JPH09106721A - Nb−Ti超電導線の製造方法 - Google Patents
Nb−Ti超電導線の製造方法Info
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- JPH09106721A JPH09106721A JP7264505A JP26450595A JPH09106721A JP H09106721 A JPH09106721 A JP H09106721A JP 7264505 A JP7264505 A JP 7264505A JP 26450595 A JP26450595 A JP 26450595A JP H09106721 A JPH09106721 A JP H09106721A
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- wire
- outer diameter
- superconducting wire
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- 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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- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】従来の人工的なピンニングセンターを用いるN
b−Ti超電導線の製造方法では、工程数が多くコスト
アップにつながるという欠点があった。 【解決手段】Nb箔1とNb−Ti合金箔2とを銅棒3
に巻き込み、これを銅管4に挿入し押出、伸線して6角
断面形状の1次スタック線5を得る。次いで、多数の1
次スタック線5を多数の6角断面形状の銅線とともに銅
管6に挿入し押出、伸線して2次スタック線(最終線
材)7を得る。
b−Ti超電導線の製造方法では、工程数が多くコスト
アップにつながるという欠点があった。 【解決手段】Nb箔1とNb−Ti合金箔2とを銅棒3
に巻き込み、これを銅管4に挿入し押出、伸線して6角
断面形状の1次スタック線5を得る。次いで、多数の1
次スタック線5を多数の6角断面形状の銅線とともに銅
管6に挿入し押出、伸線して2次スタック線(最終線
材)7を得る。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、人工的なピンニン
グセンターを適用したNb−Ti超電導線の製造方法に
おいて工程数を減少させることを可能としたNb−Ti
超電導線の製造方法に関する。
グセンターを適用したNb−Ti超電導線の製造方法に
おいて工程数を減少させることを可能としたNb−Ti
超電導線の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、Nb−Ti超電導線の臨界電流密
度(Jc)を向上させるためには、一般的にNb−Ti
線材を強加工した後350〜450°Cの温度で数10
〜数100時間熱処理し、α−Tiをピン止め点をして
析出させている。熱処理後、加工してα−Ti析出物を
リボン状に変形させてJcを更に高めている。この熱処
理−加工を繰り返すことによりチャンピオンデータとし
て5Tの磁界下で3,700A/mm2 のJcが得られ
ている(Li Chengren等;Cryogeni
c 27,171(1987)を参照)。Jcを高める
ためには、α−Ti析出物を微細にかつ量的により多く
析出させることが必要である。一般的に使用されている
Nb−47wt%Tiは、Tiがすべて析出すると体積
比率で約50%の析出物が得られることになるが、実際
の線材においては熱処理時間を100時間以下にしてい
るため10〜20%に止まっている。
度(Jc)を向上させるためには、一般的にNb−Ti
線材を強加工した後350〜450°Cの温度で数10
〜数100時間熱処理し、α−Tiをピン止め点をして
析出させている。熱処理後、加工してα−Ti析出物を
リボン状に変形させてJcを更に高めている。この熱処
理−加工を繰り返すことによりチャンピオンデータとし
て5Tの磁界下で3,700A/mm2 のJcが得られ
ている(Li Chengren等;Cryogeni
c 27,171(1987)を参照)。Jcを高める
ためには、α−Ti析出物を微細にかつ量的により多く
析出させることが必要である。一般的に使用されている
Nb−47wt%Tiは、Tiがすべて析出すると体積
比率で約50%の析出物が得られることになるが、実際
の線材においては熱処理時間を100時間以下にしてい
るため10〜20%に止まっている。
【0003】これを改良するために最近、線材製造の初
期段階からJc向上に適した人工的なピン止め点(ピン
ニングセンター)を超電導対内部に導入しておき、その
後の加工で最適なピン止めサイズに加工するという方法
が提案されている(D.R.Dietderich等;
Advances in Cryogenic Eng
ineering Materials,38,685
(1992)、特開平6−5129号公報)。Diet
derich等の方法では、Nb−Tiの外周に体積比
で約25%のNbを被覆し、これを複数本Nb管中に複
合化、押出、伸線加工し、線材化する。さらに、これを
銅マトリックスに多数複合挿入したビレットを押出、伸
線加工してピンニングセンターであるNbの間隔が約3
5nmになるまで加工する。3367A/mm2 (5T
において)のJcが得られている。
期段階からJc向上に適した人工的なピン止め点(ピン
ニングセンター)を超電導対内部に導入しておき、その
後の加工で最適なピン止めサイズに加工するという方法
が提案されている(D.R.Dietderich等;
Advances in Cryogenic Eng
ineering Materials,38,685
(1992)、特開平6−5129号公報)。Diet
derich等の方法では、Nb−Tiの外周に体積比
で約25%のNbを被覆し、これを複数本Nb管中に複
合化、押出、伸線加工し、線材化する。さらに、これを
銅マトリックスに多数複合挿入したビレットを押出、伸
線加工してピンニングセンターであるNbの間隔が約3
5nmになるまで加工する。3367A/mm2 (5T
において)のJcが得られている。
【0004】特開平6−5129号公報に記載の方法で
は、Nb板とNb−Ti合金板とをNb管中に多層複合
化し、押出、伸線加工して所定の線径まで加工し、この
線材を複数本銅管等の中に挿入し、これを押出、伸線し
所定の線径になるまで加工する。この線材を複数本、銅
管等の中に挿入し押出、伸線加工により最終線径まで加
工する。最終線径におけるNbとNbとの間隔はそれぞ
れ13.8nm、27.7nmで、約4,000A/m
m2 (5Tにおいて)のJcが得られている。
は、Nb板とNb−Ti合金板とをNb管中に多層複合
化し、押出、伸線加工して所定の線径まで加工し、この
線材を複数本銅管等の中に挿入し、これを押出、伸線し
所定の線径になるまで加工する。この線材を複数本、銅
管等の中に挿入し押出、伸線加工により最終線径まで加
工する。最終線径におけるNbとNbとの間隔はそれぞ
れ13.8nm、27.7nmで、約4,000A/m
m2 (5Tにおいて)のJcが得られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
人工的なピンニングセンターを用いるNb−Ti超電導
線の製造方法においては、ビレット等のスタック回数が
3回必要となり、工程数の増加によりコストアップを生
じている。
人工的なピンニングセンターを用いるNb−Ti超電導
線の製造方法においては、ビレット等のスタック回数が
3回必要となり、工程数の増加によりコストアップを生
じている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、人工的
なピンニングセンターを適用したNb−Ti超電導線の
製造方法において工程数を減少させる一方、臨界電流密
度(Jc)の高い超電導線を提供することにある。上記
目的の達成のため、本発明のNb−Ti超電導線の製造
方法では、1次スタック線の材料としてNb箔とNb−
Ti合金箔とが用いられる。Nb箔およびNb−Ti合
金箔の厚さは、それぞれ1mm以下、好ましくは0.5
mm以下である。
なピンニングセンターを適用したNb−Ti超電導線の
製造方法において工程数を減少させる一方、臨界電流密
度(Jc)の高い超電導線を提供することにある。上記
目的の達成のため、本発明のNb−Ti超電導線の製造
方法では、1次スタック線の材料としてNb箔とNb−
Ti合金箔とが用いられる。Nb箔およびNb−Ti合
金箔の厚さは、それぞれ1mm以下、好ましくは0.5
mm以下である。
【0007】ここで、Jcを向上するため、Nb−Ti
合金とNbとの体積比率は、好ましくは0.8〜4、よ
り好ましくは、1.5〜3とし、最終線径におけるNb
の厚さを5〜50nmとする。また、加工性およびJc
を向上するため、1次スタック線材料のNb箔または
(および)NbTi合金箔は、スリットを有し伸展(エ
クスパンド)した箔とすることが好ましい。
合金とNbとの体積比率は、好ましくは0.8〜4、よ
り好ましくは、1.5〜3とし、最終線径におけるNb
の厚さを5〜50nmとする。また、加工性およびJc
を向上するため、1次スタック線材料のNb箔または
(および)NbTi合金箔は、スリットを有し伸展(エ
クスパンド)した箔とすることが好ましい。
【0008】さらに、加工性を向上するため、1次スタ
ック線材料のNb箔は、5wt%以下のTa、Ti、Z
r,Hfからなる群から選択される少なくとも1種の金
属を含有し、1次スタック線材料のNb−Ti合金箔
は、45〜55wt%のTiを含有することが好まし
い。1次スタック線材料を巻く巻き芯には、Nbもしく
はCuまたはこれらの合金が用いられる。
ック線材料のNb箔は、5wt%以下のTa、Ti、Z
r,Hfからなる群から選択される少なくとも1種の金
属を含有し、1次スタック線材料のNb−Ti合金箔
は、45〜55wt%のTiを含有することが好まし
い。1次スタック線材料を巻く巻き芯には、Nbもしく
はCuまたはこれらの合金が用いられる。
【0009】本発明のNb−Ti超電導線の製造方法で
は、1次スタック線の材料としてNb箔とNb−Ti合
金箔とを用いることにより、初期状態から最終線径に到
る加工度が小さくなる(加工回数が2回で済む)。しか
も、線材の長手方向の変化が少なくて済むことから、線
材をより均一に加工することができ、Jcの向上を図る
ことができる。
は、1次スタック線の材料としてNb箔とNb−Ti合
金箔とを用いることにより、初期状態から最終線径に到
る加工度が小さくなる(加工回数が2回で済む)。しか
も、線材の長手方向の変化が少なくて済むことから、線
材をより均一に加工することができ、Jcの向上を図る
ことができる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。 <第1の実施の形態>図1は、本発明のNb−Ti超電
導線の製造方法の各工程を示す。まず外径6mmの銅棒
3に厚さ50μmのNb箔を10層巻き、次に厚さ50
μmのNb箔1と厚さ100μmのNb−47wt%T
i箔2とを重ね合わせて53層巻き込み、さらに厚さ5
0μmのNb箔を10層巻き込んだ。このときの外径は
約24.4mmであった。これを外径28mm、内径2
4.8mmの銅管4に挿入組立てて、押出用ビレットと
した。このビレットを400°Cに予熱し外径約10m
mに静水圧押出した。これを伸線加工し、対辺距離が
0.805mmの六角断面形状の1次スタック線材5を
得た。銅比は約0.40である。
する。 <第1の実施の形態>図1は、本発明のNb−Ti超電
導線の製造方法の各工程を示す。まず外径6mmの銅棒
3に厚さ50μmのNb箔を10層巻き、次に厚さ50
μmのNb箔1と厚さ100μmのNb−47wt%T
i箔2とを重ね合わせて53層巻き込み、さらに厚さ5
0μmのNb箔を10層巻き込んだ。このときの外径は
約24.4mmであった。これを外径28mm、内径2
4.8mmの銅管4に挿入組立てて、押出用ビレットと
した。このビレットを400°Cに予熱し外径約10m
mに静水圧押出した。これを伸線加工し、対辺距離が
0.805mmの六角断面形状の1次スタック線材5を
得た。銅比は約0.40である。
【0011】次いで、外径29.1mm、内径25.7
mmの銅管6に中心部に対辺距離0.805mmの六角
断面銅線を199本、その外周部に上記の1次スタック
線材5を648本組み込み押出用ビレットとした。この
ビレットを400°Cに予熱し、外径10mmに静水圧
押出した。これを外径が1.09mm、0.81mm、
0.54mm、0.27mm、0.15mm、および
0.08mmとなるまで、外径の10倍のピッチでツイ
スト加工を施して伸線し、2次スタック線材(最終線
材)7を得た。
mmの銅管6に中心部に対辺距離0.805mmの六角
断面銅線を199本、その外周部に上記の1次スタック
線材5を648本組み込み押出用ビレットとした。この
ビレットを400°Cに予熱し、外径10mmに静水圧
押出した。これを外径が1.09mm、0.81mm、
0.54mm、0.27mm、0.15mm、および
0.08mmとなるまで、外径の10倍のピッチでツイ
スト加工を施して伸線し、2次スタック線材(最終線
材)7を得た。
【0012】それぞれの5TにおけるNb−Ti部のJ
cは、1,500、2,000、3,000、4,00
0、3,000および1,500A/mm2 であった。
また、それぞれのNbピン部の厚さはそれぞれ約60、
約45、約30、約15、8、および約4.4nmであ
った。銅比は約1.4で、例えば、φ0.27における
フィラメント径は6.8μmである。充分なJcと言え
る2000A/mm2(5Tにおいて)以上が得られる
のは、Nbピンの厚さが約5〜50nmの場合である。
cは、1,500、2,000、3,000、4,00
0、3,000および1,500A/mm2 であった。
また、それぞれのNbピン部の厚さはそれぞれ約60、
約45、約30、約15、8、および約4.4nmであ
った。銅比は約1.4で、例えば、φ0.27における
フィラメント径は6.8μmである。充分なJcと言え
る2000A/mm2(5Tにおいて)以上が得られる
のは、Nbピンの厚さが約5〜50nmの場合である。
【0013】本実施の形態では、NbとNb−Tiとの
比率が1:2である。Jcが2000A/mm2 (5T
において)以上が得られるのは、Nb−Ti対Nbの体
積率が1.5〜4の範囲である。Jcおよび加工性は実
施の形態に示したものが最適であった。 Nb−Tiの
組成については実施の形態と同様の工程でTi組成が4
0、47、50、53、57wt%の線材を試作した
が、充分なJcおよび加工性が得られたものは、Ti組
成が47、50および53wt%の線材であった。 <第2の実施の形態>Nb箔の代わりに、NbにTa、
Ti、ZrおよびHfを添加したNb合金箔を使用し
て、第1の実施の形態と同様の工程で線材を作製した。
これらの線材においては、Nbに対する上記各金属の添
加量が2、4、6wt%であるが、2wt%および4w
t%添加した線材のJcが優れており、特に2wt%の
TaまたはTiを添加した線材では、Nb合金の厚さが
15nmのとき、Jcが4,200A/mm2 (5Tに
おいて)であった。Nb合金を用いた場合、純Nbより
もNb合金の方がNb−Ti合金の変形抵抗に近づくた
め、より均一な加工ができる。 <第3の実施の形態>Nb箔にスリットを入れ、エクス
パンドした箔を使用して、第1の実施の形態と同様の工
程で線材を作製した。この線材は加工性に優れ、かつ、
Nbの厚さが15nmのとき、Jcが4,300A/m
m2 (5Tにおいて)であった。これは、スリットを設
けることによりNb/Nb−Ti界面の面積が増加する
ので、Jcが増加したものと考えられる。
比率が1:2である。Jcが2000A/mm2 (5T
において)以上が得られるのは、Nb−Ti対Nbの体
積率が1.5〜4の範囲である。Jcおよび加工性は実
施の形態に示したものが最適であった。 Nb−Tiの
組成については実施の形態と同様の工程でTi組成が4
0、47、50、53、57wt%の線材を試作した
が、充分なJcおよび加工性が得られたものは、Ti組
成が47、50および53wt%の線材であった。 <第2の実施の形態>Nb箔の代わりに、NbにTa、
Ti、ZrおよびHfを添加したNb合金箔を使用し
て、第1の実施の形態と同様の工程で線材を作製した。
これらの線材においては、Nbに対する上記各金属の添
加量が2、4、6wt%であるが、2wt%および4w
t%添加した線材のJcが優れており、特に2wt%の
TaまたはTiを添加した線材では、Nb合金の厚さが
15nmのとき、Jcが4,200A/mm2 (5Tに
おいて)であった。Nb合金を用いた場合、純Nbより
もNb合金の方がNb−Ti合金の変形抵抗に近づくた
め、より均一な加工ができる。 <第3の実施の形態>Nb箔にスリットを入れ、エクス
パンドした箔を使用して、第1の実施の形態と同様の工
程で線材を作製した。この線材は加工性に優れ、かつ、
Nbの厚さが15nmのとき、Jcが4,300A/m
m2 (5Tにおいて)であった。これは、スリットを設
けることによりNb/Nb−Ti界面の面積が増加する
ので、Jcが増加したものと考えられる。
【0014】初期状態におけるNb、Nb−Ti箔の厚
さは、上記実施の形態に示したものよりも厚くしても薄
くしてもよい。また、2次スタック時の1次スタック線
材の組み込み本数は648本に限定されるものではな
い。また、図2に示されるように、この束線11を大容
量化のために成型撚線加工してもよい。また、上記実施
の形態ではマトリックスとして銅を用いたが、交流損失
低減のために、Cu−Ti、Cu−Ni−Mn、Cu−
Si等の高抵抗合金を複合化しても充分な加工性、Jc
特性、交流損失特性が得られる。
さは、上記実施の形態に示したものよりも厚くしても薄
くしてもよい。また、2次スタック時の1次スタック線
材の組み込み本数は648本に限定されるものではな
い。また、図2に示されるように、この束線11を大容
量化のために成型撚線加工してもよい。また、上記実施
の形態ではマトリックスとして銅を用いたが、交流損失
低減のために、Cu−Ti、Cu−Ni−Mn、Cu−
Si等の高抵抗合金を複合化しても充分な加工性、Jc
特性、交流損失特性が得られる。
【0015】
【発明の効果】以上詳しく説明した通り、本発明のNb
−Ti超電導線の製造方法によれば、1次スタック線の
材料としてNb箔とNb−Ti合金箔とを用いたため、
人工的なピンニングセンターを適用したNb−Ti超電
導線の製造方法において工程数を減少させ、臨界電流密
度(Jc)の高い超電導線を提供することができる。
−Ti超電導線の製造方法によれば、1次スタック線の
材料としてNb箔とNb−Ti合金箔とを用いたため、
人工的なピンニングセンターを適用したNb−Ti超電
導線の製造方法において工程数を減少させ、臨界電流密
度(Jc)の高い超電導線を提供することができる。
【0016】したがって、本発明によりJcが高くかつ
低コストのNb−Ti超電導線が得られ、超電導マグネ
ットのコンパクトを図ることができる。また、容易にフ
ィラメントを極細にすることができるので、本発明によ
り製造されたNb−Ti超電導線はパルスまたは商用周
波数マグネットに有用である。
低コストのNb−Ti超電導線が得られ、超電導マグネ
ットのコンパクトを図ることができる。また、容易にフ
ィラメントを極細にすることができるので、本発明によ
り製造されたNb−Ti超電導線はパルスまたは商用周
波数マグネットに有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の方法を概略的に示す工程図である。
【図2】本発明により製造されたNb−Ti超電導線を
用いて成型撚線加工した状態を示す断面図である。
用いて成型撚線加工した状態を示す断面図である。
1 Nb箔 2 Nb−Ti合金箔 3 銅棒 4、6 銅管 5 1次スタック線 7 2次スタック線(最終線材) 11 Nb−Ti超電導線
Claims (7)
- 【請求項1】Nb箔とNb−Ti合金箔を重ねて巻き込
んだものをマトリクス管内に挿入して第1のビレットを
形成し、 前記第1のビレットを押出もしくは引抜加工して所定の
径を有する1次スタック線材を形成し、 所定の本数の前記第1のスタック線材をマトリクス管内
に挿入して第2のビレットを形成し、 前記第2のビレットを押出もしくは引抜加工して所定の
径を有する線材を形成することを特徴とするNb−Ti
超電導線の製造方法。 - 【請求項2】前記Nb−Ti合金箔と前記Nb箔との体
積比率が、0.8〜4、好ましくは、1.5〜3であ
る、請求項1記載のNb−Ti超電導線の製造方法。 - 【請求項3】前記第2のビレットを押出もしくは引抜加
工して形成した線材において、Nbの厚さが5〜50n
mである、請求項1記載のNb−Ti超電導線の製造方
法。 - 【請求項4】前記Nb箔および(または)前記Nb−T
i合金箔が、スリットを有し伸展した箔である、請求項
1記載のNb−Ti超電導線の製造方法。 - 【請求項5】前記Nb箔が、5wt%以下のTa、T
i、Zr,Hfからなる群から選択される少なくとも1
種の金属を含有する、請求項1記載のNb−Ti超電導
線の製造方法。 - 【請求項6】前記Nb−Ti合金箔が、45〜55wt
%のTiを含有する、請求項1記載のNb−Ti超電導
線の製造方法。 - 【請求項7】前記Nb箔と前記Nb−Ti合金箔が、C
u、Nbまたはこれらの合金の巻き芯に巻き込まれた、
請求項1記載のNb−Ti超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7264505A JPH09106721A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | Nb−Ti超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7264505A JPH09106721A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | Nb−Ti超電導線の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09106721A true JPH09106721A (ja) | 1997-04-22 |
Family
ID=17404175
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7264505A Pending JPH09106721A (ja) | 1995-10-12 | 1995-10-12 | Nb−Ti超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09106721A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024093998A1 (zh) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | 宁夏中色金航钛业有限公司 | 铌钛合金精密带材及其制造方法 |
-
1995
- 1995-10-12 JP JP7264505A patent/JPH09106721A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2024093998A1 (zh) * | 2022-10-31 | 2024-05-10 | 宁夏中色金航钛业有限公司 | 铌钛合金精密带材及其制造方法 |
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