように断面が楕円状に変形した超電
導素材4が散在した。
【0015】比較例2 外径 200mmφのブロンズ製ビレットに23.5mmφの縦孔を
19個、図7に示した従来のパターンにて穿ち、各々の
縦孔にNbの超電導素材4を充填して超電導複合ビレッ
ト1となし、この超電導複合ビレット1に熱間押出しと
引抜加工を施して対辺距離 3.2mmの六角線材に加工し
た。この超電導複合ビレット1を延伸加工した超電導六
角線材は、図8ロに示したような断面が楕円状に変形し
た超電導素材4が散在した。
【0016】このようにして得られた各々の超電導六角
線材を肉厚37.5mmの銅管を被せた外径 124mm,内径 120
mmのTa管内に多数本充填して二次複合ビレットとなし
た。この二次複合ビレットを再度延伸加工して 0.9mmφ
の超電導線材となし、次いでこの超電導線材に所定の加
熱処理を施してNb金属棒の超電導素材をNb3 Sn超
電導体に反応させてNb3 Sn超電導線を製造した。得
られた各々のNb3 Sn超電導線について、臨界電流密
度(Jc)及び有効フィラメント径を調査した。結果を
表1に示した。
【0017】
【表1】 超電導複合ビレットの中心線が横切る超電導素材(縦
孔)の最大長さ。 超電導六角線材内の超電導素材の断面形状。 有効フィラメント径の測定方法。
【0018】表1より明らかなように本発明例品(No
1)は臨界電流密度(Jc)が高く、又有効フィラメン
ト径が小さかった。これは超電導複合ビレット内の超電
導素材の径方向の配列密度が3pと低く、従って超電導
素材が均一に加工されたことによる。これに対し比較例
品(No2,3)は、前記径方向の配列密度が5pと 3.6
pを超えたものがあった為に超電導素材が延伸加工中に
異常変形し、その結果Jcが低下し又有効フィラメント
径が大きくなった。
【0019】実施例2 実施例1において、同心円の径を2通りに変えた他は実
施例1と同じ方法により超電導六角線材を成形した。得
られた超電導六角線材中の超電導素材の断面形状を観察
した。結果を表2に示した。
【0020】
【表2】 超電導複合ビレットの中心線が縦孔を横切る最大長
さ。 超電導六角線材内の超電導素材の断面形状。
【0021】表2より明らかなように、本発明例品(No
4)は超電導素材の径方向の配列密度が 3.6p以下で小
さかった為、超電導素材の断面形状が円形の良好なもの
となった。これに対し比較例品(No5)は超電導素材の
径方向の配列密度が 3.6pを超えた為、超電導素材の断
面形状が楕円形となった。
【0022】以上、図1に示した縦孔配置パターンの超
電導複合ビレットを用いてNb3 Sn超電導線を製造す
る場合について説明したが、本発明の超電導複合ビレッ
トは図2や図3に示したような他の縦孔配置パターンの
超電導複合ビレットを用いた場合においても、又NbT
i超電導線を製造する場合においても同様の効果が得ら
れる。
【0023】
【効果】以上述べたように、本発明の超電導複合ビレッ
トによれば、超電導フィラメントを形状良好に加工する
ことができ、従って超電導特性が向上し、工業上顕著な
効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の超電導複合ビレットの第1の実施例を
示す横断面図である。
【図2】本発明の超電導複合ビレットの第2の実施例を
示す横断面図である。
【図3】本発明の超電導複合ビレットの第3の実施例を
示す横断面図である。
【図4】図1に示した超電導複合ビレットを延伸加工し
て得られた超電導六角線材の横断面図である。
【図5】従来の超電導複合ビレットの横断面図である。
【図6】図5に示した超電導複合ビレットを延伸加工し
て得られた超電導六角線材の横断面図である。
【図7】従来の超電導複合ビレットの横断面図である。
【図8】図7に示した超電導複合ビレットを延伸加工し
て得られた超電導六角線材の横断面図である。
【図9】超電導六角線材を銅管内に充填した二次複合ビ
レットの説明図である。
【符号の説明】
1 超電導複合ビレット 2 ブロンズ製ビレット 3 縦孔 4 超電導素材 5 超電導六角線材 6 銅管 7 Ta管 8 二次複合ビレット a,b 六角形状

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 銅又は銅合金からなる断面円形のビレッ
    トに縦孔を複数個穿ち、この縦孔に超電導素材を充填し
    た超電導複合ビレットにおいて、縦孔がビレットの中心
    部に1個、ビレットの中心を同心とするn個の同心円の
    各々の同心円上に複数個、等間隔に穿たれており、且つ
    ビレットの中心を通るいかなる中心線も、それが横切る
    縦孔の長さが 1.2p(n+1)〔但しpは縦孔の内径〕
    以下であることを特徴とする超電導複合ビレット。
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