JPH09282953A - Ｎｂ３Ａｌ超電導線材とその製造方法 - Google Patents
Ｎｂ３Ａｌ超電導線材とその製造方法Info
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- JPH09282953A JPH09282953A JP8096448A JP9644896A JPH09282953A JP H09282953 A JPH09282953 A JP H09282953A JP 8096448 A JP8096448 A JP 8096448A JP 9644896 A JP9644896 A JP 9644896A JP H09282953 A JPH09282953 A JP H09282953A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】Ｎｂ3Ａｌ 化合物超電導線材において、超電導
フィラメントと同程度の直径を有する金属を配置し、線
材の強度を補強すると共に優れた伸線加工性と高臨界電
流密度を有する化合物超電導線材を得る。 【解決手段】Ｃｕ等の安定化金属１に多数本埋め込まれ
たＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメント２全体を、Ｎｂ3Ａｌ
超電導フィラメントと同程度の直径を有するＮｂ，Ｔａ
等の補強材で覆うように配置する。
フィラメントと同程度の直径を有する金属を配置し、線
材の強度を補強すると共に優れた伸線加工性と高臨界電
流密度を有する化合物超電導線材を得る。 【解決手段】Ｃｕ等の安定化金属１に多数本埋め込まれ
たＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメント２全体を、Ｎｂ3Ａｌ
超電導フィラメントと同程度の直径を有するＮｂ，Ｔａ
等の補強材で覆うように配置する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、化合物超電導線材
及びその製造方法に係り、物性評価用マグネット等の超
電導機器に用いる、高強度で高臨界電流密度を有するＮ
ｂ3Ａｌ 化合物超電導線材及びその製造方法に関する。
及びその製造方法に係り、物性評価用マグネット等の超
電導機器に用いる、高強度で高臨界電流密度を有するＮ
ｂ3Ａｌ 化合物超電導線材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種超電導線材は、その用途に応じて撚
り線加工や巻線加工等種々な加工を行うため、線材に曲
げ，引張りといった力が加わる。また、通電時には電磁
力等を受けることが考えられる。このため、従来から様
々な方法で補強が検討されている。
り線加工や巻線加工等種々な加工を行うため、線材に曲
げ，引張りといった力が加わる。また、通電時には電磁
力等を受けることが考えられる。このため、従来から様
々な方法で補強が検討されている。
【０００３】安定化金属である銅のマトリックス中にＮ
ｂ−Ｔｉフィラメントとステンレス，Ｃｕ−Ｎｉ合金線
等の補強フィラメントをフィラメント状に配置すること
により高強度で安定性に優れた超電導線材を作製する方
法(特開昭62−272412号公報)，Ｎｂ3Ｓｎ等ではＮｂの
樹枝状晶の繊維を分散し補強する方法(特開昭63−7353
号公報）等がある。また、超電導金属間化合物フィラメ
ントを多数分散した超電導線を複数本束ねて超電導導体
部分とし、高融点金属（Ｔａ又はＮｂ）の拡散防止層で
覆った安定化金属（Ｃｕ）で超電導導体部分の周囲を複
数本覆った構造の素線とその素線が複数本撚り合わせた
導体（特開平4−4519 号公報）等がある。
ｂ−Ｔｉフィラメントとステンレス，Ｃｕ−Ｎｉ合金線
等の補強フィラメントをフィラメント状に配置すること
により高強度で安定性に優れた超電導線材を作製する方
法(特開昭62−272412号公報)，Ｎｂ3Ｓｎ等ではＮｂの
樹枝状晶の繊維を分散し補強する方法(特開昭63−7353
号公報）等がある。また、超電導金属間化合物フィラメ
ントを多数分散した超電導線を複数本束ねて超電導導体
部分とし、高融点金属（Ｔａ又はＮｂ）の拡散防止層で
覆った安定化金属（Ｃｕ）で超電導導体部分の周囲を複
数本覆った構造の素線とその素線が複数本撚り合わせた
導体（特開平4−4519 号公報）等がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
技術ではＮｂ−Ｔｉ超電導線材にステンレス等を用いて
補強を行っているが、Ｎｂ−Ｔｉは合金であり、Ｎｂ−
Ｔｉ自身がかなりの強度を有する為、補強材によって
は、補強効果が期待できない可能性がある。また、Ｎｂ
−Ｔｉの場合は、伸線加工後に超電導体にするための熱
処理を行う必要がないが、Ｎｂ3Ａｌ の場合は、最終線
径に加工後にＮｂとＡｌを反応させてNb3Alにするた
め、８００℃前後の高温で熱処理を行うことが必須であ
る。この熱処理時にステンレスなどを補強材として用い
ると安定化金属への汚染が懸念され、また、材質の異な
る金属が入るため加工性にも影響が出てくる。更に、補
強金属の配置に関しても、特定の制限が無く、配置によ
っては補強効果を発揮しない場合も考えられる。本発明
は、上記したような問題点を解決し、Ｎｂ3Ａｌ 超電導
線材に対して最適な補強金属とその配置を明確にし、高
強度で高Ｊｃを有するＮｂ3Ａｌ 超電導線材を提供する
ことを目的とする。
技術ではＮｂ−Ｔｉ超電導線材にステンレス等を用いて
補強を行っているが、Ｎｂ−Ｔｉは合金であり、Ｎｂ−
Ｔｉ自身がかなりの強度を有する為、補強材によって
は、補強効果が期待できない可能性がある。また、Ｎｂ
−Ｔｉの場合は、伸線加工後に超電導体にするための熱
処理を行う必要がないが、Ｎｂ3Ａｌ の場合は、最終線
径に加工後にＮｂとＡｌを反応させてNb3Alにするた
め、８００℃前後の高温で熱処理を行うことが必須であ
る。この熱処理時にステンレスなどを補強材として用い
ると安定化金属への汚染が懸念され、また、材質の異な
る金属が入るため加工性にも影響が出てくる。更に、補
強金属の配置に関しても、特定の制限が無く、配置によ
っては補強効果を発揮しない場合も考えられる。本発明
は、上記したような問題点を解決し、Ｎｂ3Ａｌ 超電導
線材に対して最適な補強金属とその配置を明確にし、高
強度で高Ｊｃを有するＮｂ3Ａｌ 超電導線材を提供する
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
の手段として本発明では、Ｎｂ3Ａｌ 線材の補強材とし
て、Ｎｂ又はＴａ金属を用いてＮｂ3Ａｌ 超電導フィラ
メントが配置される部分の外側に配置する。また、補強
金属は上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントと同程度の直
径にすることで、伸線加工性の低下を防止し長尺化も容
易になる。この様な方法により高強度で高臨界電流密度
を有するＮｂ3Ａｌ 超電導線材を得ることができる。
の手段として本発明では、Ｎｂ3Ａｌ 線材の補強材とし
て、Ｎｂ又はＴａ金属を用いてＮｂ3Ａｌ 超電導フィラ
メントが配置される部分の外側に配置する。また、補強
金属は上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントと同程度の直
径にすることで、伸線加工性の低下を防止し長尺化も容
易になる。この様な方法により高強度で高臨界電流密度
を有するＮｂ3Ａｌ 超電導線材を得ることができる。
【０００６】Ｎｂ3Ａｌ 線材の場合、作製方法により出
発原料の形状は異なるがＮｂとＡｌの各種素材を用いて
作製し、その組成比はＮｂ：Ａｌ＝３：１となる。従っ
てフィラメント部分は、ほぼＮｂと考えられるので、補
強金属にはＮｂ，Ｔａを用いることにより加工性が低下
することが無くなる。また、補強金属の直径は、Ｎｂ3
Ａｌ 超電導フィラメントの直径の０.５〜１.２倍程度
が望ましい。上記範囲の径であればフィラメントが増加
したと考えられるので伸線加工性を低下させずに細い径
までの加工が可能となる。更に、線材中にしめる補強金
属の割合は、下記に示す式より求めることができ、その
補強金属の割合Ｘは４５％以下で、最も効果が得られる
のは２０〜４５％である。補強材を多く配置すると、線
材の強度は高くなるが、超電導部分の割合が少なくなる
ので、臨界電流値が低下する等の問題が生じて、目的の
特性が得られにくい。また、補強金属の割合を少なくす
ると、補強効果が得られない。従って、補強金属の割合
は上記した範囲にする必要がある。
発原料の形状は異なるがＮｂとＡｌの各種素材を用いて
作製し、その組成比はＮｂ：Ａｌ＝３：１となる。従っ
てフィラメント部分は、ほぼＮｂと考えられるので、補
強金属にはＮｂ，Ｔａを用いることにより加工性が低下
することが無くなる。また、補強金属の直径は、Ｎｂ3
Ａｌ 超電導フィラメントの直径の０.５〜１.２倍程度
が望ましい。上記範囲の径であればフィラメントが増加
したと考えられるので伸線加工性を低下させずに細い径
までの加工が可能となる。更に、線材中にしめる補強金
属の割合は、下記に示す式より求めることができ、その
補強金属の割合Ｘは４５％以下で、最も効果が得られる
のは２０〜４５％である。補強材を多く配置すると、線
材の強度は高くなるが、超電導部分の割合が少なくなる
ので、臨界電流値が低下する等の問題が生じて、目的の
特性が得られにくい。また、補強金属の割合を少なくす
ると、補強効果が得られない。従って、補強金属の割合
は上記した範囲にする必要がある。
【０００７】
【数１】
【０００８】また、Ｎｂ3Ａｌ 線材の場合、ＮｂとＡｌ
を反応させる温度がＮｂ3Ｓｎ 線材に比べて高温の為、
たとえ強度が有っても融点が反応温度よりも低い金属で
は溶融し補強効果が無くなる。更に用途により、安定化
金属の残留抵抗比が重要となるため、補強材は安定化金
属と反応しない金属で有ることが必要である。例えば、
ＡｌやＦｅ等は不向きである。以上の点からも補強材と
してはＮｂ又はＴａあるいはそれらの合金が最適であ
る。
を反応させる温度がＮｂ3Ｓｎ 線材に比べて高温の為、
たとえ強度が有っても融点が反応温度よりも低い金属で
は溶融し補強効果が無くなる。更に用途により、安定化
金属の残留抵抗比が重要となるため、補強材は安定化金
属と反応しない金属で有ることが必要である。例えば、
ＡｌやＦｅ等は不向きである。以上の点からも補強材と
してはＮｂ又はＴａあるいはそれらの合金が最適であ
る。
【０００９】補強金属の配置は、線材をある曲げ直径以
上に曲げるとクラックが発生し線材が破断する。その
時、クラックの発生は、引っ張りを受ける側の最も外側
の超電導フィラメントから発生し中心に向かって進展す
ると考えられる。従って、補強するためには、Ｎｂ3Ａ
ｌ 超電導フィラメント部分の外側に配置し更に、全体
を覆う様に配置することで、撚り線加工を行った場合な
ど、線材のどの面が引っ張り歪を受けても、常に補強さ
れることになるため、超電導フィラメント部分の外側
で、その全体を覆うように配置することが最適である。
上に曲げるとクラックが発生し線材が破断する。その
時、クラックの発生は、引っ張りを受ける側の最も外側
の超電導フィラメントから発生し中心に向かって進展す
ると考えられる。従って、補強するためには、Ｎｂ3Ａ
ｌ 超電導フィラメント部分の外側に配置し更に、全体
を覆う様に配置することで、撚り線加工を行った場合な
ど、線材のどの面が引っ張り歪を受けても、常に補強さ
れることになるため、超電導フィラメント部分の外側
で、その全体を覆うように配置することが最適である。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施例を詳細に説
明する。
明する。
【００１１】（実施例１）Ｎｂを被覆したＣｕの棒に、
Ｎｂ箔とＡｌ箔を相互に重なるように巻き付けて、Ｎｂ
パイプに挿入し更にＣｕパイプに挿入後、伸線加工を行
い、直径１.５mmの単芯線を作製した。同時に、Ｃｕパ
イプにＮｂの棒を挿入して複合体を作製し、Ｎｂ−Ａｌ
複合線と同じ径になるように伸線加工を行った。最終的
に両者を六角形になるように加工した。次に、Ｃｕの棒
を７本束ねて、その外側にＮｂ−Ａｌ複合線を８４本束
ねたて、さらに外側にＣｕ−Ｎｂ複合線３６本を全体を
覆う様に束ねてＣｕパイプに挿入し押出し用ビレットを
作製した。ビレットを静水圧押出しをした後、引き抜き
伸線加工を行い直径が０.８mm のＮｂ補強材を配置した
多芯構造を有する線材を作製した。比較線材として、Ｎ
ｂ−Ａｌ複合線を１２０本束ねて上記と同様の方法で補
強金属の無い線材を作製した。Ｎｂ−Ａｌ多芯線を８０
０℃×１０時間、真空雰囲気中で熱処理を行いＮｂ3Ａ
ｌ 超電導線材とした。断面を観察した結果、図１に示
すように、線材４の内部は、安定化金属のＣｕの内部３
に、Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメント２を覆うようにＮｂ
１が配置されていることが確認できた。また、フィラメ
ント径とＮｂの直径を求めた結果、両者とも５０μｍと
同じ径になっていた。臨界電流密度Ｊｃを評価した結
果、１２Ｔの磁場中のＪｃが８００Ａ/mm2と高い値をし
めす。また、曲げ直径を変えたときの臨界電流値Ｉｃの
変化を調べた結果を表１に示す。
Ｎｂ箔とＡｌ箔を相互に重なるように巻き付けて、Ｎｂ
パイプに挿入し更にＣｕパイプに挿入後、伸線加工を行
い、直径１.５mmの単芯線を作製した。同時に、Ｃｕパ
イプにＮｂの棒を挿入して複合体を作製し、Ｎｂ−Ａｌ
複合線と同じ径になるように伸線加工を行った。最終的
に両者を六角形になるように加工した。次に、Ｃｕの棒
を７本束ねて、その外側にＮｂ−Ａｌ複合線を８４本束
ねたて、さらに外側にＣｕ−Ｎｂ複合線３６本を全体を
覆う様に束ねてＣｕパイプに挿入し押出し用ビレットを
作製した。ビレットを静水圧押出しをした後、引き抜き
伸線加工を行い直径が０.８mm のＮｂ補強材を配置した
多芯構造を有する線材を作製した。比較線材として、Ｎ
ｂ−Ａｌ複合線を１２０本束ねて上記と同様の方法で補
強金属の無い線材を作製した。Ｎｂ−Ａｌ多芯線を８０
０℃×１０時間、真空雰囲気中で熱処理を行いＮｂ3Ａ
ｌ 超電導線材とした。断面を観察した結果、図１に示
すように、線材４の内部は、安定化金属のＣｕの内部３
に、Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメント２を覆うようにＮｂ
１が配置されていることが確認できた。また、フィラメ
ント径とＮｂの直径を求めた結果、両者とも５０μｍと
同じ径になっていた。臨界電流密度Ｊｃを評価した結
果、１２Ｔの磁場中のＪｃが８００Ａ/mm2と高い値をし
めす。また、曲げ直径を変えたときの臨界電流値Ｉｃの
変化を調べた結果を表１に示す。
【００１２】
【表１】
【００１３】１２Ｔの磁場中で線材を曲げ直径４０mmで
曲げた状態でのＩｃの低下は、２０％であり、従来の線
材よりも歪に対して優れていることが確認できた。
曲げた状態でのＩｃの低下は、２０％であり、従来の線
材よりも歪に対して優れていることが確認できた。
【００１４】（実施例２）実施例１と同様な方法を用い
て、Ｎｂ−Ａｌ複合単芯線を作製した。同時にＣｕパイ
プにＳＵＳ棒を挿入した複合体と、ＣｕパイプにＡｌ棒
を挿入した複合体をそれぞれ作製し、Ｎｂ−Ａｌ単芯線
と同じ直径になる様に伸線加工を行い、最終的に六角形
状になるように加工した。次に、六角形状の銅の棒７本
とＮｂ−Ａｌ複合単芯線を８４本束ねて、その外側にＣ
ｕ−ＳＵＳ複合線を３６本配置したものと、Ｃｕ−Ａｌ
複合線を３６本配置したものをそれぞれ作製し、Ｃｕパ
イプに挿入し、押出し用ビレットを作製した。ビレット
を静水圧押出し加工を行った後、引き抜き加工を行い、
最終線径０.８mm の多芯構造を有する線材を作製した。
両方の線材を、７００℃で１００時間及び７５０℃で５
０時間、アルゴンガス雰囲気中で熱処理を行いＮｂ3Ａ
ｌ 超電導線材とした後、各線材の残留抵抗比（ＲＲ
Ｒ）を測定した結果を表２に示す。
て、Ｎｂ−Ａｌ複合単芯線を作製した。同時にＣｕパイ
プにＳＵＳ棒を挿入した複合体と、ＣｕパイプにＡｌ棒
を挿入した複合体をそれぞれ作製し、Ｎｂ−Ａｌ単芯線
と同じ直径になる様に伸線加工を行い、最終的に六角形
状になるように加工した。次に、六角形状の銅の棒７本
とＮｂ−Ａｌ複合単芯線を８４本束ねて、その外側にＣ
ｕ−ＳＵＳ複合線を３６本配置したものと、Ｃｕ−Ａｌ
複合線を３６本配置したものをそれぞれ作製し、Ｃｕパ
イプに挿入し、押出し用ビレットを作製した。ビレット
を静水圧押出し加工を行った後、引き抜き加工を行い、
最終線径０.８mm の多芯構造を有する線材を作製した。
両方の線材を、７００℃で１００時間及び７５０℃で５
０時間、アルゴンガス雰囲気中で熱処理を行いＮｂ3Ａ
ｌ 超電導線材とした後、各線材の残留抵抗比（ＲＲ
Ｒ）を測定した結果を表２に示す。
【００１５】
【表２】
【００１６】比較として、実施例１で作製した補強金属
にＮｂを配置した線材と、補強金属の配置していない従
来の線材についても評価した。Ｎｂを補強金属に用いた
線材は、いずれの熱処理条件でも補強金属の無い従来線
材とほぼ同じ値であった。一方、Ａｌ，ＳＵＳを用いた
線材は、いずれの熱処理条件でもＮｂを補強金属に用い
た線材よりも非常に低い値であった。分析の結果、ＳＵ
Ｓを補強金属に用いた線材は、Ｃｕ部分からＦｅが検出
された。また、Ａｌを補強金属に用いた線材は、Ｃｕと
Ａｌの境界付近にＣｕ−Ａｌの化合物が生成しているこ
とを確認した。この結果、ＳＵＳやＡｌ等の金属は、元
素の拡散やＣｕとの反応が生じるため補強金属には不適
当であることを確認した。
にＮｂを配置した線材と、補強金属の配置していない従
来の線材についても評価した。Ｎｂを補強金属に用いた
線材は、いずれの熱処理条件でも補強金属の無い従来線
材とほぼ同じ値であった。一方、Ａｌ，ＳＵＳを用いた
線材は、いずれの熱処理条件でもＮｂを補強金属に用い
た線材よりも非常に低い値であった。分析の結果、ＳＵ
Ｓを補強金属に用いた線材は、Ｃｕ部分からＦｅが検出
された。また、Ａｌを補強金属に用いた線材は、Ｃｕと
Ａｌの境界付近にＣｕ−Ａｌの化合物が生成しているこ
とを確認した。この結果、ＳＵＳやＡｌ等の金属は、元
素の拡散やＣｕとの反応が生じるため補強金属には不適
当であることを確認した。
【００１７】（実施例３）実施例１と同様な方法を用い
てＮｂ−Ａｌ複合単芯線を作製し、同時にＣｕ−Ｎｂ複
合線材を作製した。Ｎｂ−Ａｌ部分とＮｂの部分の直径
は同じになるようにした。Ｎｂ−Ａｌ複合単芯線を１９
本束ねて、その外側を覆うようにＣｕ−Ｎｂ複合線材を
１８本配置し、更にその外側にＮｂ−Ａｌ複合単芯線を
５４本配置し、最後に、外側の一列にＣｕ−Ｎｂ複合線
材が３６本配置されるように、組み込みＣｕパイプに挿
入し押出し用のビレットを作製した。ビレットを押出し
加工を行った後、伸線加工により最終線径が０.７５mm
になるように加工した。この線材を、８００℃で１０時
間の熱処理を行いＮｂ3Ａｌ 超電導線材を作製した。熱
処理後の線材の断面を観察した結果、図２に示すような
線材４の内部は、Ｃｕの安定化金属３中に、最外周の一
列と線材半径のほぼ中心付近に六角形になるように補強
金属１が配置されていることを確認した。実施例１と同
様の方法で線材に曲げ歪を加えて臨界電流値Ｉｃの低下
を調べたところ、１２Ｔの磁場中で線材を曲げ直径４０
mmで曲げた状態でのＩｃの低下は１５％と歪に対して強
い線材が得られた。
てＮｂ−Ａｌ複合単芯線を作製し、同時にＣｕ−Ｎｂ複
合線材を作製した。Ｎｂ−Ａｌ部分とＮｂの部分の直径
は同じになるようにした。Ｎｂ−Ａｌ複合単芯線を１９
本束ねて、その外側を覆うようにＣｕ−Ｎｂ複合線材を
１８本配置し、更にその外側にＮｂ−Ａｌ複合単芯線を
５４本配置し、最後に、外側の一列にＣｕ−Ｎｂ複合線
材が３６本配置されるように、組み込みＣｕパイプに挿
入し押出し用のビレットを作製した。ビレットを押出し
加工を行った後、伸線加工により最終線径が０.７５mm
になるように加工した。この線材を、８００℃で１０時
間の熱処理を行いＮｂ3Ａｌ 超電導線材を作製した。熱
処理後の線材の断面を観察した結果、図２に示すような
線材４の内部は、Ｃｕの安定化金属３中に、最外周の一
列と線材半径のほぼ中心付近に六角形になるように補強
金属１が配置されていることを確認した。実施例１と同
様の方法で線材に曲げ歪を加えて臨界電流値Ｉｃの低下
を調べたところ、１２Ｔの磁場中で線材を曲げ直径４０
mmで曲げた状態でのＩｃの低下は１５％と歪に対して強
い線材が得られた。
【００１８】（実施例４）Ｃｕの棒にＮｂ箔とＡｌ箔を
重ね合わせて巻き付けて、Ｃｕを被覆したＮｂパイプに
挿入し、引き抜き伸線加工を行いＮｂ−Ａｌ部分の直径
が２.６mm の六角形状のＮｂ−Ａｌ複合単芯線を作製し
た。同時に、Ｔａ棒にＣｕを被覆した複合体を伸線加工
し、Ｔａ部分の直径がＮｂ−Ａｌ部分の半分になるよう
に加工した。次に、Ｃｕ棒を７本束ねて、外側を覆う様
にＮｂ−Ａｌ複合単芯線を１２０本束ねた後、更に外側
をＣｕ−Ｔａ複合線７２本で全体を覆う様に配置し束ね
てＣｕパイプに挿入し、押出し用ビレットを作製した。
押出しビレットを静水圧押出し加工を行った後引き抜き
伸線加工により線径が０.７８mm の多芯構造を有する線
材を作製した。線材を１０００℃×３０秒間と７００℃
×５０時間の２段熱処理を行いＮｂ3Ａｌ 超電導線材と
した。熱処理後の線材断面を観察したところ、図３に示
す様に、Ｃｕの安定化金属内３のＮｂ3Ａｌ 超電導フィ
ラメント２部分の外側を覆う様に補強材のＴａ１が配置
され、Ｔａの直径がＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメントの直
径の半分になっている。また、Ｔａ周辺のＣｕ部分の分
析した結果、Ｔａは検出されず、高温の熱処理を行って
もＣｕ中への拡散等が無いことを確認した。超電導線材
の特性を評価した結果、１２Ｔでの非銅部分の臨界電流
密度Ｊｃが９３０Ａ／mm2 と優れた特性を示した。ま
た、曲げ歪と臨界電流値Ｉｃの関係を調べた結果、実施
例１で作製した線材と同等のＩｃの低下であった。この
結果、補強材の直径が超電導フィラメント径の半分の径
でも歪に対して強いことが分かった。
重ね合わせて巻き付けて、Ｃｕを被覆したＮｂパイプに
挿入し、引き抜き伸線加工を行いＮｂ−Ａｌ部分の直径
が２.６mm の六角形状のＮｂ−Ａｌ複合単芯線を作製し
た。同時に、Ｔａ棒にＣｕを被覆した複合体を伸線加工
し、Ｔａ部分の直径がＮｂ−Ａｌ部分の半分になるよう
に加工した。次に、Ｃｕ棒を７本束ねて、外側を覆う様
にＮｂ−Ａｌ複合単芯線を１２０本束ねた後、更に外側
をＣｕ−Ｔａ複合線７２本で全体を覆う様に配置し束ね
てＣｕパイプに挿入し、押出し用ビレットを作製した。
押出しビレットを静水圧押出し加工を行った後引き抜き
伸線加工により線径が０.７８mm の多芯構造を有する線
材を作製した。線材を１０００℃×３０秒間と７００℃
×５０時間の２段熱処理を行いＮｂ3Ａｌ 超電導線材と
した。熱処理後の線材断面を観察したところ、図３に示
す様に、Ｃｕの安定化金属内３のＮｂ3Ａｌ 超電導フィ
ラメント２部分の外側を覆う様に補強材のＴａ１が配置
され、Ｔａの直径がＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメントの直
径の半分になっている。また、Ｔａ周辺のＣｕ部分の分
析した結果、Ｔａは検出されず、高温の熱処理を行って
もＣｕ中への拡散等が無いことを確認した。超電導線材
の特性を評価した結果、１２Ｔでの非銅部分の臨界電流
密度Ｊｃが９３０Ａ／mm2 と優れた特性を示した。ま
た、曲げ歪と臨界電流値Ｉｃの関係を調べた結果、実施
例１で作製した線材と同等のＩｃの低下であった。この
結果、補強材の直径が超電導フィラメント径の半分の径
でも歪に対して強いことが分かった。
【００１９】（実施例５）実施例１で作製した熱処理前
の線材表面に、厚さ約２μｍ程度になるようにＣｒメッ
キ処理を行った。線材を、３本撚り線加工を行い、更に
撚り線を３本撚り合わせた後、表面にＳＵＳ製のテープ
５を巻き付けてＳＵＳパイプ６に挿入し、パイプ内の空
隙率が４０％程度，直径３.４mm になるように減面加工
を行った。次に、７５０℃で５０時間の熱処理を施し、
図４に示す断面を有するＮｂ3Ａl超電導導体７を作製し
た。導体の特性を評価した結果、１２Ｔの磁場中の臨界
電流値Ｉｃが１,３５０Ａ であった。また、熱処理を行
った導体を曲げ直径１６０mmに沿って曲げた後、１２Ｔ
の磁場中でＩｃを評価した結果、１,３２０Ａ でありＩ
ｃの劣化は約２％であり、歪に対して優れたＮｂ3Ａｌ
超電導導体を得ることができた。
の線材表面に、厚さ約２μｍ程度になるようにＣｒメッ
キ処理を行った。線材を、３本撚り線加工を行い、更に
撚り線を３本撚り合わせた後、表面にＳＵＳ製のテープ
５を巻き付けてＳＵＳパイプ６に挿入し、パイプ内の空
隙率が４０％程度，直径３.４mm になるように減面加工
を行った。次に、７５０℃で５０時間の熱処理を施し、
図４に示す断面を有するＮｂ3Ａl超電導導体７を作製し
た。導体の特性を評価した結果、１２Ｔの磁場中の臨界
電流値Ｉｃが１,３５０Ａ であった。また、熱処理を行
った導体を曲げ直径１６０mmに沿って曲げた後、１２Ｔ
の磁場中でＩｃを評価した結果、１,３２０Ａ でありＩ
ｃの劣化は約２％であり、歪に対して優れたＮｂ3Ａｌ
超電導導体を得ることができた。
【００２０】（実施例６）実施例４と同様な方法で作製
した直径０.８mm の熱処理前の線材を表面に絶縁処理を
施したＳＵＳ製ボビンに巻線して超電導マグネット８を
作製した。作製の工程は、表面に絶縁処理を施したステ
ンレス製ボビンに巻き付けて作製した。コイル諸元は内
径４０mm，外径１５０mm，高さ２００mm，ターン数１
０,０００ である。作製されたコイルを８００℃で１５
時間，アルゴン雰囲気中で熱処理を行いＮｂ3Ａｌ 超電
導コイル８とした後、エポキシ樹脂を真空含浸した。超
電導コイルを、クライオスタット内にセットし液体ヘリ
ウムを注入し４.２Ｋ で励磁したところ、１００Ａ通電
した時、コイル内部の中心で、６.２Ｔ の磁場を発生す
ることができた。
した直径０.８mm の熱処理前の線材を表面に絶縁処理を
施したＳＵＳ製ボビンに巻線して超電導マグネット８を
作製した。作製の工程は、表面に絶縁処理を施したステ
ンレス製ボビンに巻き付けて作製した。コイル諸元は内
径４０mm，外径１５０mm，高さ２００mm，ターン数１
０,０００ である。作製されたコイルを８００℃で１５
時間，アルゴン雰囲気中で熱処理を行いＮｂ3Ａｌ 超電
導コイル８とした後、エポキシ樹脂を真空含浸した。超
電導コイルを、クライオスタット内にセットし液体ヘリ
ウムを注入し４.２Ｋ で励磁したところ、１００Ａ通電
した時、コイル内部の中心で、６.２Ｔ の磁場を発生す
ることができた。
【００２１】
【発明の効果】本発明により、Ｎｂ3Ａｌ 超電導線材の
強度補強材として超電導フィラメント２部分の外側にＮ
ｂ又はＴａ金属１を配置することにより耐歪性能に優
れ、また、超電導フィラメントの直径と同程度にするこ
とにより加工性にも優れたNb3Al超電導線材を得ること
ができる。
強度補強材として超電導フィラメント２部分の外側にＮ
ｂ又はＴａ金属１を配置することにより耐歪性能に優
れ、また、超電導フィラメントの直径と同程度にするこ
とにより加工性にも優れたNb3Al超電導線材を得ること
ができる。
【図１】本発明の一部分を示す断面図。
【図２】本発明の一部分を示す断面図。
【図３】本発明の一部分を示す断面図。
【図４】本発明を用いて作製したＮｂ3Ａｌ 超電導導体
の断面図。
の断面図。
【図５】本発明を用いて作製した超電導コイル及び超電
導装置の説明図。
導装置の説明図。
１…補強金属（Ｎｂ，Ｔａあるいはその合金）、２…Ｎ
ｂ3Ａｌ 超電導フィラメント、３…安定化金属（Ｃ
ｕ）、４…Ｎｂ3Ａｌ 超電導線材。
ｂ3Ａｌ 超電導フィラメント、３…安定化金属（Ｃ
ｕ）、４…Ｎｂ3Ａｌ 超電導線材。
Claims (8)
- 【請求項１】安定化金属中にＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメ
ントが多数本埋め込まれた構造を有するＮｂ3Ａｌ 超電
導線材において、上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントが
配置される領域の外側に、Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメン
トと同程度の直径をもつ補強金属が配置された構造であ
ることを特徴とするＮｂ3Ａｌ 超電導線材。 - 【請求項２】請求項１において、上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導
線材内の上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントの本数と補
強金属の本数を合わせた本数の内、補強金属の占める割
合が２０〜４５％の範囲であるＮｂ3Ａｌ 超電導線材。 - 【請求項３】請求項１において、上記配置される金属と
して、ニオブ，タンタル、あるいはそれら合金等、熱処
理過程で安定化金属と反応しない金属であるＮｂ3Ａｌ
超電導線材。 - 【請求項４】請求項１において、上記配置する補強金属
の直径は、上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントの直径の
０.５〜１.２倍であるＮｂ3Ａｌ 超電導線材。 - 【請求項５】安定化金属中にＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメ
ントが多数本埋め込まれた構造を有するＮｂ3Ａｌ 超電
導線材において、線材の中心より外径方向に配列したNb
3Al超電導フィラメントの一つから六角形で結ぶ一列
に、上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントと同程度の直径
を有する補強金属を配置する請求項１に記載のＮｂ3Ａl
超電導線材。 - 【請求項６】請求項１，２，３，４，５において、Ｃｕ
を被覆したＮｂ−Ａｌ複合体の単芯線と同じ直径を有す
るＣｕを被覆した金属の単芯線を多数本束ねてＣｕパイ
プに挿入し伸線加工により安定化金属中にＮｂ3Ａｌ 超
電導フィラメントと補強金属が配置された構造を有する
Ｎｂ3Ａｌ 超電導線材の製造方法。 - 【請求項７】安定化金属中にＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメ
ントが多数本埋め込まれた構造を有するＮｂ3Ａｌ 超電
導線材において、上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントと
同程度の径を有する補強金属が配置された構造を有する
Ｎｂ3Ａｌ 超電導線材を多数本撚り合わせて金属シース
に内蔵されていることを特徴とするＮｂ3Ａｌ 超電導導
体。 - 【請求項８】安定化金属中にＮｂ3Ａｌ 超電導フィラメ
ントが多数本埋め込まれた構造を有するＮｂ3Ａｌ 超電
導線材において、上記Ｎｂ3Ａｌ 超電導フィラメントと
同程度の径を有する補強金属が配置された構造を有する
Ｎｂ3Ａｌ 超電導線材または上記線材を金属シースに多
数本内蔵されたＮｂ3Ａｌ 超電導導体をコイル状に巻線
し製作した超電導マグネット及び上記超電導マグネット
を駆動させるための電源と、上記超電導マグネットを液
体ヘリウム等の低温冷媒で冷却するためのクライオスタ
ットとから構成されることを特徴とする超電導装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8096448A JPH09282953A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Ｎｂ３Ａｌ超電導線材とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8096448A JPH09282953A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Ｎｂ３Ａｌ超電導線材とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09282953A true JPH09282953A (ja) | 1997-10-31 |
Family
ID=14165309
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8096448A Pending JPH09282953A (ja) | 1996-04-18 | 1996-04-18 | Ｎｂ３Ａｌ超電導線材とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09282953A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004203703A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Chubu Electric Power Co Inc | Ｂｉ系酸化物超電導体 |
| EP1983582A2 (de) * | 2007-04-18 | 2008-10-22 | European Advanced Superconductors GmbH & Co. Kg | Multifilamentsupraleiter sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| DE202012102334U1 (de) | 2012-06-25 | 2012-07-17 | Bruker Eas Gmbh | NbTi-Supraleiter mit in Umfangsrichtung verteilten Al-Blöcken zur Gewichtsreduzierung |
| EP2650936A2 (de) | 2012-04-11 | 2013-10-16 | Bruker EAS GmbH | NbTi-Supraleiter mit reduziertem Gewicht |
| EP2680333A1 (de) | 2012-06-25 | 2014-01-01 | Bruker EAS GmbH | NbTi-Supraleiter mit in Umfangsrichtung verteilten AI-Blöcken zur Gewichtsreduzierung |
-
1996
- 1996-04-18 JP JP8096448A patent/JPH09282953A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004203703A (ja) * | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Chubu Electric Power Co Inc | Ｂｉ系酸化物超電導体 |
| EP1983582A2 (de) * | 2007-04-18 | 2008-10-22 | European Advanced Superconductors GmbH & Co. Kg | Multifilamentsupraleiter sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| EP1983582A3 (de) * | 2007-04-18 | 2011-08-31 | European Advanced Superconductors GmbH & Co. KG | Multifilamentsupraleiter sowie Verfahren zu dessen Herstellung |
| US8173901B2 (en) * | 2007-04-18 | 2012-05-08 | European Advanced Superconductor Gmbh & Co. Kg | Multifilament superconductor, as well as method for its production |
| EP2650936A2 (de) | 2012-04-11 | 2013-10-16 | Bruker EAS GmbH | NbTi-Supraleiter mit reduziertem Gewicht |
| DE102012205843A1 (de) | 2012-04-11 | 2013-10-17 | Bruker Eas Gmbh | NbTi-Supraleiter mit reduziertem Gewicht |
| US9147507B2 (en) | 2012-04-11 | 2015-09-29 | Bruker Eas Gmbh | NbTi superconductor with reduced weight |
| DE202012102334U1 (de) | 2012-06-25 | 2012-07-17 | Bruker Eas Gmbh | NbTi-Supraleiter mit in Umfangsrichtung verteilten Al-Blöcken zur Gewichtsreduzierung |
| EP2680333A1 (de) | 2012-06-25 | 2014-01-01 | Bruker EAS GmbH | NbTi-Supraleiter mit in Umfangsrichtung verteilten AI-Blöcken zur Gewichtsreduzierung |
| DE102012210770A1 (de) | 2012-06-25 | 2014-01-02 | Bruker Eas Gmbh | NbTi-Supraleiter mit in Umfangsrichtung verteilten Al-Blöcken zur Gewichtsreduzierung |
| US9251931B2 (en) | 2012-06-25 | 2016-02-02 | Bruker Eas Gmbh | NbTi superconductor with peripherally distributed Al block for weight reduction |
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