JPH0668725A - 超電導合金線材の製造方法 - Google Patents

超電導合金線材の製造方法

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JPH0668725A
JPH0668725A JP4219339A JP21933992A JPH0668725A JP H0668725 A JPH0668725 A JP H0668725A JP 4219339 A JP4219339 A JP 4219339A JP 21933992 A JP21933992 A JP 21933992A JP H0668725 A JPH0668725 A JP H0668725A
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JP
Japan
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nbti
alloy
extrusion
superconducting
wire
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JP4219339A
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English (en)
Inventor
Osamu Taguchi
修 田口
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、CuTi金属間化合物が生成され
るのを安価で容易に防止し、フィラメントの断線や臨界
電流値の低下を防止するとともに、フィラメント径のば
らつきを抑えることを目的とするものである。 【構成】 外側六角で内側円形の多数本のCuパイプ1
0のそれぞれに、Cuパイプ10との間に間隙が生じる
ような径を持つNbTi合金棒9を挿入して押出し用複
合ビレットを組み立てる。これにより、NbTi合金棒
9とCuパイプ10とは、両者の接している部分でも互
いに強く押されることがなく、加熱時のNbTiとCu
との間の拡散が防止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばNbTi超電
導合金線材など、NbTi系合金の超電導線を有する超
電導合金線材の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の超電導線材は、安定した
働きをさせるために、例えば無酸素銅などの電気抵抗の
低い常電導性金属中に多数の細いフィラメント、例えば
直径40μm以下のNbTi合金フィラメントを埋め込
み、さらにこのような複合線にツイスト加工を施した、
いわゆる極細多心ツイスト超電導線材の形に製作され使
用される。
【0003】このような従来のNbTi超電導合金線材
の一例の断面を図2に示す。図において、1は超電導合
金であるNbTi合金フィラメント、2は無酸素銅など
の安定化金属(常電導性金属)であり、これらにより複
合線であるNbTi超電導合金線材3が構成されてい
る。また、NbTi超電導合金線材3は、その全長にわ
たって図2に示す一様な横断面を有している。
【0004】従来、上記のようなNbTi超電導合金線
材3を製造するには、一般に次のような方法が採られ
る。即ち、まずCuパイプを洗浄してその中に1本のN
bTi棒を挿入する。次に、これを引抜加工して、Cu
を被覆したNbTi線とする。そして、図3及び図4に
示すように、断面六角形のCu被覆NbTi合金単心線
4の多数本を、大きな径のCuパイプ5の中に整列して
挿入し、Cuパイプ5の両端面に先端部材6及び後端部
材7として、多くは銅板を溶接して押出し用複合ビレッ
ト8とする。
【0005】この後、押出し用複合ビレット8を押出し
加工して複合線とし、さらにこの複合線に対してスエー
ジング、伸線、圧延などの断面縮小加工を施し、所定の
形状に仕上げる。上記の押出し加工は、多心線材を製造
するため、特にCuとCuを接合するために重要な工程
である。また、断面縮小加工工程中又はその後の熱処理
は、高い電流特性を保持するために必須の工程である。
【0006】上記のように製造されたNbTi超電導合
金線材3は、所定の電流容量に対応するため、1本その
ままで又は複数本による撚線とされて、コイルに巻回さ
れる。このようなコイルは、液体ヘリウム等によって極
低温まで冷却すると、電気抵抗が零の状態となり、大電
流を流すことができるようになるので、核融合、加速
器、核磁気共鳴医療用診断装置、超電導磁気浮上列車な
どの強磁場発生電磁石として使用される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の超
電導合金線材の製造方法では、押出し用複合ビレット8
中のCu被覆NbTi合金単心線4において、CuとN
bTi合金とが強く密着しているため、数100℃にお
ける熱間押出し加工と断面縮小加工工程中、又は加工工
程後の250〜400℃の熱処理工程において、NbT
i合金中のTiとマトリックスのCuとが拡散反応を起
こし、NbTi合金フィラメント1と安定化金属(安定
化銅)2との界面にCuTi金属間化合物が生成され
る。
【0008】この化合物が一旦フィラメント径に近い大
きさに形成された場合には、断面縮小加工工程において
NbTi合金フィラメント1の切断もしくは線材全体の
切断を引き起こし、ひいては臨界電流値の低下をもたら
す原因となるという問題点があった。特に、フィラメン
ト径が数μm以下の線材では、CuTi金属間化合物の
生成の有無が線材の伸線性に多大な影響を及ぼすことに
なる。
【0009】このようなCuTi化合物の生成を抑制す
るための周知技術として、NbTi棒とCuパイプとの
間にNbパイプを挟み込み3層構造とし、これを複合加
工して超電導線材を製作する方法がある。しかし、Nb
パイプは、その製作方法が厄介であるため、非常に高価
であるとともに、その肉厚を薄く製作することが困難で
ある。従って、この方法では、ただ単にNbTi合金と
Cuとを隔離するだけのために高価なNbを必要以上に
多く使うことになってしまうという問題点があった。ま
た、NbTi合金からCuへの熱の伝達性、電気伝導性
の悪化を招くことになり、安定性の悪い超電導線材とな
ってしまうという問題点もあった。
【0010】この発明は、上記のような問題点を解決す
ることを課題としてなされたものであり、NbTi系合
金とCu系金属との間にCuTi金属間化合物が生成さ
れるのを安価で容易に防止することができる超電導合金
線材の製造方法を得ることを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】請求項1の発明に係る超
電導合金線材の製造方法は、断面縮小加工前の押出し用
複合ビレット中に、NbTi系合金とCu系金属とを、
両者間に間隙が存在するように配置したものである。
【0012】請求項2の発明に係る超電導合金線材の製
造方法は、多数本のCuパイプのそれぞれに、Cuパイ
プとの間に間隙が生じるような径を持つNbTi合金棒
を挿入して複合ビレットを組み立てるものである。
【0013】
【作用】この発明においては、押出し用複合ビレット中
のNbTi系合金とCu系金属との間の押し付け合う力
をなくすことにより、加熱によるNbTiとCuとの間
の拡散を抑え、CuTi金属間化合物が生成されるのを
防止する。
【0014】
【実施例】以下、この発明の一実施例をNbTi超電導
合金線材の製造初期段階の横断面を示す図1について説
明する。図において、外側六角対辺寸法12mm、内側
円形直径10.2mmの直線状のCuパイプ10を長さ
450mmに切断した。また、直径10mmの直線状の
NbTi合金棒9を長さ450mmに切断した。そし
て、これらのCuパイプ10及びNbTi合金棒9の表
面を清浄化して乾燥させた。また、外径240mm、内
径210mmの大径Cuパイプ5を準備し、その表面を
清浄化して乾燥させた。
【0015】この後、大径Cuパイプ5の中に多数のC
uパイプ10を整列して挿入し、かつCuパイプ10と
大径Cuパイプ5との間の間隙には、Cu部材(図示せ
ず)を詰め込んだ。そして、各Cuパイプ10の中にN
bTi合金棒9を挿入し、大径パイプ5の両端部に、図
3と同様に銅板からなる先端及び後端部材6,7を当て
がって真空槽中に入れた。このような複合体中の間隙部
が真空になった後、電子ビームを照射して、先端及び後
端部材6,7をそれぞれ大径Cuパイプ5に溶接し、押
出し用複合ビレットとした。
【0016】次に、この押出し用複合ビレットを約58
0℃に加熱して熱間押出し加工を施すことにより、直径
60mmの複合棒とした後、この複合棒に引き抜き加工
を施した。この引き抜き加工の途中で、390℃、20
時間の熱処理を4回行って、線径0.5mmのNbTi
超電導合金線材とした。
【0017】このようなNbTi超電導合金線材の製造
方法では、引き抜き加工中に断線を生じることがなく、
容易に加工を進めることができた。また、線材のCu部
分を硝酸等の酸により溶解除去し、直径約21μmのフ
ィラメントの表面を走査型電子顕微鏡により観察した。
その結果、フィラメントの表面には、直径0.5μm程
度の小さなCuTi金属間化合物が認められたが、従来
のように臨界電流値やフィラメント断線に影響するよう
な大きさのものは認められず、かつフィラメントの異常
に太い部分や細い部分も認められなかった。
【0018】直径0.5μm程度のCuTi金属間化合
物は、390℃で20時間の熱処理を4回行ったときに
生成したものと考えられる。即ち、温度が低いために極
く薄く生成し、それが残ったものであるが、極く小さい
ものであるため、臨界電流値やフィラメント断線に影響
を及ぼすものではない。
【0019】さらに、このNbTi超電導合金線材の臨
界電流密度を測定したところ、4.2Kにおいて5Tの
磁界下で3020A/mm2の非常に高い電流特性が得
られた。
【0020】このように、この実施例の製造方法では、
押出し用複合ビレット中でNbTi合金棒9とCuパイ
プ10との間に僅かな隙間があり、かつ接している部分
でも両者が互いに強く押されていない状態であるため、
押出し用複合ビレットが加熱されてもNbTiとCuと
の間に拡散が生じることがない。このため、押出し加工
前の加熱で大きなCuTi金属間化合物が生成されるの
が防止され、この結果フィラメントの断線や臨界電流値
の低下がなく、かつフィラメント径のばらつきも少ない
電流特性の優れたNbTi超電導合金線材が得られる。
【0021】なお、上記実施例では超電導合金としてN
bTi合金を使用した場合について示したが、例えばN
bTiTa合金など、NbTi系超電導合金線材の製造
にもこの発明は適用できる。さらに、上記実施例ではC
uとNbTi合金とからなる超電導合金線材の場合につ
いて示したが、例えばパルス用NbTi超電導合金線材
など、CuNi合金を含む3層のNbTi超電導合金線
材の場合にもこの発明は適用できる。
【0022】
【発明の効果】以上説明したように、請求項1の発明の
超電導合金線材の製造方法は、断面縮小加工前の押出し
用複合ビレット中に、NbTi系合金とCu系金属と
を、両者間に間隙が存在するように配置したので、Nb
Ti系合金とCu系金属とが、両者の接している部分で
も互いに強く押されることがなく、従ってNbTiとC
uとの間で拡散が生じてCuTi金属間化合物が生成さ
れるのを安価で容易に防止することができ、この結果フ
ィラメントの断線や臨界電流値の低下を防止することが
できるとともに、フィラメント径のばらつきを抑えるこ
とができるなどの効果を奏する。
【0023】また、請求項2の発明の超電導合金線材の
製造方法は、断面縮小加工前の押出し用複合ビレットに
おいて、CuパイプとNbTi合金棒との間に間隙が生
じているので、上記請求項1の発明と同様の効果を奏す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例による押出し用複合ビレッ
トの要部を示す横断面図である。
【図2】従来のNbTi超電導合金線材の一例の横断面
図である。
【図3】従来の押出し用複合ビレットの一例の縦断面図
である。
【図4】図3の要部を示す横断面図である。
【符号の説明】
8 押出し用複合ビレット 9 NbTi合金棒(NbTi系合金) 10 Cuパイプ(Cu系金属)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 超電導合金としてのNbTi系合金と安
    定化金属としてのCu系金属とが並設された押出し用複
    合ビレットに、熱間押出しによる断面縮小加工を施す工
    程を有する超電導合金線材の製造方法において、上記断
    面縮小加工前の押出し用複合ビレット中には、上記Nb
    Ti系合金と上記Cu系金属とを、両者間に間隙が存在
    するように配置することを特徴とする超電導合金線材の
    製造方法。
  2. 【請求項2】 外側六角で内側円形の多数本のCuパイ
    プのそれぞれに、上記Cuパイプとの間に間隙が生じる
    ような径を持つNbTi合金棒を挿入して押出し用複合
    ビレットを組み立てる工程と、上記押出し用複合ビレッ
    トに、熱間押出しによる断面縮小加工を施す工程とを有
    していることを特徴とする超電導合金線材の製造方法。
JP4219339A 1992-08-18 1992-08-18 超電導合金線材の製造方法 Pending JPH0668725A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103574273A (zh) * 2012-08-07 2014-02-12 江苏天工钛业科技有限公司 一种钛棒
US9825418B2 (en) 2014-03-20 2017-11-21 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Laser-oscillation cooling device

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