JPH09147635A

JPH09147635A - Ａ１５型超電導線材およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09147635A
Application number: JP7302684A
Authority: JP
Inventors: Toshihide Namatame; 俊秀生田目; Takaaki Suzuki; 孝明鈴木; Hiroko Watanabe; 裕子渡邊; Katsuzo Aihara; 勝蔵相原
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-21
Filing date: 1995-11-21
Publication date: 1997-06-06

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｃｕの安定化材中にＮｂ₃Ａｌ超電導体が配
され、１２Ｔ以上の高磁界で高電流密度を有する超電導
特性に優れたＡ１５型超電導線材を提供する。【解決手段】ジェリーロール法により、下式に示すＡ
ｌＸ合金をＮｂに固溶させた体心立方格子の固溶体から
なる金属シートを、Ｃｕの芯材に巻き付けてロール形状
材を作製し、Ｃｕ管に入れて線引き加工してシングル線
材とし、該シングル線材を複数本束ねてＣｕ管に入れて
線引き加工して多芯線形状材とし、熱処理してシングル
線材中にＡｌ濃度が２２〜２５ａｔ％のＮｂ₃Ａｌ系超
電導体を生成させたＡ１５型超電導線材。【化５】

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、超電導マグネット
装置に用いられるＡ１５型超電導線材およびその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】Ｎｂ₃Ａｌ系超電導体については、アプ
ライド・フィジックス・レターズ52 (20) 1988年5月16
日発行、第1724頁から第1725頁「Applied Physics Lett
ers, Vol.52, No.20(1988) 1724-1725.」において、多
数本のＡｌ合金棒とＮｂ管を複合加工法により極細多芯
線化した後、７５０〜９５０℃の拡散熱処理することで
Ｎｂ₃Ａｌ系超電導体を生成するＮｂチューブ法が報告
されている。また、Ｎｂ箔とＡｌ箔を金属芯材に巻き付
けて、これを多数本金属パイプ中に埋め込んで細線加工
した後、拡散熱処理するジェリーロール法（IEEE Trans
action on Magnetics, Vol. MAG-11, No.2, March 197
5, p.263-265）や、Ｎｂ箔とＡｌ箔とを積層し、圧延加
工した後、細線化し、さらに金属シースに充填して細線
化を行い、拡散熱処理をしＮｂ₃Ａｌ系超電導体を作製
するクラッドチップ法などの複合加工法が開発されてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術で示した
複合加工法により製造されるＮｂ₃Ａｌ系超電導体は、
通常の１０００℃以下の熱処理による拡散反応法であ
り、１０００℃以下の低温度熱処理で生成したＮｂ₃Ａ
ｌ極細多芯超電導線材の臨界温度、臨界磁場が低く、１
２Ｔ以上の高磁界で極端に臨界電流密度が低下する問題
があった。これは、Ｎｂ−Ａｌ二元系相図（図示なし）
より、１０００℃以下の温度で生成されたＮｂ₃Ａｌ系
超電導体がＡｌ欠損型（Ａｌ濃度＜２０ａｔ％）にある
ことに起因している。このために、２０００℃以上の高
温度から短時間で冷却する急冷法により、化学量論組成
比Ｎｂ：Ａｌ＝３：１（Ａｌ濃度＝２５ａｔ％）を満足
した高い臨界温度、臨界磁場を有するＮｂ₃Ａｌ系超電
導体の製造が図られている。これは、２０００℃以上の
高温度からの急冷によってＡｌがＮｂに固溶した体心立
方格子(ｂｃｃ)の固溶体を中間体として形成するため
に、その後の低温度拡散反応でも容易にＮｂ₃Ａｌ系超
電導体が生成できることに起因している。しかし、上述
した急冷法では、瞬時に２０００℃以上の高温度にした
熱処理を行うために、芯材及び安定化材として融点が１
０８３℃の銅あるいは銅を基体とした合金の使用が難か
しい問題点がある。

【０００４】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたものであって、銅あるいは銅を基体とした合金
を安定化材として用い、１２Ｔ以上の高磁界で高電流密
度を有する超電導特性に優れたＡ１５型超電導線材、こ
の超電導線材の複数を撚り線とした導体、該Ａ１５型超
電導線材の製造方法、および該Ａ１５型超電導線材を構
成要素とする超電導マグネット装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１のＡ１５型超電導線材は、Ｃｕまたは
Ｃｕを基体とする合金からなる安定化材中に超電導体フ
ィラメントが埋め込まれてなる超電導線材で、超電導体
フィラメント内部に生成されたＮｂ₃Ａｌ系超電導体の
Ａｌ濃度が２２〜２５ａｔ％と高いことを特徴とする。

【０００６】また本発明の第２のＡ１５型超電導線材
は、ＣｕまたはＣｕを基体とする合金からなる安定化材
中に多数の超電導体フィラメントが埋め込まれてなる超
電導線材であって、各超電導体フィラメントは、Ｃｕま
たはＣｕ基合金からなる芯材の周囲を取り巻いて形成さ
れ、このフィラメント内部に生成されたＮｂ₃Ａｌ系超
電導体のＡｌ濃度が２２〜２５ａｔ％であり、超電導フ
ィラメントは安定材中に同心円状に配列されていること
を特徴とする。

【０００７】また本発明の第３のＡ１５型超電導線材
は、上記第２のＡ１５型超電導線材におけるＣｕまたは
Ｃｕ基合金からなる芯材に代えて、ＮｂまたはＮｂ合金
からなる芯材を用いたものである。

【０００８】また本発明のＡ１５型超電導導体は、本発
明の第２または第３のＡ１５型超電導線材が複数本撚り
あわされ、ステンレス鋼あるいはＴｉからなるパイプ状
のコンジット内に収納されて構成されたことを特徴とす
る。

【０００９】本発明においては、Ｎｂ₃Ａｌ系超電導体
中のＡｌ濃度を２２〜２５ａｔ％にすることが有効であ
ると考え、この高いＡｌ濃度の実現するために、Ｎｂ₃
Ａｌ系超電導体の生成においてＡｌがＮｂに固溶した体
心立方格子（ｂｃｃ）の固溶体を中間体として形成した
後に、低温度拡散反応でＮｂ₃Ａｌ系超電導体を生成す
る方法を発明した。

【００１０】すなわち、本発明のＡ１５型超電導線材の
製造方法は、ジェリーロール法により金属シートを、Ｃ
ｕ、Ｃｕを基体とする合金、ＮｂまたはＮｂ合金のいず
れかでなる芯材に巻き付けてロール形状材を作製し、こ
のロール形状材を線引き加工してシングル線材とし、こ
のシングル線材を複数本束ね線引き加工して多芯線形状
材とし、さらに多芯線形状材を熱処理して各シングル線
材中にＮｂ₃Ａｌ系超電導体を生成させる製造方法にお
いて、金属シートとして、ＮｂまたはＮｂ合金にＡｌを
固溶させたｂｃｃ固溶体からなるものを用いる方法であ
る。

【００１１】そして上記ｂｃｃ固溶体からなる金属シー
トの製造方法は、ＡｌシートとＮｂまたはＮｂ合金シー
トとを重ねて通電加熱法で加熱した後、急冷して作製す
ることを特徴とする。さらに、この金属シートをドラム
形状にした後、通電加熱法を適用するのがよく、この形
状の方が芯材への巻き付けに望ましい。

【００１２】さらに上記Ａｌシートに代えて下式に示す
合金シートを用い、該合金シートとＮｂまたはＮｂ合金
シートとを重ねて、通電加熱法で加熱した後、急冷し
て、ｂｃｃ固溶体からなる金属シートを作製してもよ
い。なお以後、下式は使用文字の都合上、Ａｌ(1-y)Ｘ
(y)と記述する。そしてＮｂまたはＮｂ合金にＡｌ(1-y)
Ｘ(y)を固溶させたｂｃｃ固溶体からなる金属シートを
用いて、上記のようにジェリーロール法により芯材に巻
き付けてロール形状材を作製し、シングル線材から多芯
線形状材とする工程を経て、熱処理してシングル線材中
にＮｂ₃Ａｌ系超電導体を生成させることにより、Ｎｂ₃
Ａｌ系超電導体のＡｌ濃度が２２〜２５ａｔ％と高い超
電導線材を製造することができる。

【００１３】

【化４】

【００１４】またＮｂまたはＮｂ合金にＡｌ(1-y)Ｘ(y)
を固溶させたｂｃｃ固溶体からなる金属シートは、Ａｌ
(1-y)Ｘ(y)組成の合金をＮｂまたはＮｂ合金シートにコ
ーティングし、ロール巻き形状とし、通電加熱法で加熱
した後、急冷して作製することもできる。

【００１５】本発明の超電導マグネット装置は、上記で
得られたＡ１５型超電導線材または導体をコイル状に巻
線することにより作製された超電導マグネットと、この
超電導マグネットを低温冷媒中に浸漬して収納するクラ
イオスタットとを備えたものである。

【００１６】本発明は、さらに詳述すると、Ａ１５型超
電導体の高磁界下での臨界電流密度を高めるために、図
１に示したような構成で、銅あるいは銅を基体とする合
金を芯材１とし、芯材１の周囲にあって内外周を２つの
Ｎｂバリア層２で挾まれた超電導フィラメント３内部に
生成されたＮｂ₃Ａｌ系超電導体のＡｌ濃度を２２〜２
５ａｔ％に向上させるようにしたものである。

【００１７】従来より一般に用いられている１０００℃
以下の熱処理によるＮｂとＡｌの拡散反応では、まずＡ
ｌ濃度の高いＮｂＡｌ₃が生成し、それからＮｂ₂Ａｌを
経て、超電導特性を示すＮｂ₃Ａｌが生成する。通常、
この１０００℃以下の熱処理で行う拡散反応では、Ｎｂ
−Ａｌ二元相図より、Ａｌ欠損(Ａｌ濃度：１７ａｔ％
以下)したＮｂ₃Ａｌ系超電導体となっている。このため
に、臨界温度は１６Ｋ、臨界電流密度は１４Ｔで６００
Ａ／ｍｍ²以下と低い超電導特性を示している。本発明
では、Ｎｂ₃Ａｌ系超電導体を拡散反応時に生成させる
際に、Ａｌ濃度が２２〜２５ａｔ％と高いＮｂ₃Ａｌ系
超電導体を形成させたものである。

【００１８】次に本発明は、Ａｌ濃度が２２〜２５ａｔ
％と高いＮｂ₃Ａｌ系超電導体を形成させるために、低
温度の拡散反応の前にＡｌがＮｂに固溶した体心立方格
子(ｂｃｃ)の固溶体からなる中間体を得ることが必要で
ある。上記ｂｃｃ固溶体は、ＮｂとＡｌの合金を２００
０℃の高温度より急冷させることにより得ることができ
る。ｂｃｃ固溶体の中間体を一般に用いられる８００℃
以上で熱処理することにより、化学量論組成比Ｎｂ：Ａ
ｌ＝３：１(Ａｌ濃度＝２５ａｔ％)を満足したＮｂ₃Ａ
ｌ系超電導体を生成し、臨界温度が１８Ｋ以上、臨界電
流密度が１４Ｔで６００Ａ／ｍｍ²以上と高い特性を示
す。

【００１９】また、図２に本発明にかかるＡ１５型超電
導線材の製造方法であるジェリーロール法を示す。Ａｌ
がＮｂに固溶したｂｃｃ固溶体からなるシート６とその
両端につながるＮｂシート５とから構成された一枚板
を、銅の芯材１に巻き付けた後、線引き加工し、その素
線を複数本束ねて線材形状に成型する。従来のジェリー
ロール法ではＮｂ箔とＡｌ箔を重ねて芯材に巻き付ける
ために２つの箔間に隙間が生じ、熱処理時の拡散反応を
阻害している。しかもＮｂ₃Ａｌ系のＡ１５型超電導体
の硬度はビッカース硬度で４００前後と非常に硬くて線
引き加工が不可能である。一方、ＡｌがＮｂに固溶した
ｂｃｃの固溶体は、硬度がＮｂ金属と同程度のビッカー
ス硬度２００以下であり、柔軟性を有するために、その
後の押し出し、伸線加工が可能である。

【００２０】図３に本発明によるＡ１５型超電導線材の
構造を示す。これは、銅あるいは銅を基体とする合金の
芯材１を有しＡｌ濃度が２２〜２５ａｔ％であるＮｂ₃
Ａｌ系のＡ１５型超電導シングル線材を、銅あるいは銅
を基体とする円柱状の合金材４中に同心円状に複数本配
列して作製された多芯構造であり、しかも銅の安定化材
を有している。このように本発明によるＡ１５型超電導
線材は銅の安定化材を有した構造をとれる利点がある。

【００２１】また、ＮｂまたはＮｂ合金を芯材７とする
場合も、図４に示すＡ１５型超電導線材の構造をとれ
る。図３に示す銅あるいは銅を基体とする合金を芯材と
する場合と同様、Ｎｂ芯材７周囲の超電導フィラメント
３内部に生成されたＮｂ₃Ａｌ系のＡ１５型超電導体の
Ａｌ濃度が２２〜２５ａｔ％であって、このＡ１５型超
電導シングル線材を円柱状の銅あるいは銅を基体とする
円柱状の合金材４中に同心円状に複数本配列すること
で、Ａ１５型超電導線材を作製できる。

【００２２】図５はＡ１５型超電導導体の構造を示す図
で、この超電導導体は、上記のＡ１５型超電導線材を複
数本撚りあわして、ステンレス鋼（ＳＵＳ）あるいはＴ
ｉからなるパイプ状のコンジット内に収納した構造をと
る。

【００２３】ＡｌがＮｂに固溶したｂｃｃ固溶体を含む
金属シートの製造は、ＮｂシートとＡｌ(1-y)Ｘ(y)元素
からなるシートを重ね合わせたもの、あるいは、Ａｌ(1
-y)Ｘ(y)元素をコーテイーングしたＮｂシートを、図６
の通電加熱法により１０〜２２０Ｖで０．０５〜０．３
秒の通電することで行われる。この際、Ａｌ(1-y)Ｘ(y)
元素からなるシートまたはＡｌ(1-y)Ｘ(y)元素のコーテ
ィングは、Ｎｂシートの中央部に位置し、Ｎｂシートの
両端部はＮｂシートのままである。この通電加熱法によ
れば、瞬時に２０００℃以上の高温度領域に加熱でき、
しかも急冷することが可能なために容易にｂｃｃ固溶体
を形成できる利点を持っている。さらに図７に示すよう
に、Ａｌ(1-y)Ｘ(y)元素をコーテイーングしたＮｂシー
トをドラム形状にしたほうが、通電加熱法でｂｃｃ固溶
体を形成した後の芯材への巻き付け加工がしやすくな
る。

【００２４】また、Ａｌ(1-y)Ｘ(y)元素におけるＸ元素
としては、たとえばＭｇ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｂｅ元素のうちから選ばれた少なくとも一種
からなり、かつこれらの元素の置換量は０≦y≦０．２
の範囲が好ましい。特に、上記Ａｌ(1-y)Ｘ(y)元素を置
換したＡ１５型超電導線材または導体は２０Ｔ以上の高
磁界領域でも高いＪｃ値が得られる。

【００２５】さらにＣｕを基体とする合金としては、Ｃ
ｕ−１０％Ｎｉ、Ｃｕ−５％Ｓｎ、Ｃｕ−２％Ｂｅ、Ｃ
ｕ−１０％Ｚｎ、Ｃｕ−０．３％Ｃｒ−０．１％Ｚｒ等
がある。芯材としてＣｕの代わりに上記Ｃｕを基体とす
る合金を用いた場合においてもＡ１５型超電導線材を作
製できる。

【００２６】同様にＮｂ合金としては、Ｎｂ−０．３％
Ｔｉ、Ｎｂ−０．１％Ｚｒ等があり、芯材としてＮｂの
代わりに上記Ｎｂ合金を用いた場合においてもＡ１５型
超電導線材を作製できる。

【００２７】本発明で作製できたＡ１５型超電導線材ま
たは導体を巻線することで得られた高磁界発生用マグネ
ットは、臨界温度１８Ｋ、臨界磁場２２Ｔ以上と高い超
電導特性を有するために、高磁場発生マグネットの開発
に有効である。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、本発明は何らこれに限定するも
のではない。

【００２９】（実施の形態１）先ず、厚み７５μｍのＮ
ｂシート５の中央部に厚み２５μｍのＡｌシート１１を
重ねて、図６に示すように、自己通電加熱法で２２０
Ｖ、０．０５秒通電した後、Ｇａ浴で室温まで急冷し
た。この試料中央部の一部をサンプルとして切り出し、
Ｘ線回折測定したところ、Ｘ線回折強度のピークより、
ＡｌがＮｂに完全に固溶した体心立方格子(ｂｃｃ)の固
溶体であることが分かった。この固溶体のビッカース硬
度を測定したところ、Ｈｖ＝１８０であり、Ｎｂ金属と
同程度の硬さであった。

【００３０】次に、図２に示すジェリーロール法によ
り、銅金属の芯材１に、上記のようにＮｂにＡｌを固溶
させた金属シート(Ｎｂ−Ａｌ固溶体シートという)を巻
き付けてロール状の素材にした後、この素材を銅パイプ
に挿入し、押し出し加工、伸線加工して、シングル線材
を作製した。この工程における歩留りは９０％であっ
た。このシングル線材の複数本を、さらに銅からなる別
の芯材１２を中心にして、同心状に配置して押し出し加
工、伸線加工を行い、マルチ線材とした。このマルチ線
材を真空中８００℃で５時間熱処理することにより、Ｎ
ｂ₃Ａｌ系のＡ１５型超電導線材を得た。このＡ１５型
超電導線材１０Ａの断面構造を図３に示す。

【００３１】本発明のＡ１５型超電導線材を構成する超
電導シングル線材の断面構造を図１に示す。この超電導
シングル線材２０は、銅芯材１を中心にそれぞれ環状の
Ｎｂバリア層２ａ、超電導フィラメント部３、Ｎｂバリ
ア層２ｂ、そして銅材４の順に構成されていることが分
かる。Ｎｂバリア層２ａ、２ｂは図２に示す各Ｎｂシー
ト５から生成され、また超電導フィラメント部３はＮｂ
−Ａｌ固溶体シート６から生成されたものである。超電
導フィラメント部３は、マイクロＸ線測定よりＡ１５型
超電導体で構成されていること、及びオージュ分析より
Ｎｂ₃Ａｌ系のＡ１５型超電導体の結晶中のＡｌ濃度が
２２〜２５ａｔ％の範囲内であることが分かった。ま
た、磁化法で温度を変えながら臨界温度、並びに４．２
Ｋで印加磁界を変化させて臨界電流密度を測定した。そ
の結果、臨界温度は１８．３Ｋ、臨界電流密度は１４Ｔ
の印加磁場中で７５０Ａ／ｍｍ²と大きな値が得られた
（表１の(ａ)）。

【００３２】（実施の形態２）実施の形態１で得られた
Ｎｂ₃Ａｌ系Ａ１５型超電導線材を１４４本撚りあわせ
た後、Ｔｉのコンジット内に収納したＡ１５型超電導導
体の断面を図５に示す。ボイド率（超電導導体の断面積
に対する超電導線材同士間および超電導線材とコンジッ
ト間に生じる隙間の割合）は約３６％である。超電導導
体を得る工程での有効な歩留りは、８０％であった。ま
た、臨界電流は１４Ｔの印加磁場中で１５ｋＡと大きな
値を示した（表２の(ａ)）。

【００３３】ＳＵＳのコンジットを用いた場合において
も、上記と同様の方法で得られたＡ１５型超電導導体の
ボイド率は３６％、臨界電流は１４Ｔの印加磁場中で１
０ｋＡ、工程の有効な歩留りは８０％であった（表２の
(ａ)）。

【００３４】（実施の形態３）実施の形態１で示したジ
ェリーロール法によるシングル線材の作製において、銅
芯材１の代わりにＮｂまたはＮｂ合金からなるＮｂ芯材
７を用いた場合でも同様の工程を行うことで歩留り９０
％以上のシングル線材２０を得た。さらに、上記シング
ル線材の複数本を、さらに銅芯材１２を中心に同心状に
配置して押し出し加工、伸線加工を行い、マルチ線材と
した後、真空中８００℃で５時間熱処理することでＮｂ
₃Ａｌ系Ａ１５型超電導線材１０Ｂを得た。このＡ１５
型超電導線材の断面を図４に示す。このＡ１５型超電導
線材の歩留りは約９２％であり、臨界温度は１８．３
Ｋ、臨界電流密度は１４Ｔの印加磁場中で７６０Ａ／ｍ
ｍ²の特性を示した（表３の(ａ)）。上記の熱処理（８
００℃×５時間）後に得られたＡ１５型超電導線材の超
電導フィラメント部のＡｌ濃度は、オージュ分析より２
３〜２５ａｔ％の範囲であった。

【００３５】コンジット材にＴｉあるいはＳＵＳを用い
た場合でも、上記Ａ１５型超電導線材を実施の形態２と
同様の方法で行えば、ボイド率が３６％、臨界電流が１
４Ｔの印加磁場中で１２ｋＡの特性を示した（表４の
(ａ)）。

【００３６】（実施の形態４）Ａｌシートの代わりにＡ
ｌ(1-y)Ｘ(y)（Ｘ：Ｍｇ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔ
ａ、Ｚｒ、Ｂｅの１種、かつｙ≦０．２）からなる合金
シートを用い、図６に示す方法で金属シートを作製し、
この金属シート（Ｎｂ−ＡｌＸ固溶体シートという）を
銅金属の芯材に巻き付け、それから実施の形態１と同様
の工程により、マルチ線であるＮｂ₃Ａｌ系のＡ１５型
超電導線材を作製した。このＡ１５型超電導線材につい
て、加工の歩留まり及び超電導性を表１に示す。

【００３７】

【表１】

【００３８】このＡ１５型超電導線材を実施の形態２と
同様の方法で撚り合わせて作製したＡ１５型超電導導体
について、そのボイド率及び超電導性を表２に示す。

【００３９】

【表２】

【００４０】Ａｌシートの代わりにＮｂ−ＡｌＸ固溶体
シートを用い、Ｎｂ芯材に巻き付け、それから実施の形
態３と同様の方法でマルチ線であるＮｂ₃Ａｌ系のＡ１
５型超電導線材を作製した。このＡ１５型超電導線材に
ついて、加工の歩留まり及び超電導性を表３に示す。さ
らにこの超電導線材の撚り線であるＡ１５型超電導導体
をについて、そのボイド率及び超電導性を表４に示す。

【００４１】

【表３】

【００４２】

【表４】

【００４３】Ａｌシートの代わりにＡｌ(1-y)Ｘ(y)でＸ
＝ＭｇとＧｅ、ｙ≦０．２とする合金シートを用い、図
６に示す方法で金属シート(Ｎｂ−ＡｌＸ固溶体シート)
を作製し、この金属シートを銅芯材に巻き付け、それか
ら実施の形態１と同様の工程により、マルチ線であるＮ
ｂ₃Ａｌ系のＡ１５型超電導線材を作製した。このＡ１
５型超電導線材の加工の歩留まりが８５〜９５％、臨界
電流密度７６０〜９５０Ａ／ｍｍ²（１４Ｔ）を示し
た。また、Ｘ＝Ｍｇ、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｔａ、
Ｚｒ、Ｂｅのうち、２種以上の組合せで置換した場合に
おいても、置換率ｙ≦０．２であれば、加工の歩留まり
が８０〜９５％、臨界温度が１８．３〜２１．０Ｋ、臨
界電流密度７６０〜９５０Ａ／ｍｍ²（１４Ｔ）の特性
を得た。

【００４４】（実施の形態５）図７に示すように厚み７
５μｍのＮｂシート５の中央部に厚み２５μｍのＡｌシ
ート１１を重ね、ドラム形状にした後、自己通電加熱法
で２２０Ｖ、０．０５秒通電し、それからＧａ浴で室温
まで急冷した。上記ドラム形状の金属シートを用いて実
施の形態１〜４と同様の方法で実施した結果、工程での
有効な歩留りは、図６にしめす平板での自己通電加熱法
の場合に比べて２〜５％向上した。

【００４５】（実施の形態６）実施の形態１〜５で作製
されたＡ１５型超電導線材あるいは導体をコイル状に巻
線することで得られた超電導マグネットは、液体Ｈｅ中
で１２Ｔの外部磁場の領域で自己磁場５Ｔを発生した。

【００４６】

【発明の効果】本発明は、以上説明したように、高磁界
で高電流密度を有することから、超電導コイルとすれ
ば、従来高磁界をより小型で経済的に発生することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のＮｂ₃Ａｌ系Ａ１５型超電導シングル
線材の断面図である。

【図２】ジェリーロール法の模式図である。

【図３】本発明のＮｂ₃Ａｌ系Ａ１５型超電導線材(銅芯
材)の断面図である。

【図４】本発明のＮｂ₃Ａｌ系Ａ１５型超電導線材(Ｎｂ
芯材)の断面図である。

【図５】本発明の超電導線材の撚り線であるＡ１５型超
電導導体の断面図である。

【図６】本発明の自己通電加熱法の模式図である。

【図７】本発明のドラム形状にした金属シートの自己通
電加熱法の模式図である。

【符号の説明】

１銅芯材２、２ａ、２ｂＮｂバリア層３超電導フィラメント４銅材５Ｎｂシート６Ｎｂ−Ａｌ固溶体シート７Ｎｂ芯材８Ｎｂ材９Ｔｉコンジット材１０Ｎｂ₃Ａｌ系超電導線材１０ＡＮｂ₃Ａｌ系超電導線材（銅芯材）１０ＢＮｂ₃Ａｌ系超電導線材（Ｎｂ芯材）１１Ａｌシート２０Ｎｂ₃Ａｌ系超電導シングル線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相原勝蔵茨城県日立市大みか町七丁目１番１号株式会社日立製作所日立研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＣｕまたはＣｕを基体とする合金からな
る安定化材中に超電導体フィラメントが埋め込まれてな
るＡ１５型超電導線材において、前記超電導体フィラメ
ント内部に生成されたＮｂ₃Ａｌ系超電導体のＡｌ濃度
が２２〜２５ａｔ％であることを特徴とするＡ１５型超
電導線材。
【請求項２】ＣｕまたはＣｕを基体とする合金からな
る安定化材中に多数の超電導体フィラメントが埋め込ま
れてなるＡ１５型超電導線材において、前記各超電導体
フィラメントは、ＣｕまたはＣｕを基体とする合金から
なる芯材の周囲を取り巻いて形成され、該フィラメント
内部に生成されたＮｂ₃Ａｌ系超電導体のＡｌ濃度が２
２〜２５ａｔ％であり、前記超電導フィラメントは前記
安定材中に同心円状に配列されていることを特徴とする
Ａ１５型超電導線材。
【請求項３】ＣｕまたはＣｕを基体とする合金からな
る安定化材中に多数の超電導体フィラメントが埋め込ま
れてなるＡ１５型超電導線材において、前記各超電導体
フィラメントは、ＮｂまたはＮｂ合金からなる芯材の周
囲を取り巻いて形成され、該フィラメント内部に生成さ
れたＮｂ₃Ａｌ系超電導体のＡｌ濃度が２２〜２５ａｔ
％であり、前記超電導フィラメントは前記安定材中に同
心円状に配列されていることを特徴とするＡ１５型超電
導線材。
【請求項４】請求項２または３記載のＡ１５型超電導
線材が複数本撚りあわされ、ステンレス鋼あるいはＴｉ
からなるパイプ状のコンジット内に収納されて構成され
たことを特徴とするＡ１５型超電導導体。
【請求項５】ジェリーロール法により金属シートを、
Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＮｂまたはＮｂ合金のいずれかでなる
芯材に巻き付けてロール形状材を作製し、該ロール形状
材を線引き加工してシングル線材とし、該シングル線材
を複数本束ね線引き加工して多芯線形状材とし、該多芯
線形状材を熱処理して各シングル線材中にＮｂ₃Ａｌ系
超電導体を生成させるＡ１５型超電導線材の製造方法に
おいて、前記金属シートは、ＮｂまたはＮｂ合金にＡｌ
を固溶させた体心立方格子の固溶体からなることを特徴
とするＡ１５型超電導線材の製造方法。
【請求項６】ジェリーロール法により金属シートを、
Ｃｕ、Ｃｕ合金、ＮｂまたはＮｂ合金のいずれかでなる
芯材に巻き付けたロール形状材を作製し、該ロール形状
材線を線引き加工してシングル線材とし、該シングル線
材を複数本束ね線引き加工して多芯線形状材とし、該多
芯線形状材を熱処理して各シングル線材中にＮｂ₃Ａｌ
系超電導体を生成させるＡ１５型超電導線材の製造方法
において、前記金属シートは、ＮｂまたはＮｂ合金に下
式に示す合金を固溶させた体心立方格子の固溶体からな
ることを特徴とするＡ１５型超電導線材の製造方法。【化１】
【請求項７】請求項６記載のＡ１５型超電導線材の製
造方法により作製されたことを特徴とするＡ１５型超電
導線材
【請求項８】請求項６記載の体心立方格子の固溶体か
らなる金属シートを、下式に示す組成の合金シートとＮ
ｂまたはＮｂ合金シートとを重ねて通電加熱法で加熱し
た後、急冷して作製することを特徴とする金属シートの
製造方法。【化２】
【請求項９】請求項６記載の体心立方格子の固溶体か
らなる金属シートを、下式に示す組成の合金をＮｂまた
はＮｂ合金シートにコーティングし、ロール巻き形状と
し、通電加熱法で加熱した後、急冷して作製することを
特徴とする金属シートの製造方法。【化３】
【請求項１０】請求項１、２、３または７記載のＡ１
５型超電導線材、または請求項４記載のＡ１５型超電導
導体をコイル状に巻線することにより作製された超電導
マグネットと該超電導マグネットを低温冷媒中に浸漬し
て収納するクライオスタットとを備えたことを特徴とす
る超電導マグネット装置。