JPH10255563A

JPH10255563A - Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線材

Info

Publication number: JPH10255563A
Application number: JP9055130A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Inoue; 廉井上; Tsukasa Kiyoshi; 司木吉; Takayuki Miyatake; 孝之宮武; Narikazu Matsukura; 功和枩倉; Takayoshi Miyazaki; 隆好宮崎
Original assignee: Kobe Steel Ltd; National Research Institute for Metals
Current assignee: Kobe Steel Ltd; National Research Institute for Metals
Priority date: 1997-03-10
Filing date: 1997-03-10
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-10
Also published as: JP3754522B2

Abstract

(57)【要約】【課題】Ｓｎを含有するＣｕ基合金材中にＮｂまたは
Ｎｂ合金材からなるフィラメントが埋め込まれたＮｂ／
Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部と、Ｔａ層またはＴａ合金層
を夫々必須的に含むＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材において、線
材製造時の加工性に優れると共に、高耐力、高強度を有
するＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材を提供すること。【解決手段】線材横断面におけるＴａ層の平均結晶粒
径を０．３〜２．０μｍとする、或いは、Ｎｂ，Ｖ，Ｚ
ｒ，Ｈｆから選ばれる１種以上を合計で０．１〜１０％
含有するＴａ合金層を用いる、また或いは、Ｎｂ／Ｃｕ
−Ｓｎ合金複合多芯部とＴａ層との間に、ＴａとＣｕ−
Ｓｎ合金の間のヴィッカース硬度を有する金属または合
金からなる中間層を形成する等により、加工性に優れる
と共に、高耐力、高強度を有するＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材
を提供し得た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、核磁気共鳴（ＮＭ
Ｒ）装置等に用いられる超電導マグネットの構成素材と
して使用されるＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材に関し、特に加工
性、耐力、強度に優れたＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】超電導物質によって実現される永久電流
現象を利用して、電力を消費せずに電流をコイル状に流
して磁場を発生させる超電導マグネットは、核融合炉、
磁気浮上列車、ＮＭＲ装置、各種物性試験機器等に用い
られている。この様な超電導マグネットには、従来から
ＮｂＴｉ、Ｎｂ₃ Ｓｎ等の超電導物質を線材にしたもの
が使用されている。特に、８Ｔ以上の高磁界を発生させ
るマグネットには、Ｎｂ ₃ Ｓｎ超電導線材が用いられ
る。

【０００３】図１は、この様な線材の例を示す拡大横断
面図である。図１（ａ）は外部安定型と呼ばれるタイプ
であって、この種の超電導線材では広く用いられている
タイプである。中心部はＣｕ−Ｓｎ合金（ブロンズ）中
にＮｂフィラメントが埋め込まれたＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合
金複合多芯部からなり、これを取り囲む様にＴａまたは
Ｎｂからなる環状のバリア領域が形成されている。最外
周部はＣｕよりなり、何らかの原因で超電導状態が失わ
れた場合にも、電流を優先的に流し、線材の焼損を防ぐ
ための安定化領域である。Ｎｂ₃ Ｓｎ線材は、最終的な
熱処理時に、多芯部のＮｂとブロンズの界面にＮｂ₃ Ｓ
ｎを生成させることにより超電導特性を得る。またバリ
ア層は、熱処理の際ブロンズ中のＳｎが最外周部のＣｕ
中に不純物として拡散し、安定化領域のＣｕを汚染する
ことを防ぐために設けられている。図１（ｂ）は内部安
定型と呼ばれるタイプであって、中心部に安定化のため
のＣｕを配していることを特徴とする。このタイプでは
中心部のＣｕの周りにＴａまたはＮｂからなる環状のバ
リア領域が形成され、さらにその外周にＮｂ／Ｃｕ−Ｓ
ｎ合金複合多芯部が設けられている。

【０００４】この様なＮｂ₃ Ｓｎ線材を用いた高磁界マ
グネットは蓄積エネルギーが大きく、励磁時にマグネッ
トを構成する超電導線材に高い電磁応力が印可される。
従って、超電導線材自体にも高い電磁応力に耐えられる
耐力、強度が要求される。特に、Ｎｂ₃ Ｓｎ線材の臨界
電流は歪みに対して敏感で、歪みが約０．２％を超える
と臨界電流が歪みと共に減少していくので、Ｎｂ₃ Ｓｎ
線材の高強度化が検討されており、これまでにもいくつ
かの方法が提案されている。

【０００５】特開平３−１７１５１４号では、線材内に
補強材としてＴａ，Ｔａ合金材を挿入する方法が提案さ
れ、また補強材としてＣｕ−Ｎｂ合金を用いる方法（東
北大学金属材料研究所強磁場超伝導材料研究センター
平成６年度年次報告、ｐ１４３）やアルミナ分散銅を用
いる方法（東北大学金属材料研究所強磁場超伝導材料
研究センター平成６年度年次報告、ｐ１４７）も提案
されている。これらのうち、図２にＴａを補強材とする
Ｎｂ₃ Ｓｎ線材の横断面図を示す（特開平３−１７１５
１４号）。

【０００６】これら補強材を用いた線材の中で、線材の
耐力、強度が最も向上するのはＴａを用いた線材であ
る。補強材としてＴａを用いた場合には、他の補強材に
比べて少ない量で所望の強度にすることが可能であるか
ら、線材断面積に占める補強材の割合を少なく、即ち超
電導に寄与するＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部の割合
を多くすることが可能となる。その結果、線材断面積あ
たりの臨界電流密度が高くとれることになり、超電導マ
グネットのコンパクト化にも寄与し得る。また、特開平
３−１７１５１４号に記載されている様に、Ｔａは低温
で非常に優れた導電性を有するためＴａ自体を安定化材
として用いることも可能であり、従ってＴａを補強及び
安定化の両目的で使用したものでは、線材断面積あたり
の臨界電流密度をより一層高くとることができる様にな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、補強材
としてＴａを用いたＮｂ₃ Ｓｎ線材を製造する過程にお
いては、図３に示す様に線材が正常に加工されない場合
や断線を生じる場合があった。断線が発生した場合は言
うまでもないが、正常に加工できない場合も、Ｎｂ₃ Ｓ
ｎからなる超電導フィラメントの内部断線をもたらし、
その結果、臨界電流の低下を引き起こすことになる。本
発明はこの様な状況の下になされたものであり、その目
的は、加工性に優れると共に、高耐力、高強度なＮｂ₃
Ｓｎ超電導線材を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の様な課題を解決し
得た本発明のＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材とは、Ｓｎを含有す
るＣｕ基合金材中にＮｂまたはＮｂ合金材からなるフィ
ラメントが埋め込まれたＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯
部と、Ｔａ層またはＴａ合金層を夫々必須的に含むＮｂ
₃ Ｓｎ超電導線材において、線材横断面における前記Ｔ
ａ層またはＴａ合金層の平均結晶粒径が０．３〜２．０
μｍであることを特徴とするＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材であ
る。

【０００９】或いは、Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部
と、Ｔａ合金層を夫々必須的に含むＮｂ₃ Ｓｎ超電導線
材において、前記Ｔａ合金層は、Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ
から選ばれる１種以上を合計で０．１〜１０％含有する
ものであることを特徴とするＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材であ
る。

【００１０】また或いは、Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多
芯部と、Ｔａ層またはＴａ合金層を夫々必須的に含むＮ
ｂ₃ Ｓｎ超電導線材において、前記Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合
金複合多芯部と前記Ｔａ層またはＴａ合金層との間に、
前記ＴａまたはＴａ合金のヴィッカース硬度と前記Ｃｕ
−Ｓｎ合金のヴィッカース硬度の間のヴィッカース硬度
を有する金属または合金からなる中間層が形成されてい
ることを特徴とするＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材である。

【００１１】

【発明の実施の形態】上述の様な加工の問題は、１）ｆｃｃ金属中に埋設されたｂｃｃ金属の引き抜き加
工時には、ｂｃｃ金属の一部の変形モードのみが加工さ
れるために不均一変形が発生すること、２）特に１）の状況はｆｃｃ金属とｂｃｃ金属の間の変
形抵抗差が大きな時に顕著となること、等に起因するも
のであることが分かった。本発明者らの検討の結果、以
下の様な手段により、Ｔａの不均一変形は抑制できるこ
とが判明した。

【００１２】線材横断面におけるＴａ層またはＴａ合
金層の平均結晶粒径を０．３〜２．０μｍに制御する。Ｔａ合金層に、Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆから選ばれる１
種以上を合計で０．１〜１０％含有するＴａ合金を用い
る。Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部とＴａ層またはＴａ
合金層との間に、前記ＴａまたはＴａ合金のヴィッカー
ス硬度と前記Ｃｕ−Ｓｎ合金のヴィッカース硬度の間の
ヴィッカース硬度を有する金属または合金からなる中間
層を形成する。

【００１３】また、上記〜の手段の中から２つ以上
を併用することにより、Ｔａの不均一変形防止効果が一
層高いものとなる。以下、それぞれの手段について詳細
に説明する。

【００１４】まず、Ｔａ層またはＴａ合金層の平均結晶
粒径を制御する手段について説明する。従来、補強材と
して用いられていたＴａ層においては、線材加工前のＴ
ａの平均結晶粒径で１００〜１５０μｍ程度のものが使
用されていたため、その後の線材加工により最終のＴａ
層の平均結晶粒径が横断面では２．５〜５μｍ程度とな
っていた。

【００１５】本発明者らが、Ｔａ層の平均結晶粒径を種
々変化させて線材を加工したところ、最終的に線材に加
工した際の線材の横断面におけるＴａ層の結晶粒径を従
来より微細化したものではＴａ層の不均一変形が抑制さ
れることが判明した。線材横断面におけるＴａ層の結晶
粒径が微細化されることで、Ｔａ層の不均一変形が抑制
される理由の詳細は不明であるが、任意の方位を持つ多
数の微細な結晶粒からＴａ層が構成される場合、引き抜
き加工で粒内に不均一変形が生じたとしても、Ｔａ層全
体としては変形が顕著でなくなることによるものと類推
される。

【００１６】線材横断面におけるＴａ層の平均結晶粒径
は０．３〜２．０μｍに制御される必要がある。平均結
晶粒径が２．０μｍを超える場合には、結晶粒の方位の
影響が出やすいためＴａの不均一変形を十分には抑える
ことができない。一方、平均結晶粒径が０．３μｍ未満
の場合は、結晶粒の微細化によってＴａの加工硬化が進
むことになり、かえって変形抵抗差を大きくしてしまう
場合がある。Ｔａ層の不均一変形を抑制するために、よ
り好ましい平均結晶粒径の下限は０．５μｍ、他方上限
は１．０μｍである。

【００１７】また、Ｔａ層はＴａ単独であっても構わな
いが、Ｔａ合金であっても良い。ここで言うＴａ合金と
は、Ｔａを９０％以上含有する合金を指すものである。
Ｔａを９０％以上含有するＴａ合金であれば、Ｎｂ₃ Ｓ
ｎ超電導線材中にＴａ層を設ける本来の理由である線材
の高耐力、高強度化に十分な特性が保たれるからであ
る。補強材として、Ｔａを９０％以上とするＴａ合金層
を使用すれば、本発明の目的である優れた加工性と高耐
力、高強度を併せ持つと共に、残部に種々の目的により
他の元素を含有することができる。含有する元素は、目
的に応じて選択可能であり、特に限定されるものではな
い。

【００１８】上記平均結晶粒径を制御する方法では、Ｔ
ａを９０％以上とする範囲では、Ｔａ合金中の含有元素
に関係なく、Ｔａ合金層の不均一変形を防止できるが、
逆にＴａ合金中の含有元素およびその含有量を適切に調
整することによれば、結晶粒のサイズが従来のレベルで
あってもＴａ合金層の不均一変形を防止できることが分
かった。この場合、Ｔａ合金層は、Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈ
ｆから選ばれる１種以上を合計で０．１〜１０％含有す
るＴａ合金である必要がある。上述の特開平３−１７１
５１４号にも、Ｔａ層としてＴａ合金を使用し得ること
が記載されているが、含有する元素の例として、Ｏ，Ｆ
ｅ，Ｎｉが挙げられている。本発明者らの検討の結果、
これらの元素を含有することにより、Ｎｂ₃ Ｓｎ超電導
線材の高耐力、高強度化は達成し得るが、加工性の面で
は十分な効果が得られないことが分かった。Ｎｂ，Ｖ，
Ｚｒ，Ｈｆから選ばれる１種以上を含有することによ
り、Ｔａの不均一変形防止に効果が上がる理由は、合金
化によってすべり変形モードが変化し、特定モードのみ
変形することがなくなることによると考えられる。含有
量が合計で０．１〜１０％であるのは、０．１％未満で
は、含有量が少なすぎてＴａの不均一変形が十分に抑制
できないためである。また、１０％を超えると、Ｔａ合
金自体の加工硬化が進み、かえって変形抵抗差を大きく
してしまう場合がある。より望ましい含有量の下限は
０．５％、他方上限は５％である。

【００１９】この場合のＴａ合金は、Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，
Ｈｆから選ばれる１種以上を合計で０．１〜１０％含有
するＴａ合金である必要があるが、Ｔａを９０％以上含
有する合金であれば、残部に他の元素を含んでいても構
わない。Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆから選ばれる１種以上を
合計で０．１〜１０％含有すると共に、Ｔａを９０％以
上含有するＴａ合金であれば、Ｎｂ₃ Ｓｎ超電導線材中
にＴａ層を設ける本来の理由である線材の高耐力、高強
度化に十分な特性が保たれるからである。この様なＴａ
合金層を使用すれば、本発明の目的である優れた加工性
と高耐力、高強度を併せ持つと共に、残部に種々の目的
により他の元素を含有することができる。含有する元素
は、目的に応じて選択可能であり、特に限定されるもの
ではない。

【００２０】Ｔａ合金層として、Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆ
から選ばれる１種以上を合計で０．１〜１０％含有する
Ｔａ合金を用いると共に、線材横断面におけるＴａ合金
層の平均結晶粒径を０．３〜２．０μｍに制御すること
で、より一層不均一変形防止効果が高まる。

【００２１】次に、Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部と
Ｔａ層またはＴａ合金層との間に中間層を形成する方法
について説明する。Ｔａ層の不均一変形は、上述の通
り、ＴａとＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部との間で変
形抵抗差が大きいことに起因している。図４に示す様
に、Ｔａとブロンズとでは、例えばヴィッカース硬度で
約１００の硬度差があり、この硬度差が変形抵抗差の要
因の一つとなっている。ＴａとＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複
合多芯部との間に、Ｔａのヴィッカース硬度とブロンズ
のヴィッカース硬度の間のヴィッカース硬度を有する金
属または合金からなる中間層を形成すれば、ＴａとＮｂ
／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部との間の硬度差が、Ｔａと
中間層の界面および中間層とＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合
多芯部の界面での硬度差に分散される。その結果、Ｔａ
とＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部との間の変形抵抗差
が緩和され、Ｔａ層の不均一変形が抑制されることが分
かった。図５にＮｂを中間層として用いた場合の夫々の
層のヴィッカース硬度をグラフに示す。また図６に中間
層を用いたＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材例の横断面図を示す。
中間層を形成する金属または合金は、ヴィッカース硬度
がＴａとブロンズの間であれば本発明の効果が得られ、
例えば、Ｎｂ，Ｖ，Ｔｉ等が挙げられる。加工性の点か
らは、Ｎｂ、Ｎｂ合金、Ｖ、Ｖ合金から選ばれる１種で
あることが望ましい。ここで、Ｎｂ合金、Ｖ合金とは、
それぞれＮｂまたはＶを９０％以上含有する合金を意味
する。ＮｂまたはＶを９０％以上含有する合金であれ
ば、ヴィッカース硬度がＴａとブロンズの間であると共
に、加工性の効果も損なうことがないので、本発明の目
的を達すると同時に、残部に種々の目的に応じて、他の
元素を含有することが可能となる。含有する元素は、目
的に応じて選択可能であり、特に限定されるものではな
いが、例えば、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｔａ等を挙げること
ができる。

【００２２】以上説明してきた本発明は、Ｓｎを含有す
るＣｕ基合金材中にＮｂまたはＮｂ合金材からなるフィ
ラメントが埋め込まれたＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯
部と、Ｔａ層またはＴａ合金層の少なくとも２層からな
るＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材であれば、その効果を発揮しう
るものであり、様々なＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材の構成に適
用できるものである。例えば、Ｔａ層を補強材としてだ
けでなく安定化領域として使用する図２、図６の様な場
合においても、或いは図７、図８の様に補強材とは別に
Ｃｕの安定化領域およびバリア層を形成する場合におい
ても、発明の効果を得ることができるものである。ま
た、超電導領域を形成するＮｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多
芯部においては、超電導特性を損なわない範囲で、Ｎｂ
やＣｕ基合金に他の元素を含有することが可能である。
Ｎｂ合金としては、例えば、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆの
いずれか１種以上を含有するＮｂ合金を挙げることがで
きる。Ｃｕ基合金としては、Ｓｎの他に、例えばＴｉ，
Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｍｇのいずれか１種以
上を含むＣｕ基合金を挙げることができる。

【００２３】以下実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、下記実施例は本発明を制限するものではな
く、前・後記の趣旨を逸脱しない範囲で変更実施するこ
とは全て本発明の技術的範囲に包含される。

【００２４】

【実施例】

（実験例１）図７に示す様な、外部安定型のＮｂ₃ Ｓ
ｎ超電導線材を作製して実験を行った。まず、直径６０
ｍｍのＣｕ−１３％Ｓｎ合金の中心とその周囲に直径１
１．３ｍｍの孔を７カ所あけ、該孔と同サイズのＮｂ棒
を該孔内に挿入し、押出ビレットを作製した。その後、
該ビレットを静水圧押出法により直径２０ｍｍに押出
し、これを引き抜き加工により伸線し、六角ダイスによ
り対辺長１．５ｍｍの六角断面に仕上げ、その後所定の
長さに切断した。この六角線を、直径１０．５ｍｍのＴ
ａ棒の周りに５８２本束ねた。ここでＴａ棒は種々の平
均結晶粒径を持つものを用意した。このＴａと六角線の
複合体を、厚さ０．２ｍｍのＮｂシート２層で巻き、更
に外形６０ｍｍ、内径４７ｍｍのＣｕパイプに挿入し、
多芯押出ビレットとした。該多芯ビレットを直径２０ｍ
ｍに静水圧押出し、その後引き抜き加工を経て、１．０
５×１．７７（ｍｍ）の平角導体を作製した。尚、この
伸線加工の工程において、途中適宜、中間焼鈍を施し
た。伸線できた線材を６５０℃、１００時間で熱処理し
て、ＮｂとＣｕ−Ｓｎ合金の界面にＮｂ₃ Ｓｎを生成さ
せた。

【００２５】この超電導線材の断面観察を光学顕微鏡に
より行い、Ｔａの平均結晶粒径の測定およびＴａの不均
一変形の有無の確認を行った。ここで伸線後の線材のＴ
ａ層の平均結晶粒径は、素材のＴａ棒の結晶粒径とほぼ
比例関係にあることが確認できた。また臨界電流（温
度：４．２Ｋ磁場：１２Ｔ）、液体ヘリウム中（温
度：４．２Ｋ）での０．２％耐力および引張強度も測定
した。結果を表１に示す。

【００２６】Ｔａの平均結晶粒径が０．３〜２．０（μ
ｍ）の試料Ｎｏ．３、４、５では、Ｔａの不均一変形が
抑制され、超電導フィラメントの断線もないことが確認
できた。一方、Ｎｏ．６は平均結晶粒径が２．０μｍを
超えるため、Ｔａの不均一変形が見られ、Ｎｏ．１、２
は伸線途中で断線したため評価が行えなかった。また、
臨界電流、０．２％耐力および引張強度の値も、Ｎｏ．
３、４、５は、Ｎｏ．６に比べて大きく、超電導特性も
良好であった。

【００２７】

【表１】

【００２８】（実験例２）実験例１と同様、図７に示
す様な、外部安定型のＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材を作製して
実験を行った。まず、直径６０ｍｍのＣｕ−１３％Ｓｎ
合金の中心とその周囲に直径１１．３ｍｍの孔を７カ所
あけ、該孔と同サイズのＮｂ棒を該孔内に挿入し、押出
ビレットを作製した。その後、該ビレットを静水圧押出
法により直径２０ｍｍに押出し、これを引き抜き加工に
より伸線し、六角ダイスにより対辺長１．５ｍｍの六角
断面に仕上げ、その後所定の長さに切断した。この六角
線を、直径１０．５ｍｍのＴａ合金棒の周りに５８２本
束ねた。ここでＴａ合金棒はＴａに種々の元素を含有し
たものを用意した。尚、Ｔａ合金棒の平均結晶粒径は９
５μｍであり、最終熱処理後、超電導線材とした際のＴ
ａ合金層の平均結晶粒径は２．５μｍであった。このＴ
ａと六角線の複合体を、厚さ０．２ｍｍのＮｂシート２
層で巻き、更に外形６０ｍｍ、内径４７ｍｍのＣｕパイ
プに挿入し、多芯押出ビレットとした。該多芯ビレット
を直径２０ｍｍに静水圧押出し、その後引き抜き加工を
経て、１．０５×１．７７（ｍｍ）の平角導体を作製し
た。尚、この伸線加工の工程において、途中適宜、中間
焼鈍を施した。伸線できた線材を６５０℃、１００時間
で熱処理して、ＮｂとＣｕ−Ｓｎ合金の界面にＮｂ₃ Ｓ
ｎを生成させた。

【００２９】この超電導線材の断面観察を光学顕微鏡に
より行い、Ｔａ合金の不均一変形の有無の確認を行っ
た。また臨界電流（温度：４．２Ｋ磁場：１２Ｔ）、
液体ヘリウム中（温度：４．２Ｋ）での０．２％耐力お
よび引張強度も測定した。結果を表２に示す。尚、試料
Ｎｏ．１４はＮｂとＨｆを同時に含有したものである。

【００３０】Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆから選ばれる１種以
上を合計で０．１〜１０％含有するＴａ合金を用いた試
料Ｎｏ．８、９、１１〜１４では、Ｔａの不均一変形が
抑制され、超電導フィラメントの断線もないことが確認
できた。一方、Ｔａ以外の元素を含有しなかったＮｏ．
７では、Ｔａの不均一変形が見られ、Ｎｏ．１０、１５
は伸線途中で断線したため、評価ができなかった。ま
た、臨界電流、０．２％耐力および引張強度の値も、Ｎ
ｏ．８、９、１１〜１４は、Ｎｏ．７に比べて大きく、
超電導特性も良好であった。

【００３１】

【表２】

【００３２】（実験例３）図８に示す様な、外部安定
型のＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材を作製して実験を行った。こ
のとき、中心部のＴａ層の周囲に、厚さ０．２ｍｍのＮ
ｂシートを約１０層巻くこと以外は、実験例１と同様の
方法にて超電導線材を作製した。尚、使用したＴａ棒の
平均結晶粒径は９５μｍであり、最終熱処理後、超電導
線材とした際のＴａ層の平均結晶粒径は２．５μｍであ
った。

【００３３】この超電導線材（試料Ｎｏ．１６）の断面
観察を光学顕微鏡により行い、Ｔａ合金の不均一変形の
有無の確認を行った。また臨界電流（温度：４．２Ｋ
磁場：１２Ｔ、１３Ｔ）、液体ヘリウム中（温度：４．
２Ｋ）での０．２％耐力および引張強度も測定した。結
果を表３に示す。尚、比較材として実験例２で用いた試
料Ｎｏ．７のデータも示す。

【００３４】Ｎｏ．１６の試料では、Ｔａの不均一変形
が抑制され、超電導フィラメントの断線もないことが確
認できた。また、臨界電流、０．２％耐力および引張強
度の値も、Ｎｏ．１６はＮｏ．７に比べて大きく、超電
導特性も良好であった。

【００３５】

【表３】

【００３６】

【発明の効果】以上説明してきた様に、本発明のＮｂ₃
Ｓｎ超電導線材によれば、線材の製造時においてＴａ層
またはＴａ合金層に不均一変形が生じない、即ち線材製
造時の加工性に優れると共に、超電導線材となった後も
高耐力、高強度を有するＮｂ₃Ｓｎ超電導線材を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の超電導線材の例を示す横断面図であり、
（ａ）は外部安定型、（ｂ）は内部安定型である。

【図２】Ｔａを補強材とするＮｂ₃ Ｓｎ線材の例を示す
横断面図であり、（ａ）はＴａを内部に配置するタイ
プ、（ｂ）はＴａを外部に配置するタイプ、（ｃ）はＴ
ａを内部に分散して配置するタイプである。

【図３】製造時に正常に加工できなかったＮｂ₃ Ｓｎ線
材の例を示す横断面図である。

【図４】Ｔａとブロンズのヴィッカース硬度の測定結果
を示すグラフである。

【図５】Ｔａ、Ｎｂおよびブロンズのヴィッカース硬度
の測定結果を示すグラフである。

【図６】Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部とＴａ層また
はＴａ合金層との間に中間層を用いたＮｂ₃ Ｓｎ超電導
線材の例を示す横断面図であり、（ａ）はＴａを内部に
配置するタイプ、（ｂ）はＴａを外部に配置するタイ
プ、（ｃ）はＴａを内部に分散して配置するタイプであ
る。

【図７】実験例１、２に用いた、Ｔａを補強材とするＮ
ｂ₃ Ｓｎ線材の例を示す横断面図である。

【図８】実験例３に用いた、Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合
多芯部とＴａ層との間に中間層を用いたＮｂ₃ Ｓｎ線材
の例を示す横断面図である。

【符号の説明】

１Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部２Ｃｕ安定化領域３Ｃｕ安定化領域への不純物の拡散を防ぐバリア層４Ｔａ層またはＴａ合金層５Ｔａとブロンズの中間の硬度を有する金属または合
金からなる中間層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮武孝之神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者枩倉功和神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者宮崎隆好神戸市西区高塚台１丁目５番５号株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｓｎを含有するＣｕ基合金材中にＮｂま
たはＮｂ合金材からなるフィラメントが埋め込まれたＮ
ｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部と、Ｔａ層またはＴａ合
金層を夫々必須的に含むＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材におい
て、線材横断面における前記Ｔａ層またはＴａ合金層の
平均結晶粒径が０．３〜２．０μｍであることを特徴と
するＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材。
【請求項２】Ｓｎを含有するＣｕ基合金材中にＮｂま
たはＮｂ合金材からなるフィラメントが埋め込まれたＮ
ｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部と、Ｔａ合金層を夫々必
須的に含むＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材において、前記Ｔａ合
金層は、Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆから選ばれる１種以上を
合計で０．１〜１０％（重量％、以下同じ）含有するも
のであることを特徴とするＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材。
【請求項３】線材横断面におけるＴａ合金層の平均結
晶粒径が０．３〜２．０μｍである請求項２に記載のＮ
ｂ₃ Ｓｎ超電導線材。
【請求項４】Ｓｎを含有するＣｕ基合金材中にＮｂま
たはＮｂ合金材からなるフィラメントが埋め込まれたＮ
ｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部と、Ｔａ層またはＴａ合
金層を夫々必須的に含むＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材におい
て、前記Ｎｂ／Ｃｕ−Ｓｎ合金複合多芯部と前記Ｔａ層
またはＴａ合金層との間に、前記ＴａまたはＴａ合金の
ヴィッカース硬度と前記Ｃｕ−Ｓｎ合金のヴィッカース
硬度の間のヴィッカース硬度を有する金属または合金か
らなる中間層が形成されていることを特徴とするＮｂ₃
Ｓｎ超電導線材。
【請求項５】中間層が、Ｎｂ、Ｎｂ合金、Ｖ、Ｖ合金
から選ばれる１つ以上よりなる請求項４に記載のＮｂ₃
Ｓｎ超電導線材。
【請求項６】線材横断面におけるＴａ層またはＴａ合
金層の平均結晶粒径が０．３〜２．０μｍである請求項
４または５に記載のＮｂ₃ Ｓｎ超電導線材。
【請求項７】Ｔａ合金層が、Ｎｂ，Ｖ，Ｚｒ，Ｈｆか
ら選ばれる１種以上を０．１〜１０％含有するものであ
る請求項４〜６のいずれかに記載のＮｂ₃ Ｓｎ超電導線
材。