JPH0636331B2 - Ｎｂ▲下３▼Ａ１化合物超電導線材の製造法 - Google Patents
Ｎｂ▲下３▼Ａ１化合物超電導線材の製造法Info
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- JPH0636331B2 JPH0636331B2 JP63060080A JP6008088A JPH0636331B2 JP H0636331 B2 JPH0636331 B2 JP H0636331B2 JP 63060080 A JP63060080 A JP 63060080A JP 6008088 A JP6008088 A JP 6008088A JP H0636331 B2 JPH0636331 B2 JP H0636331B2
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Classifications
-
- 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
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- Metal Extraction Processes (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、Ｎｂ３Ａｌ化合物超電導線材の製造法に関
するものである。さらに詳しくは、この発明は、強磁界
および交流磁界における超電導特性に優れたＮｂ３Ａｌ
化合物からなる超電導線材の製造法に関するものであ
る。
するものである。さらに詳しくは、この発明は、強磁界
および交流磁界における超電導特性に優れたＮｂ３Ａｌ
化合物からなる超電導線材の製造法に関するものであ
る。
（技術的背景） 従来、強磁界用超電導線材としては、Ｎｂ３Ｓｎおらび
Ｖ３Ｇａ線材が用いられてきている。また、交流用超電
導線材としては、Ｎｂ−Ｔｉ超極細多芯線材が実用化さ
れてきてもいる（たとえば、井上廉「塑性と加工」ｖｏ
ｌ．１９，No.２０７（１９７８）２７２参照）。
Ｖ３Ｇａ線材が用いられてきている。また、交流用超電
導線材としては、Ｎｂ−Ｔｉ超極細多芯線材が実用化さ
れてきてもいる（たとえば、井上廉「塑性と加工」ｖｏ
ｌ．１９，No.２０７（１９７８）２７２参照）。
このうちのＮｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａ線材は、たとえば
銅合金（Ｃｕ−ＳｎまたはＣｕ−Ｇａ）とＮｂまたはＶ
の複合体を数１０回の中間焼鈍（真空中、５００〜６０
０℃）を行いながら伸線加工した後に熱拡散処理する方
法により製造している。また、線材には無酸素銅を安定
化材として複合するが、無酸素銅と銅合金の間の拡散反
応を避けるため、タンタル箔、ニオブ箔等を拡散バリア
ーとしてその間に挾み込むことも知られている。
銅合金（Ｃｕ−ＳｎまたはＣｕ−Ｇａ）とＮｂまたはＶ
の複合体を数１０回の中間焼鈍（真空中、５００〜６０
０℃）を行いながら伸線加工した後に熱拡散処理する方
法により製造している。また、線材には無酸素銅を安定
化材として複合するが、無酸素銅と銅合金の間の拡散反
応を避けるため、タンタル箔、ニオブ箔等を拡散バリア
ーとしてその間に挾み込むことも知られている。
このような従来のＮｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａ線材につい
ては、粉末治金法によるものや、ジェリーロール法によ
るもの等として銅合金とＮｂまたはＶとの複合体より製
造している（前記の「塑性と加工」ｖｏｌ．１９，No.
２０７（１９７８）２７２、特開昭５９−２０９２１０
号公報、特開昭５５−１６３７１０号公報、特開昭６０
−９７５１４号公報、特開昭５７− １７１６２９号公報他）が、いずれの場合も、銅合金は
伸線加工性の改善とともに銅によるＮｂ３Ｓｎ、Ｖ３Ｇ
ａの拡散生成を促す触媒的働きを有するものとして使用
されている。しかしながら、これらの従来の製造法にお
いては、線材の製造がめんどうで、製造コストの低減が
難しく、しかも、Ｎｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａの上部臨界
磁界は２０Ｔ程度にしかすぎないので、強磁界の発生に
も制約があった。
ては、粉末治金法によるものや、ジェリーロール法によ
るもの等として銅合金とＮｂまたはＶとの複合体より製
造している（前記の「塑性と加工」ｖｏｌ．１９，No.
２０７（１９７８）２７２、特開昭５９−２０９２１０
号公報、特開昭５５−１６３７１０号公報、特開昭６０
−９７５１４号公報、特開昭５７− １７１６２９号公報他）が、いずれの場合も、銅合金は
伸線加工性の改善とともに銅によるＮｂ３Ｓｎ、Ｖ３Ｇ
ａの拡散生成を促す触媒的働きを有するものとして使用
されている。しかしながら、これらの従来の製造法にお
いては、線材の製造がめんどうで、製造コストの低減が
難しく、しかも、Ｎｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａの上部臨界
磁界は２０Ｔ程度にしかすぎないので、強磁界の発生に
も制約があった。
また、交流損失の極めて小さい超極細多芯線はＮｂ−Ｔ
ｉ合金の線材においての従来実用化されていたが、この
Ｎｂ−Ｔｉの臨界温度は９Ｋであり、液体ヘリウム中
（4.2Ｋ）で使用した場合、温度マージンはわずか4.8Ｋ
しかない。このような小さな温度マージンの線材は交流
用超電導マグネット（運転時にマグネット内に常に一定
量の熱発生がある）に使用するにはあまり有利ではな
い。
ｉ合金の線材においての従来実用化されていたが、この
Ｎｂ−Ｔｉの臨界温度は９Ｋであり、液体ヘリウム中
（4.2Ｋ）で使用した場合、温度マージンはわずか4.8Ｋ
しかない。このような小さな温度マージンの線材は交流
用超電導マグネット（運転時にマグネット内に常に一定
量の熱発生がある）に使用するにはあまり有利ではな
い。
一方、Ｎｂ３Ａｌ化合物は、臨界温度および上部臨界磁
場がＮｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａの線材、さらにはＮｂ−
Ｔｉ超極細多芯線材より高く、有望な超電導材料として
期待されていた。そして、実際にも、このＮｂ３Ａｌに
ついては、粉末治金法による製造法（R.Akihama et al
“Appl.Phys.Letters"ｖｏｌ．３７，No.１２（１９８
０）１１０７）や、ジェリーロール法による製造法（R.
Brazzese et al“IEEE Trans.on Magne."vol.ＭＡＧ−
２３，No.２（１９８７）６５３）によって得られるこ
とが報告されている。しかしながら、このＮｂ３Ａｌ
は、線材化が難しいという重大な問題点があった。実験
室レベルの短尺線材（ＮｂとＡｌの粉末を押し固めて伸
線加工した後熱処理する製法により得られる線材）では
優れた特性が報告されているが、長尺線作成が難しく、
いまだ実用化されていないのが実情である。
場がＮｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａの線材、さらにはＮｂ−
Ｔｉ超極細多芯線材より高く、有望な超電導材料として
期待されていた。そして、実際にも、このＮｂ３Ａｌに
ついては、粉末治金法による製造法（R.Akihama et al
“Appl.Phys.Letters"ｖｏｌ．３７，No.１２（１９８
０）１１０７）や、ジェリーロール法による製造法（R.
Brazzese et al“IEEE Trans.on Magne."vol.ＭＡＧ−
２３，No.２（１９８７）６５３）によって得られるこ
とが報告されている。しかしながら、このＮｂ３Ａｌ
は、線材化が難しいという重大な問題点があった。実験
室レベルの短尺線材（ＮｂとＡｌの粉末を押し固めて伸
線加工した後熱処理する製法により得られる線材）では
優れた特性が報告されているが、長尺線作成が難しく、
いまだ実用化されていないのが実情である。
また、実験室規模で試作されていた粉末法によるＮｂ３
Ａｌ線材は超電導特性は優れているが、材料粉末の酸化
防止と粒度調整が極めて難しく、これが長尺製造上の大
きなネックになっていた。そして、Ｎｂと純Ａｌの複合
体を冷間加工するＮｂ３Ａｌ線材製造法もこれまでに研
究されてきているが、Ｎｂに比べて純Ａｌの硬度が柔ら
かすぎるため、加工途中でＡｌが変形してしまい細い芯
径まで加工することができず、優れた特性の線材を得る
ことができなかった。
Ａｌ線材は超電導特性は優れているが、材料粉末の酸化
防止と粒度調整が極めて難しく、これが長尺製造上の大
きなネックになっていた。そして、Ｎｂと純Ａｌの複合
体を冷間加工するＮｂ３Ａｌ線材製造法もこれまでに研
究されてきているが、Ｎｂに比べて純Ａｌの硬度が柔ら
かすぎるため、加工途中でＡｌが変形してしまい細い芯
径まで加工することができず、優れた特性の線材を得る
ことができなかった。
このような事情は、Ｎｂ３Ａｌについてこれまでの技術
的知見とは異なる立場からの検討を促していた。それと
言うのも、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｖ３Ｇａの拡散生成の場合と同
様に、Ｎｂ３Ａｌの製造においても、複合体として銅合
金系を使用することにより、伸線加工性とともに、銅の
触媒作用によって、良好な特性のＮｂ３Ａｌの生成が可
能になると考えられていたが、実際には、Ｎｂ３Ａｌの
場合には、銅の触媒作用がなく、たとえばＣｕ−１０％
Ａｌ合金のように多量の銅の使用は、Ｎｂ３Ａｌを拡散
生成を促すどころか、Ｃｕ−Ｎｂ−Ａｌ三元素のラーベ
ス相化合物を優先的に生成させ、Ｎｂ３Ａｌの生成を阻
害することが明らかにされた（M.Suenaga“Superconduc
tor Materials Science Metallurgy,Fabrication,and A
pplication"edited by S.Foner and B.B.Schwarts（１
９８１）Plenum Press,New York,p.２１５）からであ
る。このため、Ｎｂ３Ａｌの線材製造のためには、全く
新しい技術的方策が検討されねばならない状況にあっ
た。
的知見とは異なる立場からの検討を促していた。それと
言うのも、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｖ３Ｇａの拡散生成の場合と同
様に、Ｎｂ３Ａｌの製造においても、複合体として銅合
金系を使用することにより、伸線加工性とともに、銅の
触媒作用によって、良好な特性のＮｂ３Ａｌの生成が可
能になると考えられていたが、実際には、Ｎｂ３Ａｌの
場合には、銅の触媒作用がなく、たとえばＣｕ−１０％
Ａｌ合金のように多量の銅の使用は、Ｎｂ３Ａｌを拡散
生成を促すどころか、Ｃｕ−Ｎｂ−Ａｌ三元素のラーベ
ス相化合物を優先的に生成させ、Ｎｂ３Ａｌの生成を阻
害することが明らかにされた（M.Suenaga“Superconduc
tor Materials Science Metallurgy,Fabrication,and A
pplication"edited by S.Foner and B.B.Schwarts（１
９８１）Plenum Press,New York,p.２１５）からであ
る。このため、Ｎｂ３Ａｌの線材製造のためには、全く
新しい技術的方策が検討されねばならない状況にあっ
た。
従って、上部臨界磁界が３０Ｔもあり、強磁界を発生す
るうえでＮｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａよりもはるかに有利
であり、かつＴｃが１５〜１９Ｋで、液体ヘリウム中の
使用で温度マージンが１０以上と大きなＮｂ３Ａｌの優
れた特性を発現しつつ、これを線材化するための新しい
方法の実現が強く求められていた。
るうえでＮｂ３ＳｎおよびＶ３Ｇａよりもはるかに有利
であり、かつＴｃが１５〜１９Ｋで、液体ヘリウム中の
使用で温度マージンが１０以上と大きなＮｂ３Ａｌの優
れた特性を発現しつつ、これを線材化するための新しい
方法の実現が強く求められていた。
（発明の目的） この発明は、以上の通りの事情に鑑みてなされたもので
あり、従来は実用化が不可能であったＮｂ３Ａｌの超電
導線材を製造するための新しい方法を提供することを目
的としている。
あり、従来は実用化が不可能であったＮｂ３Ａｌの超電
導線材を製造するための新しい方法を提供することを目
的としている。
さらに詳しくは、この発明は、従来の粉末法および冷間
加工法の欠点を改善し、強磁界および交流磁界における
超電導特性に優れたＮｂ３Ａｌ化合物からなる線材を、
ＮｂとＡｌ合金の複合体より製造する新しい方法を提供
することを目的としている。
加工法の欠点を改善し、強磁界および交流磁界における
超電導特性に優れたＮｂ３Ａｌ化合物からなる線材を、
ＮｂとＡｌ合金の複合体より製造する新しい方法を提供
することを目的としている。
（発明の開示） この発明のＮｂ３Ａｌ化合物超電導線材の製造法は、上
記の目的を実現するために、0.1〜３ａｔ％以下のＣｕ
および／または0.1〜１５ａｔ％以下のＭｇ，Ｚｎ，Ｌ
ｉおよびＡｇの１種以上を含むアルミニウム合金とニオ
ブとからなる複合材を、アルミニウム（Ａｌ）合金の厚
みが１μｍとなるまで線材加工し、次いで高温熱処理す
ることを特徴としている。
記の目的を実現するために、0.1〜３ａｔ％以下のＣｕ
および／または0.1〜１５ａｔ％以下のＭｇ，Ｚｎ，Ｌ
ｉおよびＡｇの１種以上を含むアルミニウム合金とニオ
ブとからなる複合材を、アルミニウム（Ａｌ）合金の厚
みが１μｍとなるまで線材加工し、次いで高温熱処理す
ることを特徴としている。
この発明を図面に沿って説明すると、たとえば第１図
（ａ）（ｂ）に示したように、Ｎｂ（１）と、上記の通
りの特有の割合のＣｕ、またはＭｇ，Ｚｎ，Ｌｉもしく
はＡｇの１種以上を含む合金Ａｌ（２）とからなる複合
材（３）（４）を作製する。この複合材（３）（４）を
冷間加工して厚みが１μｍ以下となるまで加工する。次
いで線材加工した複合材（３）（４）を、たとえば７０
０〜１０００℃の高温度において熱処理する。こうする
ことにより、強磁界特性および交流特性に優れたＮｂ３
Ａｌ超電導線材を作製する。
（ａ）（ｂ）に示したように、Ｎｂ（１）と、上記の通
りの特有の割合のＣｕ、またはＭｇ，Ｚｎ，Ｌｉもしく
はＡｇの１種以上を含む合金Ａｌ（２）とからなる複合
材（３）（４）を作製する。この複合材（３）（４）を
冷間加工して厚みが１μｍ以下となるまで加工する。次
いで線材加工した複合材（３）（４）を、たとえば７０
０〜１０００℃の高温度において熱処理する。こうする
ことにより、強磁界特性および交流特性に優れたＮｂ３
Ａｌ超電導線材を作製する。
より具体的には、たとえば、まず、Ｎｂ（１）パイプに
Ｎｂと同程度の加工硬化率を持つＡｌ合金棒（２）をは
め込み、押し出し加工、冷間伸線加工等により、長尺の
複合材（３）（４）の丸棒に加工する。
Ｎｂと同程度の加工硬化率を持つＡｌ合金棒（２）をは
め込み、押し出し加工、冷間伸線加工等により、長尺の
複合材（３）（４）の丸棒に加工する。
Ａｌ合金（２）としては、この発明においては３ａｔ％
以下、より好ましくは0.1〜３ａｔ％のＣｕおよび／ま
たは１５ａｔ％以下、好ましくは0.1〜１５ａｔ％、さ
らに好ましくは３〜１５ａｔ％のＭｇ，Ｚｎ，Ｌｉおよ
びＡｇの１種以上を含むものが用いられる。
以下、より好ましくは0.1〜３ａｔ％のＣｕおよび／ま
たは１５ａｔ％以下、好ましくは0.1〜１５ａｔ％、さ
らに好ましくは３〜１５ａｔ％のＭｇ，Ｚｎ，Ｌｉおよ
びＡｇの１種以上を含むものが用いられる。
これらの合金としては、Ｃｕが単独で添加されたＣｕ−
Ａｌであってよいし、Ｍｇ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ，Ｌｉ−
Ａｌ，Ａｇ−ＡｌあるいはＣｕ−Ｍｇ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｍ
ｇ−Ｌｉ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｍｇ−Ｌｉ−Ａｇ−Ａｌ，Ｍｇ
−Ｌｉ−Ａｌ，Ｚｎ−Ａｇ−Ａｌなどの合金であっても
よい。元素の組み合わせについては格別の限定はない。
Ａｌであってよいし、Ｍｇ−Ａｌ、Ｚｎ−Ａｌ，Ｌｉ−
Ａｌ，Ａｇ−ＡｌあるいはＣｕ−Ｍｇ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｍ
ｇ−Ｌｉ−Ａｌ，Ｃｕ−Ｍｇ−Ｌｉ−Ａｇ−Ａｌ，Ｍｇ
−Ｌｉ−Ａｌ，Ｚｎ−Ａｇ−Ａｌなどの合金であっても
よい。元素の組み合わせについては格別の限定はない。
これらの成分元素の添加は、Ｎｂと同程度の硬度および
加工硬化率を持ったＡｌ合金を得るためものである。し
かもこの添加によってＮｂ３Ａｌ線材の超電導統制に悪
影響を及ぼさないようにするため、上記の通りの特有の
添加範囲とする。
加工硬化率を持ったＡｌ合金を得るためものである。し
かもこの添加によってＮｂ３Ａｌ線材の超電導統制に悪
影響を及ぼさないようにするため、上記の通りの特有の
添加範囲とする。
また、上記のアルミニウム合金をニオブと複合化するま
えに、溶体化処理、焼き入れ、焼き戻しの処理を行うこ
とにより、アルミニウム合金の硬度を増加させてもよ
い。これらの処理を行うことによりＡｌへの合金添加量
を減少させることができる。
えに、溶体化処理、焼き入れ、焼き戻しの処理を行うこ
とにより、アルミニウム合金の硬度を増加させてもよ
い。これらの処理を行うことによりＡｌへの合金添加量
を減少させることができる。
冷間加工による線状化においては、複合材（３）（４）
の外側に安定化材（電気抵抗の小さい材料で大容量導体
に必要）や結合電流遮断材（電気抵抗の大きい材料で交
流用導体に必要）として、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）に
示したように、無酸素銅（５）やキプロニッケル（６）
あるいはこの両者のパイプをはめ込んだ多重構造の複合
丸棒として加工しても良い。この無酸素銅（５）やキプ
ロニッケル（６）は、Ｎｂと類似した加工硬化率を持っ
ているばかりか、押し出し加工、伸線加工時のダイスと
複合丸棒間の摩擦抵抗を減らし、加工を容易にする。
の外側に安定化材（電気抵抗の小さい材料で大容量導体
に必要）や結合電流遮断材（電気抵抗の大きい材料で交
流用導体に必要）として、第２図（ａ）（ｂ）（ｃ）に
示したように、無酸素銅（５）やキプロニッケル（６）
あるいはこの両者のパイプをはめ込んだ多重構造の複合
丸棒として加工しても良い。この無酸素銅（５）やキプ
ロニッケル（６）は、Ｎｂと類似した加工硬化率を持っ
ているばかりか、押し出し加工、伸線加工時のダイスと
複合丸棒間の摩擦抵抗を減らし、加工を容易にする。
具体的には、Ｎｂ（１）およびＡｌ合金（２）からなる
複合材（３）（４）丸棒を、数１０〜数１００本束ね
て、無酸素銅（５）あるいはキプロニッケル（６）等の
パイプにはめ込み、この多芯構造の複合材を押し出し加
工、冷間伸線加工等により長尺の線材に加工する。さら
に、これを適当な長さに切断し、数１０〜数１００本束
ねて無酸素銅（５）あるいはキプロニッケル（６）等の
パイプに再度はめ込んで、長尺の線材に加工する。これ
により数１０００〜数１００００本のＡｌ合金芯をもつ
多芯構造の複合棒を得る。さらに、加工して、数１０万
〜数１０００万本のＡｌ合金をもつ線材に加工する。
複合材（３）（４）丸棒を、数１０〜数１００本束ね
て、無酸素銅（５）あるいはキプロニッケル（６）等の
パイプにはめ込み、この多芯構造の複合材を押し出し加
工、冷間伸線加工等により長尺の線材に加工する。さら
に、これを適当な長さに切断し、数１０〜数１００本束
ねて無酸素銅（５）あるいはキプロニッケル（６）等の
パイプに再度はめ込んで、長尺の線材に加工する。これ
により数１０００〜数１００００本のＡｌ合金芯をもつ
多芯構造の複合棒を得る。さらに、加工して、数１０万
〜数１０００万本のＡｌ合金をもつ線材に加工する。
最終形状の線材中のＡｌ合金芯の径が１μｍ以下である
とすることも、この発明の製造法の一つの大きな特徴で
ある。
とすることも、この発明の製造法の一つの大きな特徴で
ある。
以上のような線材加工においては、純Ａｌを用いる場合
は、線材が柔らかすぎて、１μｍ以下にまで加工するこ
とは不可能である。また逆に、Ａｌ合金が硬すぎる場合
には、線状加工が難しくなる。
は、線材が柔らかすぎて、１μｍ以下にまで加工するこ
とは不可能である。また逆に、Ａｌ合金が硬すぎる場合
には、線状加工が難しくなる。
Ａｌ合金が硬い場合については、加工途中で、Ｎｂ−Ａ
ｌ界面で拡散反応は起こらないような低い温度、たとえ
ば、３００〜４００℃において中間焼鈍を加えてもよ
い。
ｌ界面で拡散反応は起こらないような低い温度、たとえ
ば、３００〜４００℃において中間焼鈍を加えてもよ
い。
無酸素銅、キプロニッケルまたはこの両者から構成され
る母材中に芯径１μｍ以下の超極細Ｎｂ３Ａｌフィラメ
ントが線材中に極めて多数埋込まれた形状の超電導線材
の製造法には、次のような特長がある。
る母材中に芯径１μｍ以下の超極細Ｎｂ３Ａｌフィラメ
ントが線材中に極めて多数埋込まれた形状の超電導線材
の製造法には、次のような特長がある。
（ア）Ａｌ合金芯が極めて細いので拡散反応が低温、短
時間の熱処理で起こり（芯径が数１０μｍ以上の場合１
４００〜１８００℃の高温の熱処理が必要）、結晶粒が
細かいＮｂ３Ａｌフィラメントとなり、実用上極めて重
要な臨界電流密度の大きい線材が得られる。
時間の熱処理で起こり（芯径が数１０μｍ以上の場合１
４００〜１８００℃の高温の熱処理が必要）、結晶粒が
細かいＮｂ３Ａｌフィラメントとなり、実用上極めて重
要な臨界電流密度の大きい線材が得られる。
（イ）Ｎｂ３Ａｌは実用強磁界超電導材料のＮｂ３Ｓｎ
やＶ３Ｇａに比べ上部臨界が高いので、強磁界発生に適
している。
やＶ３Ｇａに比べ上部臨界が高いので、強磁界発生に適
している。
（ウ）中間焼鈍をほとんど必要とせず、さらに拡散バリ
アーを線材中に配置する必要がないのでＮｂ３Ｓｎ，Ｖ
３Ｇａ線材の製法に比べ製造コストがやすくなる。
アーを線材中に配置する必要がないのでＮｂ３Ｓｎ，Ｖ
３Ｇａ線材の製法に比べ製造コストがやすくなる。
（エ）芯径１μｍ以下の極めて細かいＮｂ３Ａｌフィラ
メントをもつ線材が容易に得られるが、このような超極
細多芯線は交流損失が極めて小さくなるため、商用周波
数の交流にも使用できる。
メントをもつ線材が容易に得られるが、このような超極
細多芯線は交流損失が極めて小さくなるため、商用周波
数の交流にも使用できる。
（オ）Ｎｂ３Ａｌ超極細多芯線はすでに実用になってい
るＮｂ−Ｔｉ超極細多芯線に比べ、臨界温度が高いの
で、交流に使用した場合、温度マージンが大きく、有利
である。
るＮｂ−Ｔｉ超極細多芯線に比べ、臨界温度が高いの
で、交流に使用した場合、温度マージンが大きく、有利
である。
もちろん、この発明は、以上の方法に限定されるもので
はない。例えば、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したよ
うに、交流損失が大きくしてもさしつかえないような場
合には、 （ａ）Ｎｂ（１）箔とＡｌ合金（２）箔とを互いに数１
０〜数１００枚重ね合わせた複合体、 （ｂ）Ａｌ合金（２）をメッキした数１００〜数１００
０本のＮｂ（１）細線を、Ｎｂ（１）パイプに詰め込ん
だ複合本、あるいは、 （ｃ）ポーラスなＮｂ（１）の粉末の焼結体（７）にＡ
ｌ合金（２）を溶融合成させた複合体 から出発することもできる。
はない。例えば、第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）に示したよ
うに、交流損失が大きくしてもさしつかえないような場
合には、 （ａ）Ｎｂ（１）箔とＡｌ合金（２）箔とを互いに数１
０〜数１００枚重ね合わせた複合体、 （ｂ）Ａｌ合金（２）をメッキした数１００〜数１００
０本のＮｂ（１）細線を、Ｎｂ（１）パイプに詰め込ん
だ複合本、あるいは、 （ｃ）ポーラスなＮｂ（１）の粉末の焼結体（７）にＡ
ｌ合金（２）を溶融合成させた複合体 から出発することもできる。
なお、この発明に用いるＡｌ合金およびＮｂについて
は、各々、４ａｔ％以下のＳｉまたはＧｅを添加した合
金としてもよい。超電導Ｎｂ３Ａｌ線材のＴｃ、および
Ｊｃの向上に有効である。
は、各々、４ａｔ％以下のＳｉまたはＧｅを添加した合
金としてもよい。超電導Ｎｂ３Ａｌ線材のＴｃ、および
Ｊｃの向上に有効である。
以上詳しく説明した通り、この発明は、特定の添加量３
ａｔ％以下、より好ましくは0.1〜３ａｔ％のＣｕ、お
よひ／または１５ａｔ％以下、より好ましくは0.1〜１
５ａｔ％のＭｇ、Ｚｎ、Ｌｉ及びＡｇの１種以上を含む
Ａｌ合金を用い、複合線材中の熱処理前のＡｌ合金の厚
さが１μｍ以下であることを特徴としている。添加量が
上記の範囲外の場合は、Ｎｂ３Ａｌ超電導線材の複合加
工が難しくなる。また、１μｍ以上の厚みのＡｌ合金の
場合には、Ｎｂ３Ａｌの拡散生成に、より高温での長時
間の熱処理が必要となり、結晶粒が大きくなって超電導
特性が劣化する。
ａｔ％以下、より好ましくは0.1〜３ａｔ％のＣｕ、お
よひ／または１５ａｔ％以下、より好ましくは0.1〜１
５ａｔ％のＭｇ、Ｚｎ、Ｌｉ及びＡｇの１種以上を含む
Ａｌ合金を用い、複合線材中の熱処理前のＡｌ合金の厚
さが１μｍ以下であることを特徴としている。添加量が
上記の範囲外の場合は、Ｎｂ３Ａｌ超電導線材の複合加
工が難しくなる。また、１μｍ以上の厚みのＡｌ合金の
場合には、Ｎｂ３Ａｌの拡散生成に、より高温での長時
間の熱処理が必要となり、結晶粒が大きくなって超電導
特性が劣化する。
次に実施例を示してさらに詳しくこの発明の製造法につ
いて説明する。もちろん、この発明は、以下の実施例に
よって限定されるものではない。
いて説明する。もちろん、この発明は、以下の実施例に
よって限定されるものではない。
実施例１ 外径７mmのＡｌ，Ａｌ−0.1ａｔ％Ｃｕ、Ａｌ−２ａｔ
％Ｃｕ，Ａｌ−３ａｔ％Ｃｕ，Ａｌ−0.5ａｔ％Ｃｕ−
１０ａｔ％Ｍｇ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−0.5ａｔ％Ｍ
ｇ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−0.5ａｔ％Ｍｇ−0.1ａｔ％Ｚ
ｎ−0.2ａｔ％Ｌｉ−0.1ａｔ％Ａｇ，Ａｌ−0.5ａｔ％
Ｃｕ−７ａｔ％Ｍｇ−２ａｔ％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−１
ａｔ％Ａｇの丸棒の各々を外径１４mm、内径７mmにニオ
ブパイプ中に挿入し、複合体を作製し、溝ロール加工、
スウェージング加工、引き抜き加工などの冷間伸線加工
により、外径1.14mmの線に加工した。
％Ｃｕ，Ａｌ−３ａｔ％Ｃｕ，Ａｌ−0.5ａｔ％Ｃｕ−
１０ａｔ％Ｍｇ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−0.5ａｔ％Ｍ
ｇ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−0.5ａｔ％Ｍｇ−0.1ａｔ％Ｚ
ｎ−0.2ａｔ％Ｌｉ−0.1ａｔ％Ａｇ，Ａｌ−0.5ａｔ％
Ｃｕ−７ａｔ％Ｍｇ−２ａｔ％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−１
ａｔ％Ａｇの丸棒の各々を外径１４mm、内径７mmにニオ
ブパイプ中に挿入し、複合体を作製し、溝ロール加工、
スウェージング加工、引き抜き加工などの冷間伸線加工
により、外径1.14mmの線に加工した。
この単芯複合線を１２０本束ね、外径２０mm、内径１４
mmのニオブパイプの中に挿入し、複合体を作製し、冷間
伸線加工により、外径1.14mmの１２０芯複合線に加工し
た。この１２０芯複合線をさらに１２０本束ねて、外径
２０mm、内径１４mmの無酸素銅パイプ中に挿入した複合
体を作製し、冷間伸線加工により、外径1.14mmの１２０
×１２０芯複合線に加工した。この複合線をさらに１２
０本束ね、外径２０mm、内径１４mmの無酸素銅パイプ中
に挿入した複合体を作製し、冷間伸線加工により、外径
0.3〜１０mmの１２０×１２０×１２０芯複合線に加工
した。
mmのニオブパイプの中に挿入し、複合体を作製し、冷間
伸線加工により、外径1.14mmの１２０芯複合線に加工し
た。この１２０芯複合線をさらに１２０本束ねて、外径
２０mm、内径１４mmの無酸素銅パイプ中に挿入した複合
体を作製し、冷間伸線加工により、外径1.14mmの１２０
×１２０芯複合線に加工した。この複合線をさらに１２
０本束ね、外径２０mm、内径１４mmの無酸素銅パイプ中
に挿入した複合体を作製し、冷間伸線加工により、外径
0.3〜１０mmの１２０×１２０×１２０芯複合線に加工
した。
この線材を６００〜１０００℃で熱処理して、線材内に
Ｎｂ３Ａｌフィラメントを生成させ、超電導臨界温度Ｔ
ｃ、臨界電流密度Ｊｃを測定した。
Ｎｂ３Ａｌフィラメントを生成させ、超電導臨界温度Ｔ
ｃ、臨界電流密度Ｊｃを測定した。
芯材に純アルミニウムを使った線材では、芯形状が崩れ
てきて、加工に失敗した。芯材にＡｌ−0.1ａｔ％Ｃｕ
及びＡｌ−３ａｔ％Ｃｕ合金を使った場合、芯径１μｍ
までの加工は可能であったが、芯径がそれ以下となると
断線が発生した。Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ合金を使用した場
合、さらにＡｌ−0.5ａｔ％Ｃｕ−１０ａｔ％Ｍｇ，Ａ
ｌ−２ａｔ％Ｃｕ−0.5ａｔ％Ｍｇ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃ
ｕ−0.5ａｔ％Ｍｇ−0.1ａｔ％Ｚｎ−0.2ａｔ％Ｌｉ−
0.1ａｔ％Ａｇ，Ａｌ−0.5ａｔ％Ｃｕ−７ａｔ％Ｍｇ−
２ａｔ％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−１ａｔ％Ａｇ合金を使用
した場合、芯径0.1μｍ程度の極細多芯線の作製が可能
であった。
てきて、加工に失敗した。芯材にＡｌ−0.1ａｔ％Ｃｕ
及びＡｌ−３ａｔ％Ｃｕ合金を使った場合、芯径１μｍ
までの加工は可能であったが、芯径がそれ以下となると
断線が発生した。Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ合金を使用した場
合、さらにＡｌ−0.5ａｔ％Ｃｕ−１０ａｔ％Ｍｇ，Ａ
ｌ−２ａｔ％Ｃｕ−0.5ａｔ％Ｍｇ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃ
ｕ−0.5ａｔ％Ｍｇ−0.1ａｔ％Ｚｎ−0.2ａｔ％Ｌｉ−
0.1ａｔ％Ａｇ，Ａｌ−0.5ａｔ％Ｃｕ−７ａｔ％Ｍｇ−
２ａｔ％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−１ａｔ％Ａｇ合金を使用
した場合、芯径0.1μｍ程度の極細多芯線の作製が可能
であった。
熱処理温度が７００〜１０００℃の範囲で１４Ｋ以上の
高いＴｃが得られた。また、Ｔｃは芯径に強く依存し、
芯径が１μｍ以下とならないと１４Ｋ以上の高いＴｃは
得られなかった。
高いＴｃが得られた。また、Ｔｃは芯径に強く依存し、
芯径が１μｍ以下とならないと１４Ｋ以上の高いＴｃは
得られなかった。
各試料で得られた代表的なＴｃ及びＪｃを表１に示し
た。極めて高い、実用的に有用なＪｃが得られている。
さらにこの線材では多量の無酸素銅が複合されているた
め電磁気的に極めて安定化しており、大容量導体に適し
ていることが明らかにされた。
た。極めて高い、実用的に有用なＪｃが得られている。
さらにこの線材では多量の無酸素銅が複合されているた
め電磁気的に極めて安定化しており、大容量導体に適し
ていることが明らかにされた。
実施例２ 実施例１と同様の方法でＡｌ−２ａｔ％Ｃｕ合金芯材を
使った単芯複合線材（外径1.14mm）を作製し、これを１
１０本束ね、外径２０mm、内径１４mmのキプロニッケル
（Ｃｕ−２０ａｔ％Ｎｉ合金）パイプ中に挿入し、複合
体を作製し、冷間芯線加工により、外径1.14mmの１１０
芯複合線に加工した。
使った単芯複合線材（外径1.14mm）を作製し、これを１
１０本束ね、外径２０mm、内径１４mmのキプロニッケル
（Ｃｕ−２０ａｔ％Ｎｉ合金）パイプ中に挿入し、複合
体を作製し、冷間芯線加工により、外径1.14mmの１１０
芯複合線に加工した。
さらに、実施例１と同様にキプロニッケルパイプ中に再
複合、再々複合を繰り返すことで、１１０×１１０×１
１０本のアルミニウム合金芯（芯径〜0.03μｍ）を持
つ、超々極細多芯線の作製に成功した。
複合、再々複合を繰り返すことで、１１０×１１０×１
１０本のアルミニウム合金芯（芯径〜0.03μｍ）を持
つ、超々極細多芯線の作製に成功した。
この線材は実施例１の線材とほぼ同様のＴｃ及びＪｃを
示した。さらにこのような電気抵抗の高いキプロニッケ
ルを母材に使った超極細多芯線材では、超電導フィラメ
ント間を流れる結合電流が遮断されるため、交流損失が
極めて小さくなるため、商用周波数の交流に使用できる
線材となる。
示した。さらにこのような電気抵抗の高いキプロニッケ
ルを母材に使った超極細多芯線材では、超電導フィラメ
ント間を流れる結合電流が遮断されるため、交流損失が
極めて小さくなるため、商用周波数の交流に使用できる
線材となる。
実施例３ 外径６mmのＡｌ，Ａｌ−３ａｔ％、Ｍｇ，Ａｌ−６ａｔ
％、Ｍｇ，Ａｌ−１０ａｔ％、Ｍｇ，Ａｌ−１５ａｔ％
Ｍｇの丸棒の各々を外径１２mm、内径６mmのニオブパイ
プ中に挿入し、複合体を作製し、溝ロール加工、スウェ
ージング加工、引き抜き加工などの冷間伸線加工によ
り、外径1.14mmの線に加工した。
％、Ｍｇ，Ａｌ−１０ａｔ％、Ｍｇ，Ａｌ−１５ａｔ％
Ｍｇの丸棒の各々を外径１２mm、内径６mmのニオブパイ
プ中に挿入し、複合体を作製し、溝ロール加工、スウェ
ージング加工、引き抜き加工などの冷間伸線加工によ
り、外径1.14mmの線に加工した。
この単芯複合線を１１０本束ね、外径２０mm、内径１４
mmのニオブパイプ中に挿入し、複合体を作製し、冷間伸
線加工により、外径1.14mmの１１０芯複合線に加工し
た。この１１０の芯複合線をさらに１１０本束ねて、外
径２０mm、内径１４mmの無酸素銅パイプ中に挿入した複
合体を作製し、冷間伸線加工により、外径1.14mmの１１
０×１１０×１１０芯複合線に加工した。この複合線を
さらに１１０本束ね、外径２０mm、内径１４mmの無酸素
銅パイプ中に挿入した複合体を作製し、冷間伸線加工に
より、外径0.3〜１０mmの１１０×１１０芯複合線に加
工した。
mmのニオブパイプ中に挿入し、複合体を作製し、冷間伸
線加工により、外径1.14mmの１１０芯複合線に加工し
た。この１１０の芯複合線をさらに１１０本束ねて、外
径２０mm、内径１４mmの無酸素銅パイプ中に挿入した複
合体を作製し、冷間伸線加工により、外径1.14mmの１１
０×１１０×１１０芯複合線に加工した。この複合線を
さらに１１０本束ね、外径２０mm、内径１４mmの無酸素
銅パイプ中に挿入した複合体を作製し、冷間伸線加工に
より、外径0.3〜１０mmの１１０×１１０芯複合線に加
工した。
この線材を６００〜１０００℃熱処理して、線材内にＮ
ｂ３Ａｌフィラメントを生成させ、超電導臨界温度Ｔ
ｃ、臨界電流密度Ｊｃを測定した。
ｂ３Ａｌフィラメントを生成させ、超電導臨界温度Ｔ
ｃ、臨界電流密度Ｊｃを測定した。
芯材に純アルミニウムを使った線材では、アルミニウム
芯径が５０μｍ以下となると芯の形状か崩れてきて、加
工がうまくいかなかった。芯材にＡｌ−３ａｔ％Ｍｇ及
びＡｌ−１５ａｔ％Ｍｇ合金を使った場合、芯径１μｍ
の複合線の加工は辛うじて可能であったが、芯径がそれ
以下となると断線が発生した。Ａｌ−６ａｔ％Ｍｇ及び
Ａｌ−１０ａｔ％Ｍｇ合金を使用した場合、芯径0.03μ
ｍ程度の超々極細多芯線の作製が可能であった。
芯径が５０μｍ以下となると芯の形状か崩れてきて、加
工がうまくいかなかった。芯材にＡｌ−３ａｔ％Ｍｇ及
びＡｌ−１５ａｔ％Ｍｇ合金を使った場合、芯径１μｍ
の複合線の加工は辛うじて可能であったが、芯径がそれ
以下となると断線が発生した。Ａｌ−６ａｔ％Ｍｇ及び
Ａｌ−１０ａｔ％Ｍｇ合金を使用した場合、芯径0.03μ
ｍ程度の超々極細多芯線の作製が可能であった。
熱処理温度が７００〜１０００℃の範囲で１４Ｋ以上の
高いＴｃが得られた。なお、熱処理温度が１０００℃を
越えた場合、母材の無酸素銅が溶解してしまった。ま
た、Ｔｃは芯径に強く依存し、芯径が１μｍ以下になら
ないと１４Ｋ以上の高いＴｃは得られなかった。
高いＴｃが得られた。なお、熱処理温度が１０００℃を
越えた場合、母材の無酸素銅が溶解してしまった。ま
た、Ｔｃは芯径に強く依存し、芯径が１μｍ以下になら
ないと１４Ｋ以上の高いＴｃは得られなかった。
各試料で得られた代表的なＴｃ及びＪｃを表２に示し
た。極めて高い、実用的に有望なＪｃが得られている。
さらにこの線材では多量の無酸素銅が複合されているた
め電磁気的に極めて安定しており、大容量導体に適して
いることが明らかにされた。
た。極めて高い、実用的に有望なＪｃが得られている。
さらにこの線材では多量の無酸素銅が複合されているた
め電磁気的に極めて安定しており、大容量導体に適して
いることが明らかにされた。
実施例４ 実施例３と同様の方法でＡｌ−１０ａｔ％Ｍｇ合金芯材
を使った単芯複合材（外径1.14mm）を作製し、これを１
１０本束ね、外径２０mm、内径１４mmのキプロニッケル
（Ｃｕ−２０ａｔ％Ｎｉ合金）パイプ中に挿入し、複合
体を作製し、冷間伸線加工により、外径1.14mmの１１０
芯複合線に加工した。
を使った単芯複合材（外径1.14mm）を作製し、これを１
１０本束ね、外径２０mm、内径１４mmのキプロニッケル
（Ｃｕ−２０ａｔ％Ｎｉ合金）パイプ中に挿入し、複合
体を作製し、冷間伸線加工により、外径1.14mmの１１０
芯複合線に加工した。
さらに、実施例１と同様にキプロニッケルパイプ中に再
複合、再々複合を繰り返すことで、１１０×１１０×１
１０本のアルミニウム合金芯（芯径〜0.03μｍ）を持
つ、超々極細多芯線の作製に成功した。
複合、再々複合を繰り返すことで、１１０×１１０×１
１０本のアルミニウム合金芯（芯径〜0.03μｍ）を持
つ、超々極細多芯線の作製に成功した。
この線材は実施例１の線材とほぼ同様のＴｃ及びＪｃを
示した。さらにこのような電気抵抗の高いキプロニッケ
ルを母材に使った超極細多芯線材では、超電導フィラメ
ント間を流れる結合電流が遮断されるため、交流損失が
極めて小さくなるため、商用周波数の交流に使用できる
線材となる。
示した。さらにこのような電気抵抗の高いキプロニッケ
ルを母材に使った超極細多芯線材では、超電導フィラメ
ント間を流れる結合電流が遮断されるため、交流損失が
極めて小さくなるため、商用周波数の交流に使用できる
線材となる。
実施例５ 外径６mmのＡｌ−３ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−５ａｔ％Ｚｎ，
Ａｌ−７ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−１０ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−３
ａｔ％，Ａｌ−６ａｔ％、Ｌｉ，Ａｌ−１０ａｔ％Ｌ
ｉ，Ａｌ−１５ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−３ａｔ％Ａｇ，Ａｌ
−５ａｔ％Ａｇ、Ａｌ−７ａｔ％Ａｇ及びＡｌ−１０ａ
ｔＡｇ合金の丸棒の各々を使い、実施例１と同様の方法
で、複合・加工を繰り返すことで１１０×１１０×１１
０本のアルミ合金芯を持つ複合線材を作製した。
Ａｌ−７ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−１０ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−３
ａｔ％，Ａｌ−６ａｔ％、Ｌｉ，Ａｌ−１０ａｔ％Ｌ
ｉ，Ａｌ−１５ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−３ａｔ％Ａｇ，Ａｌ
−５ａｔ％Ａｇ、Ａｌ−７ａｔ％Ａｇ及びＡｌ−１０ａ
ｔＡｇ合金の丸棒の各々を使い、実施例１と同様の方法
で、複合・加工を繰り返すことで１１０×１１０×１１
０本のアルミ合金芯を持つ複合線材を作製した。
なお、Ａｌ−３ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−１０ａｔ％Ｚｎ，Ａ
ｌ−３ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−１５ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−３ａ
ｔ％Ａｇ及びＡｌ−１０ａｔ％Ａｇ合金を芯材に使った
場合、芯径が１μｍ以下になると複合線が伸線加工時に
断線するようになり、それ以上の加工は不可能であっ
た。
ｌ−３ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−１５ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−３ａ
ｔ％Ａｇ及びＡｌ−１０ａｔ％Ａｇ合金を芯材に使った
場合、芯径が１μｍ以下になると複合線が伸線加工時に
断線するようになり、それ以上の加工は不可能であっ
た。
一方、Ａｌ−５ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−７ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ
−５ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−６ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−１０ａｔ
％Ｌｉ，Ａｌ−５ａｔ％Ａｇ及びＡｌ−７ａｔ％Ａｇ合
金を芯材に使った場合、芯径0.03μｍ程度まで伸線加工
が可能であった。
−５ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−６ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−１０ａｔ
％Ｌｉ，Ａｌ−５ａｔ％Ａｇ及びＡｌ−７ａｔ％Ａｇ合
金を芯材に使った場合、芯径0.03μｍ程度まで伸線加工
が可能であった。
この複合線を７００〜１０００℃の温度範囲で熱処理す
ると１４Ｋ以上の高いＴｃが得られた。なお、熱処理温
度が１０００℃を越えた場合、母材の無酸素銅が溶解し
てしまうこと、また、Ｔｃは芯径に強く依存し、芯径が
１μｍ以下にならないと１４Ｋ以上の高いＴｃは得られ
ないことは、Ａｌ−Ｍｇ合金芯の場合と同様である。
ると１４Ｋ以上の高いＴｃが得られた。なお、熱処理温
度が１０００℃を越えた場合、母材の無酸素銅が溶解し
てしまうこと、また、Ｔｃは芯径に強く依存し、芯径が
１μｍ以下にならないと１４Ｋ以上の高いＴｃは得られ
ないことは、Ａｌ−Ｍｇ合金芯の場合と同様である。
各試験で得られた代表的なＴｃ及びＪｃを表３に示し
た。極めて高い、実用的な有望なＪｃが得られている。
さらにこれらの線材では多量の無酸素銅が複合されてい
るため電磁気的に極めて安定化しており、大容量導体に
適していることは実施例１の試料の場合と同様である。
た。極めて高い、実用的な有望なＪｃが得られている。
さらにこれらの線材では多量の無酸素銅が複合されてい
るため電磁気的に極めて安定化しており、大容量導体に
適していることは実施例１の試料の場合と同様である。
実施例６ この発明のように微細な構造をもつＮｂ−Ａｌ複合体を
複合加工で作る上でもっとも重要な点は、アルミ合金が
ニオブと類似した加工硬化特性を持っている事である。
アルミ基Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｌｉ−Ａｇ合金の加工硬化
特性を調べると、それぞれの元素の添加量が少ない場合
はアルミに対する合計の元素添加量で加工硬化特性が決
まる傾向にあることがわかった。また、合計の元素添加
量が４ａｔ％を越えた場合、最も多い添加量の元素によ
ってかなり異なる加工硬化特性を示す様になり、１種類
の元素添加の場合より、２〜４種類の元素添加の方が、
硬くなる傾向が見られた。
複合加工で作る上でもっとも重要な点は、アルミ合金が
ニオブと類似した加工硬化特性を持っている事である。
アルミ基Ａｌ−Ｍｇ−Ｚｎ−Ｌｉ−Ａｇ合金の加工硬化
特性を調べると、それぞれの元素の添加量が少ない場合
はアルミに対する合計の元素添加量で加工硬化特性が決
まる傾向にあることがわかった。また、合計の元素添加
量が４ａｔ％を越えた場合、最も多い添加量の元素によ
ってかなり異なる加工硬化特性を示す様になり、１種類
の元素添加の場合より、２〜４種類の元素添加の方が、
硬くなる傾向が見られた。
すなわち、Ａｌ−６ａｔ％Ｍｇ−１ａｔ％Ｚｎ−１ａｔ
％Ｌｉ−１ａｔ％１Ａｇ，Ａｌ−１ａｔ％Ｍｇ−４ａｔ
％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−１ａｔ％Ａｇ，Ａｌ−１ａｔ％
Ｍｇ−１ａｔ％Ｚｎ−６ａｔ％Ｌｉ−１ａｔ％Ａｇ及び
Ａｌ−１ａｔ％Ｍｇ−１ａｔ％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−４
ａｔ％Ａｇ合金の丸棒の各々を使い、実施例１同様の方
法で、複合・加工を繰り返すことで１１０×１１０×１
１０本のアルミ合金芯（芯径；0.1μｍ）を持つ複合線
材を作製した。この複合線材に８００℃×１ｈｒの熱処
理を加えたところ、表４に示すようなＴｃ及びＪｃが得
られた。
％Ｌｉ−１ａｔ％１Ａｇ，Ａｌ−１ａｔ％Ｍｇ−４ａｔ
％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−１ａｔ％Ａｇ，Ａｌ−１ａｔ％
Ｍｇ−１ａｔ％Ｚｎ−６ａｔ％Ｌｉ−１ａｔ％Ａｇ及び
Ａｌ−１ａｔ％Ｍｇ−１ａｔ％Ｚｎ−１ａｔ％Ｌｉ−４
ａｔ％Ａｇ合金の丸棒の各々を使い、実施例１同様の方
法で、複合・加工を繰り返すことで１１０×１１０×１
１０本のアルミ合金芯（芯径；0.1μｍ）を持つ複合線
材を作製した。この複合線材に８００℃×１ｈｒの熱処
理を加えたところ、表４に示すようなＴｃ及びＪｃが得
られた。
実施例７ 外径７mmのＡｌ−２ａｔ％Ｃｕ−２ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−
２ａｔ％Ｃｕ−４ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−２
ａｔ％Ｓｉ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−４ａｔ％Ｓｉ及びＡ
ｌ−２ａｔ％Ｇｅ−２ａｔ％Ｓｉ合金の各々の丸棒と、
外径１４mm、内径７mmのＮｂ−３ａｔ％Ｇｅ及びＮｂ−
３ａｔ％Ｓｉ合金パイプを使って実施例１と同様の方法
で１２０×１２０×１２０本のアルミニウム合金芯（芯
径；0.1μｍ）をもつ複合線材を作製した。この複合線
材に８００℃の熱処理を加えたところ表５のように高い
Ｔｃ及びＪｃを示した。
２ａｔ％Ｃｕ−４ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−２
ａｔ％Ｓｉ，Ａｌ−２ａｔ％Ｃｕ−４ａｔ％Ｓｉ及びＡ
ｌ−２ａｔ％Ｇｅ−２ａｔ％Ｓｉ合金の各々の丸棒と、
外径１４mm、内径７mmのＮｂ−３ａｔ％Ｇｅ及びＮｂ−
３ａｔ％Ｓｉ合金パイプを使って実施例１と同様の方法
で１２０×１２０×１２０本のアルミニウム合金芯（芯
径；0.1μｍ）をもつ複合線材を作製した。この複合線
材に８００℃の熱処理を加えたところ表５のように高い
Ｔｃ及びＪｃを示した。
実施例８ 外径６mmのＡｌ−６ａｔ％Ｍｇ−２ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−
６ａｔ％Ｍｇ−４ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−６ａｔ％Ｍｇ−２
ａｔ％Ｓｉ，Ａｌ−６ａｔ％Ｍｇ−４ａｔ％Ｓｉ及びＡ
ｌ−６ａｔ％Ｍｇ−２ａｔ％Ｇｅ−２ａｔ％Ｓｉ合金の
丸棒の各々と、外径１２mm、内径６mmのＮｂ−３ａｔ％
Ｇｅ及びＮｂ−３ａｔ％Ｓｉ合金パイプを使って実施例
３と同様の方法で１１０×１１０×１１０本のアルミ合
金芯（芯径；0.1μｍ）を持つ複合線材を作製した。こ
の複合線材に８００℃×１ｈｒの熱処理を加えたところ
表６に示すように高いＴｃ及びＪｃが得られた。なお、
アルミ合金、ニオブ合金にＳｉ及びＧｅを合計して５ａ
ｔ％以上添加すると、加工性が劣化して、超極細多芯線
を作ることができなかった。
６ａｔ％Ｍｇ−４ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−６ａｔ％Ｍｇ−２
ａｔ％Ｓｉ，Ａｌ−６ａｔ％Ｍｇ−４ａｔ％Ｓｉ及びＡ
ｌ−６ａｔ％Ｍｇ−２ａｔ％Ｇｅ−２ａｔ％Ｓｉ合金の
丸棒の各々と、外径１２mm、内径６mmのＮｂ−３ａｔ％
Ｇｅ及びＮｂ−３ａｔ％Ｓｉ合金パイプを使って実施例
３と同様の方法で１１０×１１０×１１０本のアルミ合
金芯（芯径；0.1μｍ）を持つ複合線材を作製した。こ
の複合線材に８００℃×１ｈｒの熱処理を加えたところ
表６に示すように高いＴｃ及びＪｃが得られた。なお、
アルミ合金、ニオブ合金にＳｉ及びＧｅを合計して５ａ
ｔ％以上添加すると、加工性が劣化して、超極細多芯線
を作ることができなかった。
実施例９ Ａｌ−0.1ａｔ％Ｃｕ，Ａｌ−2.5ａｔ％Ｍｇ，Ａｌ−2.
5ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−2.5ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−2.5ａｔ％
Ａｇ，Ａｌ−１ａｔ％Ａｇ−0.7ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−１
ａｔ％Ｍｇ−0.7ａｔ％Ｓｉのように合金添加量の少な
い場合でも、これを溶体化した後に、焼き入れ、焼き戻
しをすると、ビッカース硬さが約５０から１００に増加
してＮｂの硬さに匹敵するものとなり、Ａｌの芯径が0.
1μｍまで加工することができた。
5ａｔ％Ｚｎ，Ａｌ−2.5ａｔ％Ｌｉ，Ａｌ−2.5ａｔ％
Ａｇ，Ａｌ−１ａｔ％Ａｇ−0.7ａｔ％Ｇｅ，Ａｌ−１
ａｔ％Ｍｇ−0.7ａｔ％Ｓｉのように合金添加量の少な
い場合でも、これを溶体化した後に、焼き入れ、焼き戻
しをすると、ビッカース硬さが約５０から１００に増加
してＮｂの硬さに匹敵するものとなり、Ａｌの芯径が0.
1μｍまで加工することができた。
（発明の効果） この発明の製造法により、以上詳しく説明した通り、従
来は不可能であった実用強磁界用、交流用のＴｃが高
く、Ｊｃも大きいＮｂ，Ａｌ超電導線材が実現される。
Ｎｂ３Ｓｎ、Ｖ３Ｇａ線材よりも上部臨界は高く、しか
も線材の製造コストも低減される。また、Ｎｂ−Ｔｉ極
細多芯線に比べて、Ｔｃは高く、交流用として有利なも
のが得られる。
来は不可能であった実用強磁界用、交流用のＴｃが高
く、Ｊｃも大きいＮｂ，Ａｌ超電導線材が実現される。
Ｎｂ３Ｓｎ、Ｖ３Ｇａ線材よりも上部臨界は高く、しか
も線材の製造コストも低減される。また、Ｎｂ−Ｔｉ極
細多芯線に比べて、Ｔｃは高く、交流用として有利なも
のが得られる。
第１図（ａ）（ｂ）は、この説明の製造法におけるＮｂ
−Ａｌ合金複合材の例を示した断面図である。第２図
（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、無酸素銅、キプロニッケ
ルおよびその両者からなる場合丸棒を示した断面図であ
る。 第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、別の例を示した複
合材の断面図である。 １……Ｎｂ ２……Ａｌ合金 ３，４……複合材 ５……無酸素銅 ６……キプロニッケル ７……Ｎｂ粉末の焼結体
−Ａｌ合金複合材の例を示した断面図である。第２図
（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、無酸素銅、キプロニッケ
ルおよびその両者からなる場合丸棒を示した断面図であ
る。 第３図（ａ）（ｂ）（ｃ）は、各々、別の例を示した複
合材の断面図である。 １……Ｎｂ ２……Ａｌ合金 ３，４……複合材 ５……無酸素銅 ６……キプロニッケル ７……Ｎｂ粉末の焼結体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−163710（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−171629（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−209210（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−97514（ＪＰ，Ａ) 特公 昭45−17833（ＪＰ，Ｂ１) 「日本金属学会シンポジウム講演予稿一 般講演概要」昭和58年秋期（第93回・秋 田）大会（昭和58年９月16日発行） 伊藤 喜久男、吉田勇二、飯島安男、太刀川恭治 「Ｔｉ添加Ｓｎ合金を用いた複合加工Ｎｂ ▲下３▼Ｓｎ超電導線材」第239頁 Ｍ．Ｓｕｅｎａｇａ“Ｓｕｐｅｒｃｏｎ ｄｕｃｔｏｒ Ｍｅｔｅｒｉａｌｓ Ｓｃ ｉｅｎｃｅ Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｆａ ｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ Ａｐｐｌｉ ｃａｔｉｏｎ”ｅｄｉｔｅｄ ｂｙ Ｓ. Ｆｏｎｅｒ ａｎｄ Ｂ．Ｂ．Ｓｃｈｗａ ｒｔｓ（1981）Ｐｌｅｎｕｍ Ｐｒｅｓ ｓ，Ｎｅｗ Ｙｏｒｋ，Ｐ．215
Claims (7)
- 【請求項１】0.1〜３ａｔ％のＣｕを含むアルミニウム
合金とニオブとからなる複合材を、アルミニウム合金の
厚みが１μｍ以下となるまで線材加工し、高温熱処理す
るＮｂ３Ａｌ化合物超電導線材の製造法。 - 【請求項２】0.1〜１５ａｔ％のＭｇ，Ｚｎ，Ｌｉおよ
びＡｇの１種以上を含む請求項１記載のアルミニウム合
金とニオブとの複合材をアルミニウム合金の厚みが１μ
ｍ以下となるまで線材加工し、高温熱処理するＮｂ３Ａ
ｌ化合物超電導線材の製造法。 - 【請求項３】0.1〜１５ａｔ％以下のＭｇ，Ｚｎ，Ｌｉ
およびＡｇの１種以上を含むアルミニウム合金とニオブ
とからなる複合材を、アルミニウム合金の厚みが１μｍ
以下となるまで線材加工し、高温熱処理するＮｂ３Ａｌ
化合物超電導線材の製造法。 - 【請求項４】請求項１、２または３記載のアルミニウム
合金をニオブと複合化する前に、溶体化処理、焼き入
れ、および焼き戻しの処理を行うＮｂ３Ａｌ化合物超電
導線材の製造法。 - 【請求項５】無酸素銅、キプロニッケルまたはその両方
からなる母材中に複合材を配置して線材加工する請求項
１、２または３記載のＮｂ３Ａｌ化合物超電導線材の製
造法。 - 【請求項６】７００〜１０００℃で熱処理する請求項
１、２または３記載のＮｂ３Ａｌ化合物超電導線材の製
造法。 - 【請求項７】４ａｔ％以下のＳｉおよび／またはＧｅを
添加した請求項１、２または３記載のアルミニウム合
金、またはニオブ合金とからなる複合材を線材加工する
請求項１、２、３、４、５または６記載のＮｂ３Ａｌ化
合物超電導線材の製造法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63060080A JPH0636331B2 (ja) | 1987-08-25 | 1988-03-14 | Ｎｂ▲下３▼Ａ１化合物超電導線材の製造法 |
| DE3905805A DE3905805C2 (de) | 1988-03-14 | 1989-02-24 | Verfahren zur Herstellung eines drahtförmigen supraleitenden Verbundgegenstands |
| US07/315,825 US4917965A (en) | 1987-08-25 | 1989-02-24 | Multifilament Nb3 Al superconducting linear composite articles |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62-209150 | 1987-08-25 | ||
| JP20915087 | 1987-08-25 | ||
| JP63060080A JPH0636331B2 (ja) | 1987-08-25 | 1988-03-14 | Ｎｂ▲下３▼Ａ１化合物超電導線材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01140521A JPH01140521A (ja) | 1989-06-01 |
| JPH0636331B2 true JPH0636331B2 (ja) | 1994-05-11 |
Family
ID=26401140
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63060080A Expired - Lifetime JPH0636331B2 (ja) | 1987-08-25 | 1988-03-14 | Ｎｂ▲下３▼Ａ１化合物超電導線材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0636331B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0644427B2 (ja) * | 1988-08-12 | 1994-06-08 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | 超極細多重構造のＮｂ▲下３▼Ａ１超電導線材の製造法 |
| JP2815373B2 (ja) * | 1987-12-28 | 1998-10-27 | 恭治 太刀川 | 第三元素添加Ｎｂ▲下３▼Ａ▲ｌ▼超電導部材の製造方法 |
| JPH0793063B2 (ja) * | 1991-02-19 | 1995-10-09 | 学校法人東海大学 | Ｎｂ３Ａｌ基超電導体の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4262412A (en) * | 1979-05-29 | 1981-04-21 | Teledyne Industries, Inc. | Composite construction process and superconductor produced thereby |
| US4351726A (en) * | 1981-04-03 | 1982-09-28 | Somerville Robert L | Traveling belt filter having vacuum channels formed along edges of said belt |
| JPS59209210A (ja) * | 1983-05-13 | 1984-11-27 | 住友電気工業株式会社 | Ｎｂ↓３Ｓｎ化合物超伝導線およびその製造方法 |
| JPS6097514A (ja) * | 1983-10-31 | 1985-05-31 | 株式会社東芝 | 複合超電導線の製造方法 |
-
1988
- 1988-03-14 JP JP63060080A patent/JPH0636331B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 「日本金属学会シンポジウム講演予稿一般講演概要」昭和５８年秋期（第９３回・秋田）大会（昭和５８年９月１６日発行）伊藤喜久男、吉田勇二、飯島安男、太刀川恭治「Ｔｉ添加Ｓｎ合金を用いた複合加工Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線材」第２３９頁 |
| Ｍ．Ｓｕｅｎａｇａ"ＳｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｏｒＭｅｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ，ａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ"ｅｄｉｔｅｄｂｙＳ．ＦｏｎｅｒａｎｄＢ．Ｂ．Ｓｃｈｗａｒｔｓ（１９８１）ＰｌｅｎｕｍＰｒｅｓｓ，ＮｅｗＹｏｒｋ，Ｐ．２１５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01140521A (ja) | 1989-06-01 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |