JPH09171727A - 金属系超電導線の製造方法 - Google Patents
金属系超電導線の製造方法Info
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- JPH09171727A JPH09171727A JP7348696A JP34869695A JPH09171727A JP H09171727 A JPH09171727 A JP H09171727A JP 7348696 A JP7348696 A JP 7348696A JP 34869695 A JP34869695 A JP 34869695A JP H09171727 A JPH09171727 A JP H09171727A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Extrusion Of Metal (AREA)
Abstract
線の製造において、熱間押し出し時の加熱に際してマト
リックス金属と金属系超電導体等との相互拡散により生
ずる脆い金属間化合物の生成を防止して、性能の優れた
金属系超電導線の製造を目的とする。 【解決手段】 棒状の金属系超電導体あるいは金属系超
電導体素材をマトリックス金属からなる管に埋め込み、
複合ビレットを作製する金属系超電導線の製造方法にお
いて、前記棒状の金属系超電導体あるいは金属系超電導
体素材を前記マトリックス金属からなる管の孔に5%以
上の非接触空間部を設けて非接触に埋め込み、複合ビレ
ットを作製することを特徴とする。
Description
導体あるいは金属系超電導体素材をマトリックス金属管
に埋め込んで複合ビレットを作製し、次いで熱間押出
し、冷間伸線加工する金属系超電導線の製造方法に関す
る。
表とする金属超電導線とNb3 Snをその代表とする金
属化合物系超電導線がある。いずれも、これらの金属や
化合物の極細線(フィラメントと呼ばれる)が安定化作
用がある銅系のマトリックス金属中に、少なくとも1本
以上、通常は数十から数千本埋め込まれた構造になって
いる。
なるマトリックス金属をガンドリル工法で多孔管とし、
各管の中へ棒状のNbTi超電導体を挿入して複合ビレ
ットを作製し、これを熱間押出し後、冷間で伸線加工し
て行われるのが一般的製造工程である。
3 Snの加工性が著しく劣るため直接伸線できないの
で、以下に示すようなブロンズ法で行われる場合が多
い。まず、Nb棒を高Sn濃度のブロンズ(Cu−Sn
系合金)からなるマトリックス金属の多孔管の中へ挿入
し、1次の複合ビレットを作製し、これを熱間押出し
後、冷間伸線して素線を作製する。
ズの単孔管あるいは多孔管の中へ挿入し2次の複合ビレ
ットを作製し、熱間押出し後、冷間伸線して600〜7
00℃で数十〜数百時間の拡散熱処理を施して、Nbと
ブロンズ中のSnを反応させNb3 Snの超電導線を製
造する。
ような問題がしばしば起こる。NbTi超電導線の場合
は、複合ビレット作製後の熱間押出し時に500〜90
0℃で8時間程度の熱処理を行うが、このときNbTi
中のTiとマトリックス金属管を構成する無酸素銅のC
uが反応して例えばTi2 Cu等の脆い金属間化合物が
生成するので冷間における伸線加工で断線が起こり、超
電導線自体の機能を大きく低下させたり、超電導特性の
安定性を著しく低下させる。
リックス金属管を構成するブロンズ中のSnが反応して
加工性の悪いNb3 Snが生成するので、伸線時に断線
が起こり、NbTi超電導線の場合と同様な問題を引き
起こす。また、このためNb3 Snを形成するための拡
散熱処理時にSn濃度が不足し、Sn濃度変動による超
電導特性の劣化を引き起こす場合もある。
し時の熱処理温度を低下する方法、棒状の金属系超電導
体あるいは金属系超電導体素材をマトリックス金属管の
孔の中へ挿入するとき、金属系超電導体あるいは金属系
超電導体素材とマトリックス金属管との間に隙間無く薄
いNbの板を挟む方法や特開昭60−170109号公
報に開示されているようなマトリックス金属管内面に酸
化皮膜を形成する方法などが提案されている。
出し時の熱処理温度の低下は押出し比を下げ、著しく生
産性を低下させることになる。また、隙間無くNbの板
を挟んだり、マトリックス金属管内面に酸化皮膜を形成
させると、製造工程が複雑化するとともに大幅なコスト
増につながる。
なされたもので、熱間押出し時の熱処理により引き起こ
される金属系超電導体あるいは金属系超電導体素材とマ
トリックス金属管を構成する金属との反応を、安価に防
止できる金属系超電導線の製造方法を提供することを目
的とする。
系超電導体あるいは金属系超電導体素材をマトリックス
金属管内に配設して複合ビレットを作製し、次いで熱間
押出し、冷間伸線加工する金属系超電導線の製造方法に
おいて、前記棒状の金属系超電導体あるいは金属系超電
導体素材を前記マトリックス金属管の孔に5%以上の非
接触空間部を設けて非接触に配設して前記複合ビレット
を作製することを特徴とする金属系超電導線の製造方法
により解決される。
導体素材をマトリックス金属管に空間部を設けて非接触
に配設して複合ビレットが製造されているため、熱間押
出しの加熱時に金属系超電導体あるいは金属系超電導体
素材とマトリックス金属管を構成する金属との反応は起
こらず、伸線時の断線や超電導特性の劣化が生じること
はない。
図を示す。図1で、1は棒状の金属系超電導体あるいは
金属系超電導体素材(以下金属系超電導体等という)、
2はマトリックス金属管、3は非接触空間部、4は複合
ビレットの蓋、5はNbのシートを示す。金属系超電導
体1としては、例えばNbTi合金(Ti:40〜60
wt%)があるが、この場合のマトリックス金属管2と
しては無酸素銅管の例が挙げられる。
体あるいは金属系超電導体素材1の端部がビレットの加
熱中に酸化することを防止する。この際、蓋4と金属系
超電導体等1の間にNbのシートを介在させることは酸
化防止の点からより望ましい。また、金属系超電導体素
材1としては例えばNb金属があるが、この場合のマト
リックス金属管2としてはブロンズ管の例が挙げられ
る。複合ビレットの蓋4は無酸素銅などの材料でできて
いる。
金属系超電導体等1の端部を嵌合させることにより、金
属系超電導体等1とマトリックス金属管2の間に非接触
空間部3ができるので、金属系超電導体等1とマトリッ
クス金属管2を非接触にすることができる。
必要である。ここで空間部の計算方法は以下のように計
算する。 (マトリックス金属の孔の断面積−金属系超電導体等の
断面積)×100/マトリックス金属の孔の断面積 この非接触空間部が5%未満ではマトリックス金属の孔
の内面と金属系超電導体等の外面が接触することが生じ
るので望ましくないからである。
場合も、また多数芯の場合でも適用することができる。
また、複合ビレットの蓋4が銅である場合には、Nbの
シート5を複合ビレットの蓋4と金属系超電導体等1の
端部との間に挟むことが両者の相互拡散を防止する点か
ら望ましい。
示す。図2の符号は図1の符号と同じものを表す。金属
系超電導体あるいは金属系超電導体素材1の端部にNb
のシート5を巻き付けてマトリックス金属管2へ挿入す
ることにより、金属系超電導体あるいは金属系超電導体
素材1とマトリックス金属管2の間に非接触空間部3を
設ける。
等1とマトリックス金属管2を非接触にすることができ
る。この場合、Nbのシート5を端部のみに設けるた
め、従来の全面に設ける場合のように製造工程が複雑に
なることはない。このような構造は金属系超電導体が単
芯の場合にも、また多数芯の場合にも適用することがで
きる。
トリックス金属管との間にできる非接触空間部の孔の断
面積に対する面積率は、5%未満だと棒状の金属系超電
導体等をマトリックス金属管へ非接触に挿入するのが非
常に困難になる。一方、これが20%を超えると金属超
電導体等の断面形状が熱間押し出しの際に座屈などを起
こし望ましくないので、5〜20%であることが望まし
い。
(孔数:16)とし、各管の中へNbTi棒材を挿入し
た。この時、多孔管個々の孔径は24mm、NbTi棒
材径は22mmであった。多孔管の両端部には、NbT
i棒材長手方向有効部と高純度無酸素銅とを非接触にす
るため、図2に示すように、厚さ1mmのNbシートの
小片をNbTi棒端部に巻きつけた。このとき非接触空
間部の管全断面積に対する面積率は16.0%であっ
た。このビレットを熱間押出しにより径70mmの棒状
にし、1回当たり約15%の減面加工を繰り返し、その
後375℃×数十時間の時効熱処理を施して線径0.9
mmの超電導線とした。
mmの高純度無酸素銅を単孔管とし、管の中へ外径15
0mmのNbTi棒材を挿入した。NbTi棒材と高純
度無酸素銅とを非接触にするため、図1に示すように、
NbTi棒材を受ける内溝(溝径152mm、深さ10
mm)のある蓋を単孔管両端にかぶせた。このとき非接
触空間部の孔の断面積に対する面積率は7.5%であっ
た。
出しにより径25mmの棒状にし、1回当たり約15%
の減面加工を繰り返して対辺2.53mmの六角素線と
し、そのNbTi素線を4600本用いた複合多芯ビレ
ットを製造して、0.65mmφの超電導線に加工し
た。
ンズを多孔管(孔数:19)とし、各管の中へNb棒材
を挿入した。この時の多孔管個々の孔径は26mm、N
b棒材径は24mmであった。多孔管の両端部には、N
b棒材と高Snブロンズ多孔管とを非接触にするため、
図2に示すように、厚さ1mmの無酸素銅シートの小片
をNb棒端部に巻きつけた。
る面積率は14.8%であった。このビレットを加熱温
度750℃で熱間押出し径40mmの棒状にし、1回当
たり約10〜20%の減面加工を繰り返して対辺6.2
mmの六角素線とし、500℃×2時間程度の焼鈍後、
そのNbTi素線を313本用いた複合多芯ビレットを
製造して、0.7mmφの超電導線に加工した。
mmの高Snブロンズ管に外径110mmのNb棒材を
挿入した。管の中へNb棒材と高Snブロンズ単孔管と
を非接触にするため、実施例2と同様にNb棒材を受け
る内溝(溝径110.5mm、深さ10mm)のある蓋
を単孔管両端にかぶせた。このとき非接触空間部の管全
断面積に対する面積率は6.9%であった。
出し径40mmの棒状にし、1回当たり約10〜20%
の減面加工を繰り返して対辺1.2mmの六角素線と
し、500℃×2時間程度の焼鈍後、そのNbTi素線
を313本用いた複合多芯ビレットを製造して、0.7
mmφの超電導線に加工した。
銅を多孔管(孔数:16)とし、各管の中へNbTi棒
材を挿入した。この時、多孔管個々の孔径は23mm、
NbTi棒材径は22.5mmであった。このとき非接
触空間部の管全断面積に対する面積率は4.3%であっ
たが、部分的にNbTi棒材と管が接触していた。この
ビレットを熱間押出しにより径70mmの棒状にし、1
回当たり約15%の減面加工を繰り返し、その後375
℃×数十時間の時効熱処理を施して線径0.9mmの超
電導線とした。
孔管でその孔径23mmの孔に外径22.5mmのNb
Tiの棒材を16本挿入した。この場合NbTiの棒材
は長手方向の表面は上記無酸素銅の多孔管の内面と部分
的に接触していた。このビレットを実施例1と同様に加
工し、0.9mmφの超電導線とした。
め断線回数を評価した。また、臨界電流密度の測定を行
い、その結果を表1に示す。本発明である実施例1〜4
の試料の平均単長は限度単長にほぼ一致しているので、
断線が起こってないことがわかる。
いる。一方、比較例では、平均単長が限度単長のほぼ1
/2であり、断線が1回起こっていることがわかる。ま
た、従来例においては、比較例と同様断線が1回生じて
いた。従って、マトリックス金属と挿入する超電導材と
の間には、約5%以上の非接触空間を設けることが望ま
しいことが判明した。
いるので、熱間押出し時の熱処理により引き起こされる
金属系超電導体あるいは金属系超電導体素材とマトリッ
クス金属管を構成する金属との反応を、安価に防止でき
る金属系超電導線の製造方法を提供することができる。
面加工され、長尺加工性に優れた高安定性、高Jc等の
超電導線が製造できる。また、金属系超電導体あるいは
金属系超電導体素材とマトリックス金属管を構成する金
属との反応が起こらないため、熱間押出し時の熱処理温
度を高めることができ、さらなる低コスト化や超電導特
性の向上も可能となる。
Claims (1)
- 【請求項1】 棒状の金属系超電導体あるいは金属系超
電導体素材をマトリックス金属管内に配設して複合ビレ
ットを作製し、次いで熱間押出し、冷間伸線加工する金
属系超電導線の製造方法において、前記棒状の金属系超
電導体あるいは金属系超電導体素材を前記マトリックス
金属管の孔に5%以上の非接触空間部を設けて非接触に
配設し、前記複合ビレットを作製することを特徴とする
金属系超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7348696A JPH09171727A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 金属系超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7348696A JPH09171727A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 金属系超電導線の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09171727A true JPH09171727A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18398748
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP7348696A Pending JPH09171727A (ja) | 1995-12-19 | 1995-12-19 | 金属系超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH09171727A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999021667A1 (de) * | 1997-10-25 | 1999-05-06 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Vorrichtung zur kapselung von rohlingen aus metallischen hochtemperatur-legierungen |
-
1995
- 1995-12-19 JP JP7348696A patent/JPH09171727A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO1999021667A1 (de) * | 1997-10-25 | 1999-05-06 | Gkss-Forschungszentrum Geesthacht Gmbh | Vorrichtung zur kapselung von rohlingen aus metallischen hochtemperatur-legierungen |
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