JPH09204829A - Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法Info
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- JPH09204829A JPH09204829A JP8012751A JP1275196A JPH09204829A JP H09204829 A JPH09204829 A JP H09204829A JP 8012751 A JP8012751 A JP 8012751A JP 1275196 A JP1275196 A JP 1275196A JP H09204829 A JPH09204829 A JP H09204829A
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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
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】臨界電流密度特性が優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導
線材を提供することにある。 【解決手段】ジェリーロール法によって超電導特性に優
れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を製造する場合、薄く加工
されたＡｌ及びＮｂシートを使用してＮｂ／Ａｌ積層複
合体を形成し、１．５×１０6 以上の総加工度（断面積
比）で加工し、ＡｌをＮｂ中に分散させる。Ｎｂ／Ａｌ
積層複合体形成後の単芯線材形成時の押出しに静水圧押
出しを用いる。
線材を提供することにある。 【解決手段】ジェリーロール法によって超電導特性に優
れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を製造する場合、薄く加工
されたＡｌ及びＮｂシートを使用してＮｂ／Ａｌ積層複
合体を形成し、１．５×１０6 以上の総加工度（断面積
比）で加工し、ＡｌをＮｂ中に分散させる。Ｎｂ／Ａｌ
積層複合体形成後の単芯線材形成時の押出しに静水圧押
出しを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は超電導線材、特にＮ
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法に関するものである。
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導核融合装置、電力貯蔵装置あるい
は物性研究用高磁界マグネット等の高い磁界を必要とす
る装置においては、高い磁界における臨界電流密度が高
く、かつ運転中に超伝導線材に作用する電磁力によって
生ずる機械的歪みによる臨界電流密度の劣化が小さいＮ
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の適用が期待されている。
は物性研究用高磁界マグネット等の高い磁界を必要とす
る装置においては、高い磁界における臨界電流密度が高
く、かつ運転中に超伝導線材に作用する電磁力によって
生ずる機械的歪みによる臨界電流密度の劣化が小さいＮ
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の適用が期待されている。
【０００３】Ｎｂ3 Ａｌは、Ｎｂ−Ａｌ平衡状態図か
ら、１６００℃以上の高温下においてのみ安定に存在す
る非平衡相であり、それ以下の温度では、化学量論組成
からのずれが大きくなるため、臨界温度及び上部臨界磁
界が低下し、高磁界マグネットへの適用が困難とされて
きた。
ら、１６００℃以上の高温下においてのみ安定に存在す
る非平衡相であり、それ以下の温度では、化学量論組成
からのずれが大きくなるため、臨界温度及び上部臨界磁
界が低下し、高磁界マグネットへの適用が困難とされて
きた。
【０００４】このような特徴を有するＮｂ3 Ａｌの製法
は、Ｎｂ／Ａｌ複合体を１６００℃以上の高温に加熱
し、それを急冷することでＮｂ3 Ａｌ相を得る析出法
と、Ｎｂ及びＡｌ相を数１０〜数１００ｎｍオーダーに
微細化させ、６００〜１０５０℃の比較的低温でＮｂ3
Ａｌを拡散反応させる拡散法に大別できる。
は、Ｎｂ／Ａｌ複合体を１６００℃以上の高温に加熱
し、それを急冷することでＮｂ3 Ａｌ相を得る析出法
と、Ｎｂ及びＡｌ相を数１０〜数１００ｎｍオーダーに
微細化させ、６００〜１０５０℃の比較的低温でＮｂ3
Ａｌを拡散反応させる拡散法に大別できる。
【０００５】ここで核融合炉等の大規模マグネットの製
作を考えたとき、マグネットの安定性の問題は重要であ
り、超電導線材にＣｕ、Ａｌ等の安定化金属を複合する
必要がある。
作を考えたとき、マグネットの安定性の問題は重要であ
り、超電導線材にＣｕ、Ａｌ等の安定化金属を複合する
必要がある。
【０００６】前述した析出法は、安定化金属として使用
可能な金属の融点以上の高温熱処理が必要であるため、
安定化金属の複合が困難であり、比較的低温出の熱処理
が可能な拡散法をベースとした方法によるＮｂ3 Ａｌの
生成が望まれる。
可能な金属の融点以上の高温熱処理が必要であるため、
安定化金属の複合が困難であり、比較的低温出の熱処理
が可能な拡散法をベースとした方法によるＮｂ3 Ａｌの
生成が望まれる。
【０００７】拡散法をベースとしたＮｂ3 Ａｌ系超電導
線材の製法は、粉末や金法（ＰＭ法）クラッドチップ押
出法、Ｎｂチューブ法、ジェリーロール法等が知られて
おり、何れの方法もＮｂ及びＡｌを極めて微細に加工す
るもので、Ｎｂ及びＡｌの反応拡散距離を小さくでき
る。その中でもジェリーロール法は比較的Ｎｂ及びＡｌ
の加工度が小さくてすむため、長尺材を製作しやすいこ
と、また、製造工程、材料コストの面に関しても最も実
用化に近い方法である。
線材の製法は、粉末や金法（ＰＭ法）クラッドチップ押
出法、Ｎｂチューブ法、ジェリーロール法等が知られて
おり、何れの方法もＮｂ及びＡｌを極めて微細に加工す
るもので、Ｎｂ及びＡｌの反応拡散距離を小さくでき
る。その中でもジェリーロール法は比較的Ｎｂ及びＡｌ
の加工度が小さくてすむため、長尺材を製作しやすいこ
と、また、製造工程、材料コストの面に関しても最も実
用化に近い方法である。
【０００８】このジェリーロール法によって超電導特性
に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を得るには、前述した
ように、Ｎｂ及びＡｌ相を微細化し、反応拡散距離を短
くして反応させる必要がある。従来技術では減面加工に
よりＮｂ及びＡｌ相は微細化されるが、熱処理前の横断
面においてＮｂ及びＡｌ相は互いに積層され、層状組織
が残ることがが特徴である。
に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を得るには、前述した
ように、Ｎｂ及びＡｌ相を微細化し、反応拡散距離を短
くして反応させる必要がある。従来技術では減面加工に
よりＮｂ及びＡｌ相は微細化されるが、熱処理前の横断
面においてＮｂ及びＡｌ相は互いに積層され、層状組織
が残ることがが特徴である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】熱処理によりＮｂ3 Ａ
ｌ相はＮｂ及びＡｌ相の界面付近に生成される。１００
０℃以下の低温熱処理出Ｎｂ3 Ａｌを得るにはＮｂ／Ａ
ｌ部分を極めて微細に加工する必要があり、加工後のＮ
ｂ及びＡｌ相部分の厚さを数１０〜数１００ｎｍオーダ
ーとする加工が要求される。しかしながら、前述したよ
うな熱処理前の横断面においてＮｂ及びＡｌ相が層状組
織を示している従来技術出は、Ｎｂ及びＡｌ相部分を数
１０〜数１００ｎｍオーダーとしてもＮｂ及びＡｌ相の
接触面積が小さくなり、厚さ方向への拡散のみにより反
応が進むため反応速度が遅く、その結果、未反応のＮｂ
及びＡｌ相の残存或いは異相の生成により充分な臨界電
流密度特性が得られない。
ｌ相はＮｂ及びＡｌ相の界面付近に生成される。１００
０℃以下の低温熱処理出Ｎｂ3 Ａｌを得るにはＮｂ／Ａ
ｌ部分を極めて微細に加工する必要があり、加工後のＮ
ｂ及びＡｌ相部分の厚さを数１０〜数１００ｎｍオーダ
ーとする加工が要求される。しかしながら、前述したよ
うな熱処理前の横断面においてＮｂ及びＡｌ相が層状組
織を示している従来技術出は、Ｎｂ及びＡｌ相部分を数
１０〜数１００ｎｍオーダーとしてもＮｂ及びＡｌ相の
接触面積が小さくなり、厚さ方向への拡散のみにより反
応が進むため反応速度が遅く、その結果、未反応のＮｂ
及びＡｌ相の残存或いは異相の生成により充分な臨界電
流密度特性が得られない。
【００１０】このようにフィラメントとなるＮｂ／Ａｌ
部分が層状組織を示している従来技術ではＮｂ3 Ａｌ相
の生成効率がよくないため臨界電流密度が低くなるとい
う問題点を有している。
部分が層状組織を示している従来技術ではＮｂ3 Ａｌ相
の生成効率がよくないため臨界電流密度が低くなるとい
う問題点を有している。
【００１１】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、臨界電流密度特性の優れたＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を提供することにある。
を解消し、臨界電流密度特性の優れたＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従来技術の欠点を解消す
るには、フィラメントのＮｂ／Ａｌ複合組織を層状では
なく、Ｎｂ中にＡｌが繊維状に微細に分散したような複
合組織とし、Ｎｂ／Ａｌ界面の接触面積を増大させて拡
散反応の方向を増加させ、Ｎｂ3 Ａｌ相の生成効率を向
上させることが必要である。
るには、フィラメントのＮｂ／Ａｌ複合組織を層状では
なく、Ｎｂ中にＡｌが繊維状に微細に分散したような複
合組織とし、Ｎｂ／Ａｌ界面の接触面積を増大させて拡
散反応の方向を増加させ、Ｎｂ3 Ａｌ相の生成効率を向
上させることが必要である。
【００１３】本発明の要点は、Ｎｂ及びＡｌ相部分の加
工度を増加することでＡｌをＮｂ中に微細に分散させ、
Ｎｂ／Ａｌの界面の増大によりＮｂ3 Ａｌ相の生成効率
を向上させたことにある。更に、Ａｌ相のＮｂ相への分
散を効果的に行わせるために単芯線の形成に静水圧押出
しを用いることで、低温熱処理において良質のＮｂ３Ａ
ｌ相を得ることにある。
工度を増加することでＡｌをＮｂ中に微細に分散させ、
Ｎｂ／Ａｌの界面の増大によりＮｂ3 Ａｌ相の生成効率
を向上させたことにある。更に、Ａｌ相のＮｂ相への分
散を効果的に行わせるために単芯線の形成に静水圧押出
しを用いることで、低温熱処理において良質のＮｂ３Ａ
ｌ相を得ることにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】結晶形がＢＣＣ（体心立方体）構
造であるＮｂとＦＣＣ（面心立方）構造であるＡｌとで
はすべり方向が異なる。これらの複合材を総加工度（断
面積比）で１．５×１０６ 以上に強加工を行うと、変
形の異方性が増大し、微細組織とすることができる。
造であるＮｂとＦＣＣ（面心立方）構造であるＡｌとで
はすべり方向が異なる。これらの複合材を総加工度（断
面積比）で１．５×１０６ 以上に強加工を行うと、変
形の異方性が増大し、微細組織とすることができる。
【００１５】ここで、図１により本発明の作用を説明す
る。
る。
【００１６】図１(a) はジェリーロール法による積層複
合体形成時（変形前）のＮｂ／Ａｌの層状組織を示すも
ので、Ｎｂ１とＡｌ２が交互に積層される。図２(b)
は、その積層複合体に静水圧押出しにより積層半径方向
に等方圧力が作用して変形した結果を示したものであ
り、静水圧押出しによりＮｂ層３及びＡｌ層４の厚さは
円周方向に不均一となり、部分的にＡｌ溜りが形成され
る。これを更に減面加工して得られる組織を図１(c) に
示す。ここでは図１(b) のＡｌ溜りがＮｂ部分５中にア
トランダムに分散されたＡｌ部分６となり、２次元的に
はＡｌ微細分散組織を形成し、３次元的には線材のＮｂ
部分５中に名が手方向へ延びる繊維状組織を形成する。
合体形成時（変形前）のＮｂ／Ａｌの層状組織を示すも
ので、Ｎｂ１とＡｌ２が交互に積層される。図２(b)
は、その積層複合体に静水圧押出しにより積層半径方向
に等方圧力が作用して変形した結果を示したものであ
り、静水圧押出しによりＮｂ層３及びＡｌ層４の厚さは
円周方向に不均一となり、部分的にＡｌ溜りが形成され
る。これを更に減面加工して得られる組織を図１(c) に
示す。ここでは図１(b) のＡｌ溜りがＮｂ部分５中にア
トランダムに分散されたＡｌ部分６となり、２次元的に
はＡｌ微細分散組織を形成し、３次元的には線材のＮｂ
部分５中に名が手方向へ延びる繊維状組織を形成する。
【００１７】特に、そのＮｂ／Ａｌ積層複合体部分にお
いて化学量論組成のＮｂ3 Ａｌ相を得るためのＮｂの体
積分率は０．７８となるためＮｂが大半を占める。この
ため加工によりＮｂ部分は容易に一体化し、Ａｌ部分を
取り囲むようにＮｂ部分が形成される。
いて化学量論組成のＮｂ3 Ａｌ相を得るためのＮｂの体
積分率は０．７８となるためＮｂが大半を占める。この
ため加工によりＮｂ部分は容易に一体化し、Ａｌ部分を
取り囲むようにＮｂ部分が形成される。
【００１８】また、ＮｂやＣｕの管の中にジェリーロー
ルによるＮｂ／Ａｌ積層複合体を挿入したとき、複合体
のスプリングバックにより積層部分に必ず空隙が生じ
る。このような状態のものを静水圧押出しすると、積層
複合体の半径方向に等方圧力が作用し、各層が円周方向
に座屈してＮｂ／Ａｌ層状組織が不均一となるため、単
芯線の加工に静水圧押出しを用いることはＡｌ微細分散
組織を得る上で効果的である。
ルによるＮｂ／Ａｌ積層複合体を挿入したとき、複合体
のスプリングバックにより積層部分に必ず空隙が生じ
る。このような状態のものを静水圧押出しすると、積層
複合体の半径方向に等方圧力が作用し、各層が円周方向
に座屈してＮｂ／Ａｌ層状組織が不均一となるため、単
芯線の加工に静水圧押出しを用いることはＡｌ微細分散
組織を得る上で効果的である。
【００１９】ところで、静水圧押出しは、変形抵抗の差
が大きい構成材からなる複合材の押出加工に最適であ
る。しかし、ＮｂとＡｌの変形抵抗差はかなり大きく、
かつ、Ａｌの融点が低いためＮｂ／Ａｌ積層複合体の高
温押出しでは、ＮｂとＡｌの変形抵抗差が拡大し、不均
一変形が生じ、押出し後の縮径加工において断線が起き
易くなると共に、押出加工時の発熱によりＮｂ／Ａｌ積
層複合体中のＡｌ層が溶融し、押出し不能となる危険性
がある。このような危険性を回避するために、単芯線材
の押出温度（ビレット加熱温度）は５００℃以下とする
ことが望ましい。また、本発明の作用は、Ｎｂ／Ａｌ積
層複合体中のＮｂ層を皺状に変形させ、Ａｌ相溜りを形
成させることにあるが、単芯線材の静水圧押出しの加工
度が小さいと、このＡｌ相溜りが粒状となり、その後の
縮径加工において断線の原因となる。この断線を防止す
るためには、押出比が２以上の高加工度押出しによりＡ
ｌ相溜りを押出加工軸に平行な繊維状に変形させる必要
がある。
が大きい構成材からなる複合材の押出加工に最適であ
る。しかし、ＮｂとＡｌの変形抵抗差はかなり大きく、
かつ、Ａｌの融点が低いためＮｂ／Ａｌ積層複合体の高
温押出しでは、ＮｂとＡｌの変形抵抗差が拡大し、不均
一変形が生じ、押出し後の縮径加工において断線が起き
易くなると共に、押出加工時の発熱によりＮｂ／Ａｌ積
層複合体中のＡｌ層が溶融し、押出し不能となる危険性
がある。このような危険性を回避するために、単芯線材
の押出温度（ビレット加熱温度）は５００℃以下とする
ことが望ましい。また、本発明の作用は、Ｎｂ／Ａｌ積
層複合体中のＮｂ層を皺状に変形させ、Ａｌ相溜りを形
成させることにあるが、単芯線材の静水圧押出しの加工
度が小さいと、このＡｌ相溜りが粒状となり、その後の
縮径加工において断線の原因となる。この断線を防止す
るためには、押出比が２以上の高加工度押出しによりＡ
ｌ相溜りを押出加工軸に平行な繊維状に変形させる必要
がある。
【００２０】本発明には、工業用純Ｎｂ、あるいはＴ
ａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒの中の少なくとも一元素を５
原子％以下含んだＮｂ基合金のシート材及び管材が適用
可能である。また、Ａｌシート材としては、Ａｌ純度が
９９．５％以上の工業用純Ａｌ、あるいはＣｕ、Ｆｅ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｎの中の少なくとも
一元素を３０重量％以下含んだＡｌ基合金が適用可能で
ある。
ａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒの中の少なくとも一元素を５
原子％以下含んだＮｂ基合金のシート材及び管材が適用
可能である。また、Ａｌシート材としては、Ａｌ純度が
９９．５％以上の工業用純Ａｌ、あるいはＣｕ、Ｆｅ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｎの中の少なくとも
一元素を３０重量％以下含んだＡｌ基合金が適用可能で
ある。
【００２１】ジェリーロール積層複合体成形用の巻芯及
び単芯線、多芯線の成形のためのＣｕ性の棒や管等には
工業用純Ｃｕ、あるいはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの中の少なく一元素を３０重量％以下含
んだＣｕ基合金が適用可能である。
び単芯線、多芯線の成形のためのＣｕ性の棒や管等には
工業用純Ｃｕ、あるいはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓ
ｎ、Ｔｉ、Ｚｒの中の少なく一元素を３０重量％以下含
んだＣｕ基合金が適用可能である。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２３】まず、直径６mm、長さ１５０mmの工業用純
Ｃｕ丸棒２１を外径８．６mm、内径６．１mm、長さ１５
０mmの工業用純Ｎｂ管２２内に挿入して作製した巻芯
に、表１に示す厚さをもった幅１５０mm、長さ２４００
mmの工業用純Ｎｂシート材と、表１に示す厚さをもった
幅１５０mm、長さ２４００mmの工業用純Ａｌシート材を
積層して重ね巻きし、ジェリーロール積層複合体を製作
した。
Ｃｕ丸棒２１を外径８．６mm、内径６．１mm、長さ１５
０mmの工業用純Ｎｂ管２２内に挿入して作製した巻芯
に、表１に示す厚さをもった幅１５０mm、長さ２４００
mmの工業用純Ｎｂシート材と、表１に示す厚さをもった
幅１５０mm、長さ２４００mmの工業用純Ａｌシート材を
積層して重ね巻きし、ジェリーロール積層複合体を製作
した。
【００２４】次に、得られたジェリーロール積層複合体
を外径２８．５mm、内径２５mm、長さ１７０mmの工業用
純Ｃｕ管中に、外径２４．６mm、内径２２．３mm、長さ
１５０mmの工業用純Ｎｂ管と共に挿入し、両端を封じて
単芯線用のビレットを製作し、そのビレットを静水圧押
出機を用いて室温で直径１２mmに押出加工した。
を外径２８．５mm、内径２５mm、長さ１７０mmの工業用
純Ｃｕ管中に、外径２４．６mm、内径２２．３mm、長さ
１５０mmの工業用純Ｎｂ管と共に挿入し、両端を封じて
単芯線用のビレットを製作し、そのビレットを静水圧押
出機を用いて室温で直径１２mmに押出加工した。
【００２５】次に、その単芯線材をダイスを用いて引抜
加工し、対辺長さ２．７７mmの六角断面の単芯線材とし
た。
加工し、対辺長さ２．７７mmの六角断面の単芯線材とし
た。
【００２６】次に、この線材を整直矯正後、長さ１５０
mmに切断し、洗浄した六角断面の単芯線材４８本を、単
芯線材と同寸法の工業用純Ｃｕからなる六角断面の線材
７本を中心に束ね、外径２８．４mm、内径２３．４mm、
長さ１７０mmの工業用純Ｃｕ管中に挿入し、両端を封じ
て多芯線用のビレットを製作した。
mmに切断し、洗浄した六角断面の単芯線材４８本を、単
芯線材と同寸法の工業用純Ｃｕからなる六角断面の線材
７本を中心に束ね、外径２８．４mm、内径２３．４mm、
長さ１７０mmの工業用純Ｃｕ管中に挿入し、両端を封じ
て多芯線用のビレットを製作した。
【００２７】このビレットを４００℃に加熱後、静水圧
押出機で外径１２mmに押出加工した後、それをダイスを
用いて引抜加工し、表１に示す線径のＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を製作した。ツイストピッチは２０mmとした。
押出機で外径１２mmに押出加工した後、それをダイスを
用いて引抜加工し、表１に示す線径のＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を製作した。ツイストピッチは２０mmとした。
【００２８】かくして得られた各線材の諸元、外部磁場
１２Ｔにおける非銅部臨界電流密度、線材１km当たりの
断線回数及びＮｂ／Ａｌ複合組織を比較して表１に示
す。
１２Ｔにおける非銅部臨界電流密度、線材１km当たりの
断線回数及びＮｂ／Ａｌ複合組織を比較して表１に示
す。
【００２９】実施例、比較例ともＮｂ、Ａｌシート材の
厚みを変化させて作製した結果であり、各線材の銅比は
１．５として作製し、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体が最後まで
崩れずに均一に変形すると仮定した場合の最終径におけ
るＡｌ相厚さも各線材で同等とした。なお、外部磁場１
２Ｔにおける非銅部臨界電流密度は、８００℃×１０時
間のＮｂ3 Ａｌ相生成熱処理によって得られた特性であ
り、１μＶ／cm基準で求めた結果である。
厚みを変化させて作製した結果であり、各線材の銅比は
１．５として作製し、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体が最後まで
崩れずに均一に変形すると仮定した場合の最終径におけ
るＡｌ相厚さも各線材で同等とした。なお、外部磁場１
２Ｔにおける非銅部臨界電流密度は、８００℃×１０時
間のＮｂ3 Ａｌ相生成熱処理によって得られた特性であ
り、１μＶ／cm基準で求めた結果である。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１の結果から判るように、線材製作にお
ける総加工度（断面積比）が１．５×１０6 以上のもの
の非銅部臨界電流密度は５５０Ａ／mm2 以上となり、従
来の高磁界用線材として使用実績のあるＮｂ3 Ｓｎ線材
と同等の特性が得られた。このときのＮｂ／Ａｌ複合組
織は、図１(c) のようにＡｌ相が微細に分散した組織と
なっていた。一方、加工度の小さい比較例ではＮｂ／Ａ
ｌ複合組織にＮｂ／Ａｌの層状組織が多く観察され、そ
の結果、低い非銅部臨界電流密度しか得られなかった。
ける総加工度（断面積比）が１．５×１０6 以上のもの
の非銅部臨界電流密度は５５０Ａ／mm2 以上となり、従
来の高磁界用線材として使用実績のあるＮｂ3 Ｓｎ線材
と同等の特性が得られた。このときのＮｂ／Ａｌ複合組
織は、図１(c) のようにＡｌ相が微細に分散した組織と
なっていた。一方、加工度の小さい比較例ではＮｂ／Ａ
ｌ複合組織にＮｂ／Ａｌの層状組織が多く観察され、そ
の結果、低い非銅部臨界電流密度しか得られなかった。
【００３２】本発明の実施例、比較例においては積層複
合体の内外にＮｂ管が用いられているが、このＮｂは、
Ｎｂ／Ａｌ積層複合体中のＡｌが安定化材のＣｕマトリ
ックスへ拡散してこれが汚染されることを防止する目的
で適用されたもので、シート状のＮｂを用いても良い。
この場合、拡散防止層として別個のシート材を巻き付け
る方法、あるいはＮｂ／Ａｌ積層複合体に用いるＮｂシ
ート材の長さをＡｌシート材より拡散防止層形成の分だ
け長くして巻き付ける方法等が適用可能である。
合体の内外にＮｂ管が用いられているが、このＮｂは、
Ｎｂ／Ａｌ積層複合体中のＡｌが安定化材のＣｕマトリ
ックスへ拡散してこれが汚染されることを防止する目的
で適用されたもので、シート状のＮｂを用いても良い。
この場合、拡散防止層として別個のシート材を巻き付け
る方法、あるいはＮｂ／Ａｌ積層複合体に用いるＮｂシ
ート材の長さをＡｌシート材より拡散防止層形成の分だ
け長くして巻き付ける方法等が適用可能である。
【００３３】このような拡散防止層には、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｖ、Ｈｆ及びこれらの元素からなる合金が適用でき、そ
れらは単一層あるいは異なる材質の複数層で拡散防止層
を構成することも可能である。
Ｖ、Ｈｆ及びこれらの元素からなる合金が適用でき、そ
れらは単一層あるいは異なる材質の複数層で拡散防止層
を構成することも可能である。
【００３４】また、本発明の実施例では、単芯線材の減
面加工に静水圧押出しを適用したが、これは従来の直接
潤滑押出し、間接潤滑押出しでも良く、引抜き、圧延等
の加工法によっても同様の効果を期待することができ
る。
面加工に静水圧押出しを適用したが、これは従来の直接
潤滑押出し、間接潤滑押出しでも良く、引抜き、圧延等
の加工法によっても同様の効果を期待することができ
る。
【００３５】
【発明の効果】従来のジェリーロール法によるＮｂ3 Ａ
ｌ系超電導線材では、層状のＮｂ／Ａｌ複合組織がフィ
ラメントに観察され、十分な臨界電流密度が得られなか
った。このため、Ｎｂ3 Ａｌ系超電導線材は耐歪特性に
優れているものの、実際のマグネットには殆ど適用され
ていないのが実情であったが、本発明によれば高臨界電
流密度のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材が工業的に製作可能に
なったことは、従来のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材による超
電導マグネットで必要不可欠であった電磁力対策が大幅
に緩和できるようになる。また、超電導マグネットの製
作性を考えた場合、耐歪特性に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材が適用可能となり、従来のＮｂ3Ｓｎ系超電導線
材の適用では不可能であった化合物相生成熱処理後のマ
グネット巻線加工が可能となる。これらの効果により、
特に、核融合等の大規模高磁界超電導マグネット製作の
コストを大幅に低減させることが可能である。
ｌ系超電導線材では、層状のＮｂ／Ａｌ複合組織がフィ
ラメントに観察され、十分な臨界電流密度が得られなか
った。このため、Ｎｂ3 Ａｌ系超電導線材は耐歪特性に
優れているものの、実際のマグネットには殆ど適用され
ていないのが実情であったが、本発明によれば高臨界電
流密度のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材が工業的に製作可能に
なったことは、従来のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材による超
電導マグネットで必要不可欠であった電磁力対策が大幅
に緩和できるようになる。また、超電導マグネットの製
作性を考えた場合、耐歪特性に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材が適用可能となり、従来のＮｂ3Ｓｎ系超電導線
材の適用では不可能であった化合物相生成熱処理後のマ
グネット巻線加工が可能となる。これらの効果により、
特に、核融合等の大規模高磁界超電導マグネット製作の
コストを大幅に低減させることが可能である。
【図１】Ｎｂ／Ａｌ複合組織の変化をスケッチした図。
【図２】Ｎｂ3 Ａｌ系超伝導線材の製作工程を示す図。
【図３】図１におけるジェリーロール積層複合体の構成
図。
図。
【図４】図１におけるモノフィラメントビレットの構成
図。
図。
【図５】実施例で製作したＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材の断
面構成図。
面構成図。
１ Ｎｂシート ２ Ａｌシート ３ 皺状に変形したＮｂ層 ４ 厚さが不均一となったＡｌ層 ５ Ｎｂマトリックス ６ 分散Ａｌ相 ２１ Ｃｕ丸棒 ２２ Ｎｂ管 ２３ Ｎｂシート ２４ Ａｌシート ３１ ジェリーロール積層複合体 ３２ Ｎｂ管 ３３ Ｃｕ管 ４１ Ｎｂ／Ａｌ複合フィラメント ４２ Ｃｕマトリックス
Claims (2)
- 【請求項１】工業用純ＮｂあるいはＮｂ基合金のシート
材と、工業用純ＡｌあるいはＡｌ基合金のシート材を交
互に積層し、その積層体を工業用純ＣｕあるいはＣｕ基
合金の管の中に挿入した後、減面加工により前記積層体
を芯とした単芯線材を成形し、この単芯線材の複数本を
工業用純ＣｕあるいはＣｕ基合金の管内に挿入した後、
減面加工により多芯線材を製造する工程を含むＮｂ3 Ａ
ｌ系超電導線材の製造方法において、前記シート材の総
加工度（断面積比）が１．５×１０4 以上であり、これ
によってＡｌがＮｂ中に分散されていることを特徴とす
るＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法。 - 【請求項２】少なくとも単芯線材の減面加工を静水圧押
出しで行うことを特徴とする請求項１に記載の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8012751A JPH09204829A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8012751A JPH09204829A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09204829A true JPH09204829A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11814128
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8012751A Pending JPH09204829A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09204829A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007042455A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Kobe Steel Ltd | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材製造用一次複合材及びその製造方法、並びにＮｂ３Ａｌ系超電導線材製造用多芯複合材 |
-
1996
- 1996-01-29 JP JP8012751A patent/JPH09204829A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007042455A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Kobe Steel Ltd | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材製造用一次複合材及びその製造方法、並びにＮｂ３Ａｌ系超電導線材製造用多芯複合材 |
| JP4723306B2 (ja) * | 2005-08-03 | 2011-07-13 | 株式会社神戸製鋼所 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材製造用一次複合材及びその製造方法、並びにＮｂ３Ａｌ系超電導線材製造用多芯複合材 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030128 |