JPH10321059A - アルミニウム安定化超電導線 - Google Patents
アルミニウム安定化超電導線Info
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- JPH10321059A JPH10321059A JP9133465A JP13346597A JPH10321059A JP H10321059 A JPH10321059 A JP H10321059A JP 9133465 A JP9133465 A JP 9133465A JP 13346597 A JP13346597 A JP 13346597A JP H10321059 A JPH10321059 A JP H10321059A
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- 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
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 熱的および電気的安定性に優れ、かつマグネ
ットなどに使用したときに発生する電磁力に対する充分
な機械的強度を有するＡｌ安定化超電導線を提供する。 【解決手段】 銅マトリクス中に超電導フィラメントが
埋設された超電導線材の外周にＡｌ安定化材が被覆され
たＡｌ安定化超電導線において、Ａｌ安定化材の極低温
における0.2%耐力が45MPa 以上、残留抵抗比が 250以上
であり、Ａｌ安定化材が 100〜30000ppmのＳｂ、30〜50
00ppm のＮｉの少なくとも１つを含有し、減面率３〜60
％の冷間加工が施さたＡｌ合金からなるＡｌ安定化超電
導線。 【効果】 Ａｌ安定化材が、導電性を低下させずに機械
的強度を向上させるＳｂ、Ｎｉ、またはＳｂとＮｉを含
有し、所定の加工歪みが付加され、極低温における0.2%
耐力および残留抵抗比を所定値以上に規定したものなの
で、マグネット用導体などに用いたとき電磁力による変
形が少なく高い発生磁界が得られる。
ットなどに使用したときに発生する電磁力に対する充分
な機械的強度を有するＡｌ安定化超電導線を提供する。 【解決手段】 銅マトリクス中に超電導フィラメントが
埋設された超電導線材の外周にＡｌ安定化材が被覆され
たＡｌ安定化超電導線において、Ａｌ安定化材の極低温
における0.2%耐力が45MPa 以上、残留抵抗比が 250以上
であり、Ａｌ安定化材が 100〜30000ppmのＳｂ、30〜50
00ppm のＮｉの少なくとも１つを含有し、減面率３〜60
％の冷間加工が施さたＡｌ合金からなるＡｌ安定化超電
導線。 【効果】 Ａｌ安定化材が、導電性を低下させずに機械
的強度を向上させるＳｂ、Ｎｉ、またはＳｂとＮｉを含
有し、所定の加工歪みが付加され、極低温における0.2%
耐力および残留抵抗比を所定値以上に規定したものなの
で、マグネット用導体などに用いたとき電磁力による変
形が少なく高い発生磁界が得られる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、熱的および電気的
安定性に優れ、かつマグネットなどに使用したときに発
生する電磁力に対する充分な機械的強度を有するアルミ
ニウム安定化超電導線に関する。
安定性に優れ、かつマグネットなどに使用したときに発
生する電磁力に対する充分な機械的強度を有するアルミ
ニウム安定化超電導線に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、超電導マグネットなどの導体に
は、銅マトリックス中にＮｂ−Ｔｉなどの超電導フィラ
メントを埋込んだ超電導線が用いられている。このよう
な超電導線は、例えば、銅パイプ内にＮｂ−Ｔｉ合金棒
材を挿入して複合ビレットとし、この複合ビレットを熱
間押出しして、銅パイプとＮｂ−Ｔｉ合金棒材とを一体
化し、次いで圧延、伸線などの伸延加工を施し、その多
数本を銅または銅合金パイプ内に充填して複合ビレット
とし、これを前述と同様に加工して多芯超電導線とした
り、さらに多芯超電導線の多数本を撚合わせて多芯超電
導撚線としたりして用いられる。
は、銅マトリックス中にＮｂ−Ｔｉなどの超電導フィラ
メントを埋込んだ超電導線が用いられている。このよう
な超電導線は、例えば、銅パイプ内にＮｂ−Ｔｉ合金棒
材を挿入して複合ビレットとし、この複合ビレットを熱
間押出しして、銅パイプとＮｂ−Ｔｉ合金棒材とを一体
化し、次いで圧延、伸線などの伸延加工を施し、その多
数本を銅または銅合金パイプ内に充填して複合ビレット
とし、これを前述と同様に加工して多芯超電導線とした
り、さらに多芯超電導線の多数本を撚合わせて多芯超電
導撚線としたりして用いられる。
【０００３】ところで、アルミニウム安定化超電導線
は、前述の超電導線または多芯超電導撚線などに、残留
抵抗比（３００Ｋにおける電気抵抗値と１０Ｋにおける
電気抵抗値との比）が銅より遥かに大きい高純度アルミ
ニウムを安定化材として被覆したものである。アルミニ
ウム安定化超電導線は、銅のみを安定化材として被覆し
た従来の銅安定化超電導線などに較べて熱的および電気
的安定性に優れている。しかも、アルミニウムの比重は
銅の比重の１／３であるため、この超電導線をマグネッ
トに用いた場合にマグネットの軽量化が可能になる。さ
らにアルミニウムは銅より素粒子透過性に優れるため、
高エネルギー物理学分野で多用されている素粒子検出用
マグネットに有利に用いられる。
は、前述の超電導線または多芯超電導撚線などに、残留
抵抗比（３００Ｋにおける電気抵抗値と１０Ｋにおける
電気抵抗値との比）が銅より遥かに大きい高純度アルミ
ニウムを安定化材として被覆したものである。アルミニ
ウム安定化超電導線は、銅のみを安定化材として被覆し
た従来の銅安定化超電導線などに較べて熱的および電気
的安定性に優れている。しかも、アルミニウムの比重は
銅の比重の１／３であるため、この超電導線をマグネッ
トに用いた場合にマグネットの軽量化が可能になる。さ
らにアルミニウムは銅より素粒子透過性に優れるため、
高エネルギー物理学分野で多用されている素粒子検出用
マグネットに有利に用いられる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ニウム安定化超電導線は、安定化材となる高純度アルミ
ニウムの機械的強度が低いため、大型マグネット用導体
として使用した場合に電磁力により変形してしまうとい
う問題がある。このようなことから、本発明者等は鋭意
研究を重ね、アルミニウムの導電性を低下させずに機械
的強度を向上させる合金元素としてＳｂとＮｉを見いだ
し、さらに研究を進めて本発明を完成させるに至った。
本発明は、熱的および電気的安定性に優れ、かつマグネ
ットなどに使用したときに発生する電磁力に対して充分
な機械的強度を有するアルミニウム安定化超電導線の提
供を目的とする。
ニウム安定化超電導線は、安定化材となる高純度アルミ
ニウムの機械的強度が低いため、大型マグネット用導体
として使用した場合に電磁力により変形してしまうとい
う問題がある。このようなことから、本発明者等は鋭意
研究を重ね、アルミニウムの導電性を低下させずに機械
的強度を向上させる合金元素としてＳｂとＮｉを見いだ
し、さらに研究を進めて本発明を完成させるに至った。
本発明は、熱的および電気的安定性に優れ、かつマグネ
ットなどに使用したときに発生する電磁力に対して充分
な機械的強度を有するアルミニウム安定化超電導線の提
供を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、銅マトリクス
中に超電導フィラメントが埋設された超電導線材の外周
にアルミニウム安定化材が被覆されたアルミニウム安定
化超電導線において、前記アルミニウム安定化材の極低
温における0.2%耐力が４５ＭＰａ以上、残留抵抗比が２
５０以上であり、前記アルミニウム安定化材が１００〜
３００００ｐｐｍのＳｂ、３０〜５０００ｐｐｍのＮｉ
の少なくとも１つを含有し、減面率３〜６０％の冷間加
工が施された、または前記加工に相当する加工歪みが付
加されたアルミニウム合金からなることを特徴とするア
ルミニウム安定化超電導線である。
中に超電導フィラメントが埋設された超電導線材の外周
にアルミニウム安定化材が被覆されたアルミニウム安定
化超電導線において、前記アルミニウム安定化材の極低
温における0.2%耐力が４５ＭＰａ以上、残留抵抗比が２
５０以上であり、前記アルミニウム安定化材が１００〜
３００００ｐｐｍのＳｂ、３０〜５０００ｐｐｍのＮｉ
の少なくとも１つを含有し、減面率３〜６０％の冷間加
工が施された、または前記加工に相当する加工歪みが付
加されたアルミニウム合金からなることを特徴とするア
ルミニウム安定化超電導線である。
【０００６】
【発明の実施の形態】本発明において、安定化材となる
アルミニウム合金の極低温における0.2%耐力を４５ＭＰ
ａ以上に限定した理由は、４５ＭＰａ未満では得られる
アルミニウム安定化超電導線を大型マグネット用導体と
して使用する場合、アルミニウム安定化超電導線が電磁
力により変形するためである。また極低温における残留
抵抗比を２５０以上に限定した理由は、２５０未満では
熱的および電気的に充分な安定性が得られないためであ
る。
アルミニウム合金の極低温における0.2%耐力を４５ＭＰ
ａ以上に限定した理由は、４５ＭＰａ未満では得られる
アルミニウム安定化超電導線を大型マグネット用導体と
して使用する場合、アルミニウム安定化超電導線が電磁
力により変形するためである。また極低温における残留
抵抗比を２５０以上に限定した理由は、２５０未満では
熱的および電気的に充分な安定性が得られないためであ
る。
【０００７】本発明のアルミニウム安定化超電導線は、
アルミニウム安定化材として極低温における0.2%耐力が
４５ＭＰａ以上の高強度のアルミニウム合金を用いるの
で、大型マグネット用導体として使用しても電磁力によ
る変形が抑制される。また前記アルミニウム合金の極低
温における残留抵抗比を従来の銅安定化材に相当する２
５０かそれ以上に限定しているので熱的および電気的に
充分安定する。なお、従来の銅安定化材の残留抵抗比は
通常１５０程度（１０Ｋにおける比抵抗値が１．１×１
０-10 Ωｍ）になるように設計されている。アルミニウ
ムの場合１０Ｋにおける比抵抗値１．１×１０-10 Ωｍ
に相当する残留抵抗比は２５０である。従って、本発明
のアルミニウム安定化超電導線の熱的および電気的安定
性は従来の銅安定化超電導線に較べて同等以上のものと
なる。
アルミニウム安定化材として極低温における0.2%耐力が
４５ＭＰａ以上の高強度のアルミニウム合金を用いるの
で、大型マグネット用導体として使用しても電磁力によ
る変形が抑制される。また前記アルミニウム合金の極低
温における残留抵抗比を従来の銅安定化材に相当する２
５０かそれ以上に限定しているので熱的および電気的に
充分安定する。なお、従来の銅安定化材の残留抵抗比は
通常１５０程度（１０Ｋにおける比抵抗値が１．１×１
０-10 Ωｍ）になるように設計されている。アルミニウ
ムの場合１０Ｋにおける比抵抗値１．１×１０-10 Ωｍ
に相当する残留抵抗比は２５０である。従って、本発明
のアルミニウム安定化超電導線の熱的および電気的安定
性は従来の銅安定化超電導線に較べて同等以上のものと
なる。
【０００８】本発明において、前記の0.2%耐力および残
留抵抗比を満足するアルミニウム合金は、Ｓｂを１０
０〜３００００ｐｐｍ含有し減面率３〜６０％の冷間加
工を施した、または前記加工に相当する加工歪みを付加
したＡｌ−Ｓｂ系合金、Ｎｉを３０〜５０００ｐｐｍ
含有し減面率３〜６０％の冷間加工を施した、または前
記加工に相当する加工歪みを付加したＡｌ−Ｎｉ系合
金、またはＳｂ、Ｎｉの両方を上記含有量で含有し減
面率３〜６０％の冷間加工を施した、または前記加工に
相当する加工歪みを付加したＡｌ−Ｓｂ−Ｎｉ系合金で
ある。前記合金元素の含有量と減面率（加工歪量）の限
定理由は、合金組成と減面率（加工歪量）のいずれが下
限値未満でも４５ＭＰａ以上の0.2%耐力が得られず、い
ずれが上限値を超えても２５０以上の残留抵抗比が得ら
れないためである。
留抵抗比を満足するアルミニウム合金は、Ｓｂを１０
０〜３００００ｐｐｍ含有し減面率３〜６０％の冷間加
工を施した、または前記加工に相当する加工歪みを付加
したＡｌ−Ｓｂ系合金、Ｎｉを３０〜５０００ｐｐｍ
含有し減面率３〜６０％の冷間加工を施した、または前
記加工に相当する加工歪みを付加したＡｌ−Ｎｉ系合
金、またはＳｂ、Ｎｉの両方を上記含有量で含有し減
面率３〜６０％の冷間加工を施した、または前記加工に
相当する加工歪みを付加したＡｌ−Ｓｂ−Ｎｉ系合金で
ある。前記合金元素の含有量と減面率（加工歪量）の限
定理由は、合金組成と減面率（加工歪量）のいずれが下
限値未満でも４５ＭＰａ以上の0.2%耐力が得られず、い
ずれが上限値を超えても２５０以上の残留抵抗比が得ら
れないためである。
【０００９】本発明では、前記Ｓｂ又はＮｉの他に、結
晶粒径の調整、電位の調整、成形加工性の向上などを目
的として、Ａｌに対する比抵抗増加率が小さいＡｇ、Ａ
ｓ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍ
ｇ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎの中から選ばれる１〜数元
素を、残留抵抗比を大きく低減させない範囲で微量添加
しても良い。この際、添加量は機械的強度と残留抵抗比
のバランスが良好に保持されるよう制御する必要があ
る。本発明において、超電導線または多芯超電導撚線な
どにアルミニウム合金を複合する場合、アルミニウム合
金に加えて銅もしくは銅合金を複合しても良い。
晶粒径の調整、電位の調整、成形加工性の向上などを目
的として、Ａｌに対する比抵抗増加率が小さいＡｇ、Ａ
ｓ、Ｂｉ、Ｃａ、Ｃｄ、Ｃｅ、Ｃｕ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｍ
ｇ、Ｐｂ、Ｓｉ、Ｓｎ、Ｚｎの中から選ばれる１〜数元
素を、残留抵抗比を大きく低減させない範囲で微量添加
しても良い。この際、添加量は機械的強度と残留抵抗比
のバランスが良好に保持されるよう制御する必要があ
る。本発明において、超電導線または多芯超電導撚線な
どにアルミニウム合金を複合する場合、アルミニウム合
金に加えて銅もしくは銅合金を複合しても良い。
【００１０】ところで、超電導マグネットでは、使用中
の電磁力で線材が動かないようにマグネットにエポキシ
樹脂などを含浸させたり、線材に絶縁材として半硬化さ
せたエポキシ樹脂を巻いたりし、その後１００〜１５０
℃で１０〜３０時間熱処理して樹脂を硬化させて用いる
場合がある。通常の高純度アルミニウム安定化材はこの
熱処理で軟化して機械的強度が急激に低下するが、本発
明のアルミニウム安定化材はＳｂまたは／およびＮｉを
適量含有するアルミニウム合金なので軟化温度が高く、
前記熱処理による機械的強度の低下が抑えられる。Ｓｂ
では３００ｐｐｍ、Ｎｉでは１００ｐｐｍ以上の添加で
その効果が特に顕著となる。
の電磁力で線材が動かないようにマグネットにエポキシ
樹脂などを含浸させたり、線材に絶縁材として半硬化さ
せたエポキシ樹脂を巻いたりし、その後１００〜１５０
℃で１０〜３０時間熱処理して樹脂を硬化させて用いる
場合がある。通常の高純度アルミニウム安定化材はこの
熱処理で軟化して機械的強度が急激に低下するが、本発
明のアルミニウム安定化材はＳｂまたは／およびＮｉを
適量含有するアルミニウム合金なので軟化温度が高く、
前記熱処理による機械的強度の低下が抑えられる。Ｓｂ
では３００ｐｐｍ、Ｎｉでは１００ｐｐｍ以上の添加で
その効果が特に顕著となる。
【００１１】本発明のアルミニウム安定化超電導線の製
造は、たとえば、次のようにして行われる。超電導線
または超電導撚線にアルミニウム合金を一様に被覆した
熱間押出材に減面率３〜６０％の冷間加工を施す。超
電導線または超電導撚線にアルミニウム合金を一体に被
覆した熱間押出材を所定形状に伸延加工し、これを焼鈍
して安定化材を再結晶させたのち、減面率３〜６０％の
冷間加工を施す。超電導線または多芯超電導撚線など
にアルミニウム合金を一体に熱間押出ししただけでも製
造できるが、この際、アルミニウム合金被覆材に減面率
３〜６０％の冷間加工に相当する歪みが残留するように
押出す。この他減面率３〜６０％の冷間加工を付加し
たアルミニウム合金材や減面率３〜６０％に相当する加
工歪みを付加したアルミニウム合金材を超電導線または
多芯超電導撚線などに複合する方法も適用できる。前記
冷間加工には圧延、引抜き、スエジャーなどの常法が適
用できる。
造は、たとえば、次のようにして行われる。超電導線
または超電導撚線にアルミニウム合金を一様に被覆した
熱間押出材に減面率３〜６０％の冷間加工を施す。超
電導線または超電導撚線にアルミニウム合金を一体に被
覆した熱間押出材を所定形状に伸延加工し、これを焼鈍
して安定化材を再結晶させたのち、減面率３〜６０％の
冷間加工を施す。超電導線または多芯超電導撚線など
にアルミニウム合金を一体に熱間押出ししただけでも製
造できるが、この際、アルミニウム合金被覆材に減面率
３〜６０％の冷間加工に相当する歪みが残留するように
押出す。この他減面率３〜６０％の冷間加工を付加し
たアルミニウム合金材や減面率３〜６０％に相当する加
工歪みを付加したアルミニウム合金材を超電導線または
多芯超電導撚線などに複合する方法も適用できる。前記
冷間加工には圧延、引抜き、スエジャーなどの常法が適
用できる。
【００１２】前記の加工歪を付加したアルミニウム合
金材を複合するには、軟ロウ付けや機械的接合などの任
意の複合法が適用できる。例えば図１（Ａ）に示すアル
ミニウム安定化超電導線は、多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電
導線11にアルミニウム安定化材12を半田付けして複合し
たものである。図１（Ｂ）に示すアルミニウム安定化超
電導線は、Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線の撚線13にアルミニ
ウム安定化材12を半田付けして複合し、さらにこれを断
面が略コの字状の銅安定化材14内に配置して半田付け
し、露出したアルミニウム安定化材12上に板状の銅安定
化材15を半田付けして取付けたものである。図１（Ｃ)
に示すアルミニウム安定化超電導線は、断面円形のＣｕ
／ＮｂＴｉ超電導線の撚線16に断面半円形状の溝を有す
る２つのアルミニウム安定化材17を前記溝に撚線をはめ
込むようにして半田付けし、さらにこれに断面略コの字
状の２つの銅安定化材14を被せて半田付けしたものであ
る。図１（Ｄ) に示すアルミニウム安定化超電導線は、
銅安定化材18で外周を被覆したＣｕ／Ｎｂ3 Ｓｎ超電導
線19を溝を有するアルミニウム安定化材20の溝に入れて
半田付けしたものである。図１（Ｅ) に示すアルミニウ
ム安定化超電導線は、断面矩形の多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ
超電導線11に断面矩形の溝を有する２つのアルミニウム
安定化材12を前記超電導線11が溝に嵌まるように配置し
て全体を圧延圧着したものである。
金材を複合するには、軟ロウ付けや機械的接合などの任
意の複合法が適用できる。例えば図１（Ａ）に示すアル
ミニウム安定化超電導線は、多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ超電
導線11にアルミニウム安定化材12を半田付けして複合し
たものである。図１（Ｂ）に示すアルミニウム安定化超
電導線は、Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線の撚線13にアルミニ
ウム安定化材12を半田付けして複合し、さらにこれを断
面が略コの字状の銅安定化材14内に配置して半田付け
し、露出したアルミニウム安定化材12上に板状の銅安定
化材15を半田付けして取付けたものである。図１（Ｃ)
に示すアルミニウム安定化超電導線は、断面円形のＣｕ
／ＮｂＴｉ超電導線の撚線16に断面半円形状の溝を有す
る２つのアルミニウム安定化材17を前記溝に撚線をはめ
込むようにして半田付けし、さらにこれに断面略コの字
状の２つの銅安定化材14を被せて半田付けしたものであ
る。図１（Ｄ) に示すアルミニウム安定化超電導線は、
銅安定化材18で外周を被覆したＣｕ／Ｎｂ3 Ｓｎ超電導
線19を溝を有するアルミニウム安定化材20の溝に入れて
半田付けしたものである。図１（Ｅ) に示すアルミニウ
ム安定化超電導線は、断面矩形の多芯のＣｕ／ＮｂＴｉ
超電導線11に断面矩形の溝を有する２つのアルミニウム
安定化材12を前記超電導線11が溝に嵌まるように配置し
て全体を圧延圧着したものである。
【００１３】
【実施例】以下に、本発明を実施例により詳細に説明す
る。 （実施例１）外径２２０ｍｍ、内径２００ｍｍの無酸素
銅製パイプ内に、銅マトリクス中にＮｂＴｉ合金線材を
埋め込んだ単芯超電導線を３１３本充填して複合ビレッ
トとし、次いでこの複合ビレットに熱間押出加工を施し
て複合押出材を作製し、更にこの複合押出材に伸線およ
び中間熱処理を施して外径１. １ｍｍのＣｕ／ＮｂＴｉ
多芯超電導線材を作製した。これに純度９９. ９９９３
％のアルミニウムにＳｂまたはＮｉのいずれかの元素を
含有させたアルミニウム２元合金を安定化材としてそれ
ぞれ熱間押出しにより被覆して外径４. ０ｍｍのアルミ
ニウム被覆棒材とし、次いでこれら各々の棒材を伸線加
工して外径２. １ｍｍの伸線材とした。次にこの伸線材
を３００℃で１時間焼鈍してアルミニウム安定化材のア
ルミニウム合金を再結晶させて焼鈍線材とし、次いでこ
れを伸線加工して外径２. ０ｍｍのアルミニウム安定化
超電導線（No.1〜11）を作製した。なお、２元系アルミ
ニウム合金の合金元素量は、Ｓｂは１００〜３００００
ｐｐｍ、Ｎｉは３０〜５０００ｐｐｍの規定値内で種々
に変化させた。
る。 （実施例１）外径２２０ｍｍ、内径２００ｍｍの無酸素
銅製パイプ内に、銅マトリクス中にＮｂＴｉ合金線材を
埋め込んだ単芯超電導線を３１３本充填して複合ビレッ
トとし、次いでこの複合ビレットに熱間押出加工を施し
て複合押出材を作製し、更にこの複合押出材に伸線およ
び中間熱処理を施して外径１. １ｍｍのＣｕ／ＮｂＴｉ
多芯超電導線材を作製した。これに純度９９. ９９９３
％のアルミニウムにＳｂまたはＮｉのいずれかの元素を
含有させたアルミニウム２元合金を安定化材としてそれ
ぞれ熱間押出しにより被覆して外径４. ０ｍｍのアルミ
ニウム被覆棒材とし、次いでこれら各々の棒材を伸線加
工して外径２. １ｍｍの伸線材とした。次にこの伸線材
を３００℃で１時間焼鈍してアルミニウム安定化材のア
ルミニウム合金を再結晶させて焼鈍線材とし、次いでこ
れを伸線加工して外径２. ０ｍｍのアルミニウム安定化
超電導線（No.1〜11）を作製した。なお、２元系アルミ
ニウム合金の合金元素量は、Ｓｂは１００〜３００００
ｐｐｍ、Ｎｉは３０〜５０００ｐｐｍの規定値内で種々
に変化させた。
【００１４】（比較例１）安定化材の２元アルミニウム
合金の合金元素量を本発明の規定値外、すなわちＳｂは
１００ｐｐｍ未満または３００００ｐｐｍを超える量、
Ｎｉは３０ｐｐｍ未満または５０００ｐｐｍを超える量
とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミニウム安
定化超電導線(No.12〜16) を作製した。
合金の合金元素量を本発明の規定値外、すなわちＳｂは
１００ｐｐｍ未満または３００００ｐｐｍを超える量、
Ｎｉは３０ｐｐｍ未満または５０００ｐｐｍを超える量
とした他は、実施例１と同じ方法によりアルミニウム安
定化超電導線(No.12〜16) を作製した。
【００１５】このようにして得られた各々のアルミニウ
ム安定化超電導線 (No.1〜16) について、臨界電流値
（以下Ｉｃと略記する）、マグネット特性としてクエン
チ電流および最大発生磁界、４. ２Ｋにおける0.2%耐力
並びに残留抵抗比を調べた。結果を表１に示す。なお、
Ｉｃは得られたアルミニウム安定化超電導線を長さ１ｍ
の短尺線とし、これに液体Ｈｅ中（4.2 Ｋ）にて５Ｔの
磁場をかけた状態で電流を流し、電流を除々に増加させ
て抵抗が１０-13 Ωｍに達した時の電流値をもって表し
た。またクエンチ電流および最大発生磁界は、得られた
アルミニウム安定化超電導線を内径２０ｍｍ、外径１５
０ｍｍのコイルに巻いてマグネットを作製し、クエンチ
電流はマグネットの超電導状態が破れた時の電流とし、
最大発生磁界は中心に置いたホール素子により測定し
た。ただし、マグネットは２７６Ａ通電した時に５Ｔの
磁界が発生するように設計した。
ム安定化超電導線 (No.1〜16) について、臨界電流値
（以下Ｉｃと略記する）、マグネット特性としてクエン
チ電流および最大発生磁界、４. ２Ｋにおける0.2%耐力
並びに残留抵抗比を調べた。結果を表１に示す。なお、
Ｉｃは得られたアルミニウム安定化超電導線を長さ１ｍ
の短尺線とし、これに液体Ｈｅ中（4.2 Ｋ）にて５Ｔの
磁場をかけた状態で電流を流し、電流を除々に増加させ
て抵抗が１０-13 Ωｍに達した時の電流値をもって表し
た。またクエンチ電流および最大発生磁界は、得られた
アルミニウム安定化超電導線を内径２０ｍｍ、外径１５
０ｍｍのコイルに巻いてマグネットを作製し、クエンチ
電流はマグネットの超電導状態が破れた時の電流とし、
最大発生磁界は中心に置いたホール素子により測定し
た。ただし、マグネットは２７６Ａ通電した時に５Ｔの
磁界が発生するように設計した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１より明らかなように、本発明のアルミ
ニウム安定化超電導線（No.1〜11）は、マグネット特性
で最大発生磁界が５Ｔを超え、またクエンチ電流も２７
６Ａ以上の高い値を示した。これに対し比較例品のNo.1
2,14は、アルミニウム安定化材に用いたアルミニウム合
金の合金元素含有量が少ないため、また比較例品のNo.1
6 は高純度アルミニウムのため、いずれも機械的強度が
低く、その結果マグネットの発生磁場が３.８〜４. ５
Ｔのところで変形し、その際の発熱により所定の電流値
に達する前にクエンチしてしまった。また比較例品のN
o.13,15はアルミニウム安定化材に用いたアルミニウム
合金の合金元素含有量が多すぎたため、残留抵抗比が低
い値となり、導体としての熱的および電気的安定性が低
下してマグネット特性が低いものとなった。
ニウム安定化超電導線（No.1〜11）は、マグネット特性
で最大発生磁界が５Ｔを超え、またクエンチ電流も２７
６Ａ以上の高い値を示した。これに対し比較例品のNo.1
2,14は、アルミニウム安定化材に用いたアルミニウム合
金の合金元素含有量が少ないため、また比較例品のNo.1
6 は高純度アルミニウムのため、いずれも機械的強度が
低く、その結果マグネットの発生磁場が３.８〜４. ５
Ｔのところで変形し、その際の発熱により所定の電流値
に達する前にクエンチしてしまった。また比較例品のN
o.13,15はアルミニウム安定化材に用いたアルミニウム
合金の合金元素含有量が多すぎたため、残留抵抗比が低
い値となり、導体としての熱的および電気的安定性が低
下してマグネット特性が低いものとなった。
【００１８】（実施例２）外径０. ７６ｍｍのＣｕ／Ｎ
ｂ−Ｔｉ超電導線（Ｎｂ−Ｔｉフィラメント径２０μ
ｍ、フィラメント数７２０本、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ比１）
１０本を撚り合わせると同時に圧縮成形を行い成形撚線
を形成し、これに安定化材としてＡｌ−Ｓｂ合金を熱間
で押出被覆して断面４. ０ｍｍ×２３ｍｍの焼鈍線材と
し、次いでこれを半角３度のダイスを通して冷間で伸線
加工して、図２に示す超電導撚線２１の外周にアルミニ
ウム安定化材２２を被覆した構造のアルミニウム安定化
超電導線２３(No.17〜20,24,25) を製造した。Ａｌ−Ｓ
ｂ合金には９９. ９９９３％の高純度アルミニウムにＳ
ｂを１０００ｐｐｍ添加したアルミニウム合金を用い
た。また、伸線加工での減面率は本発明の規定値内で種
々に変化させた。一方外径１. ７ｍｍのＣｕ／Ｎｂ−Ｔ
ｉ超電導線（Ｎｂ−Ｔｉフィラメント径６８μｍ、フィ
ラメント数３１３本、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ比１）に安定化
材としてＡｌ−Ｓｂ合金を熱間で押出被覆して外径４.
０ｍｍの押出素材とし、次いでこれを伸線加工して外径
２. ５ｍｍの線材とし、次いでこの線材を３００℃で１
時間焼鈍して焼鈍線材とし、次いでこのアルミニウム被
覆線材を冷間で伸線加工して、図３に示す超電導線31の
外周にアルミニウム安定化材32を被覆した構造のアルミ
ニウム安定化超電導線33(No.21〜23、26,27)を製造し
た。Ａｌ−Ｓｂ合金には９９. ９９９３％の高純度アル
ミニウムにＳｂを２００００ｐｐｍ添加したアルミニウ
ム合金を用いた。また、伸線加工での減面率は本発明の
規定値内で種々に変化させた。
ｂ−Ｔｉ超電導線（Ｎｂ−Ｔｉフィラメント径２０μ
ｍ、フィラメント数７２０本、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ比１）
１０本を撚り合わせると同時に圧縮成形を行い成形撚線
を形成し、これに安定化材としてＡｌ−Ｓｂ合金を熱間
で押出被覆して断面４. ０ｍｍ×２３ｍｍの焼鈍線材と
し、次いでこれを半角３度のダイスを通して冷間で伸線
加工して、図２に示す超電導撚線２１の外周にアルミニ
ウム安定化材２２を被覆した構造のアルミニウム安定化
超電導線２３(No.17〜20,24,25) を製造した。Ａｌ−Ｓ
ｂ合金には９９. ９９９３％の高純度アルミニウムにＳ
ｂを１０００ｐｐｍ添加したアルミニウム合金を用い
た。また、伸線加工での減面率は本発明の規定値内で種
々に変化させた。一方外径１. ７ｍｍのＣｕ／Ｎｂ−Ｔ
ｉ超電導線（Ｎｂ−Ｔｉフィラメント径６８μｍ、フィ
ラメント数３１３本、Ｃｕ／Ｎｂ−Ｔｉ比１）に安定化
材としてＡｌ−Ｓｂ合金を熱間で押出被覆して外径４.
０ｍｍの押出素材とし、次いでこれを伸線加工して外径
２. ５ｍｍの線材とし、次いでこの線材を３００℃で１
時間焼鈍して焼鈍線材とし、次いでこのアルミニウム被
覆線材を冷間で伸線加工して、図３に示す超電導線31の
外周にアルミニウム安定化材32を被覆した構造のアルミ
ニウム安定化超電導線33(No.21〜23、26,27)を製造し
た。Ａｌ−Ｓｂ合金には９９. ９９９３％の高純度アル
ミニウムにＳｂを２００００ｐｐｍ添加したアルミニウ
ム合金を用いた。また、伸線加工での減面率は本発明の
規定値内で種々に変化させた。
【００１９】（比較例２）伸線加工での減面率を本発明
の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法により、ア
ルミニウム安定化超電導線を製造した。
の規定値外とした他は、実施例１と同じ方法により、ア
ルミニウム安定化超電導線を製造した。
【００２０】このようにして製造した各々のアルミニウ
ム安定化超電導線(No.17〜27) について、アルミニウム
安定化材の４. ２Ｋにおける0.2%耐力および残留抵抗比
を実施例１と同様にして測定した。結果を表２に示す。
ム安定化超電導線(No.17〜27) について、アルミニウム
安定化材の４. ２Ｋにおける0.2%耐力および残留抵抗比
を実施例１と同様にして測定した。結果を表２に示す。
【００２１】
【表２】
【００２２】表２より明らかなように、本発明のアルミ
ニウム安定化超電導線(No.17〜23)はアルミニウム安定
化材の極低温における0.2%耐力が４５ＭＰａ以上、残留
抵抗比が２５０以上であった。このアルミニウム安定化
超電導線を用いてマグネットを組立てたところ、設計通
りの発生磁界が得られたことが確認された。これに対
し、比較例品のNo.24,26はアルミニウム安定化材の減面
加工率が低すぎて0.2%耐力が低下し強度的に劣り、また
No.25,27はアルミニウム安定化材の減面加工率が高すぎ
て残留抵抗比が低下して熱的および電気的安定性に劣
り、いずれもマグネットとして不適当なものであった。
ニウム安定化超電導線(No.17〜23)はアルミニウム安定
化材の極低温における0.2%耐力が４５ＭＰａ以上、残留
抵抗比が２５０以上であった。このアルミニウム安定化
超電導線を用いてマグネットを組立てたところ、設計通
りの発生磁界が得られたことが確認された。これに対
し、比較例品のNo.24,26はアルミニウム安定化材の減面
加工率が低すぎて0.2%耐力が低下し強度的に劣り、また
No.25,27はアルミニウム安定化材の減面加工率が高すぎ
て残留抵抗比が低下して熱的および電気的安定性に劣
り、いずれもマグネットとして不適当なものであった。
【００２３】（実施例３）断面寸法１ｍｍ×２ｍｍのＣ
ｕ／Ｎｂ−Ｔｉ超電導平角線（Ｎｂ−Ｔｉフィラメント
径２０μｍ、フィラメント数３１８０本、Ｃｕ／Ｎｂ−
Ｔｉ比１）に断面寸法２ｍｍ×８ｍｍのアルミニウム安
定化材を半田付けして図１（Ａ）に示す形状のアルミニ
ウム安定化超電導線(No.28〜39) を製造した。前記アル
ミニウム安定化材には、Ｓｂ、Ｎｉの合金元素のうちの
少なくとも１種を含有するアルミニウム合金を種々の加
工率で冷間加工して調整したアルミニウム合金材を用い
た。前記アルミニウム合金の組成および冷間加工での減
面率は本発明の規定値内で種々に変化させた。
ｕ／Ｎｂ−Ｔｉ超電導平角線（Ｎｂ−Ｔｉフィラメント
径２０μｍ、フィラメント数３１８０本、Ｃｕ／Ｎｂ−
Ｔｉ比１）に断面寸法２ｍｍ×８ｍｍのアルミニウム安
定化材を半田付けして図１（Ａ）に示す形状のアルミニ
ウム安定化超電導線(No.28〜39) を製造した。前記アル
ミニウム安定化材には、Ｓｂ、Ｎｉの合金元素のうちの
少なくとも１種を含有するアルミニウム合金を種々の加
工率で冷間加工して調整したアルミニウム合金材を用い
た。前記アルミニウム合金の組成および冷間加工での減
面率は本発明の規定値内で種々に変化させた。
【００２４】（比較例３）前記アルミニウム合金の組成
および冷間加工での減面率は本発明の規定値外とした他
は、実施例３と同じ方法によりアルミニウム安定化超電
導線を製造した。
および冷間加工での減面率は本発明の規定値外とした他
は、実施例３と同じ方法によりアルミニウム安定化超電
導線を製造した。
【００２５】このようにして製造した各々のアルミニウ
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４. ２Ｋにおける0.2%耐力および残留抵抗比、並びにマ
グネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして測定し
た。比較のため、安定化材に９９. ９９９３％の高純度
アルミニウム材を用いたアルミニウム安定化超電導線に
ついても同様の測定を行った。結果を表３に示す。表３
には合金組成および減面加工率を併記した。
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４. ２Ｋにおける0.2%耐力および残留抵抗比、並びにマ
グネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして測定し
た。比較のため、安定化材に９９. ９９９３％の高純度
アルミニウム材を用いたアルミニウム安定化超電導線に
ついても同様の測定を行った。結果を表３に示す。表３
には合金組成および減面加工率を併記した。
【００２６】
【表３】
【００２７】表３より明らかなように、本発明のアルミ
ニウム安定化超電導線(No.28〜39)はいずれも最大発生
磁界が設計値の５Ｔを超えるものであった。これに対
し、比較例品のNo.40,44は減面加工率が低いため、比較
例品のNo.42,46はアルミニウム安定化材に用いたアルミ
ニウム合金材の合金元素含有量が少ないため、比較例品
のNo.48 は高純度アルミニウムを用いたために、いずれ
も機械的強度が低く、マグネットに使用した場合に電磁
力により変形し、その際の発熱により所定の電流値に達
する前にクエンチが起きた。また、比較例品のNo.41,45
は減面加工率が大きすぎたため、比較例品のNo.43,47は
アルミニウム安定化材に用いたアルミニウム合金材の合
金元素含有量が多いために、いずれも残留抵抗比が低い
値となり、導体の熱的・電気的安定性が低下してクエン
チを起こし、マグネット特性が低下した。
ニウム安定化超電導線(No.28〜39)はいずれも最大発生
磁界が設計値の５Ｔを超えるものであった。これに対
し、比較例品のNo.40,44は減面加工率が低いため、比較
例品のNo.42,46はアルミニウム安定化材に用いたアルミ
ニウム合金材の合金元素含有量が少ないため、比較例品
のNo.48 は高純度アルミニウムを用いたために、いずれ
も機械的強度が低く、マグネットに使用した場合に電磁
力により変形し、その際の発熱により所定の電流値に達
する前にクエンチが起きた。また、比較例品のNo.41,45
は減面加工率が大きすぎたため、比較例品のNo.43,47は
アルミニウム安定化材に用いたアルミニウム合金材の合
金元素含有量が多いために、いずれも残留抵抗比が低い
値となり、導体の熱的・電気的安定性が低下してクエン
チを起こし、マグネット特性が低下した。
【００２８】（実施例４）アルミニウム安定化材の組成
を表４に示す本発明の規定値内とし、３００℃で１時間
焼鈍後の伸線加工率を１５％とし、外径２．０ｍｍ伸線
後に１３０℃で１５時間の加熱処理を施した他は、実施
例１と同じ方法によりアルミニウム安定化超電導線を製
造した。
を表４に示す本発明の規定値内とし、３００℃で１時間
焼鈍後の伸線加工率を１５％とし、外径２．０ｍｍ伸線
後に１３０℃で１５時間の加熱処理を施した他は、実施
例１と同じ方法によりアルミニウム安定化超電導線を製
造した。
【００２９】（比較例４）アルミニウム安定化材の組成
を表４に示す本発明の規定値外とした他は、実施例４と
同じ方法によりアルミニウム安定化超電導線を製造し
た。
を表４に示す本発明の規定値外とした他は、実施例４と
同じ方法によりアルミニウム安定化超電導線を製造し
た。
【００３０】このようにして製造した各々のアルミニウ
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４. ２Ｋにおける0.2%耐力および残留抵抗比、並びにマ
グネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして測定し
た。結果を表４に示す。
ム安定化超電導線について、アルミニウム安定化材の
４. ２Ｋにおける0.2%耐力および残留抵抗比、並びにマ
グネットの最大発生磁界を実施例１と同様にして測定し
た。結果を表４に示す。
【００３１】
【表４】
【００３２】表４より明らかなように、本発明のアルミ
ニウム安定化超電導線(No.49〜55)はいずれも最大発生
磁界が設計値の５Ｔを超えるものであった。これによ
り、本発明のアルミニウム安定化超電導線は、マグネッ
トにエポキシ樹脂などで固定しても樹脂硬化のために必
要な熱履歴による性能低下がないことが確認された。こ
れに対し、比較例品のNo.56,57,60 はアルミニウム安定
化材のＳｂまたはＮｉが、少ないか、含有されていない
ため、いずれも機械的強度が低く、マグネットに使用し
た場合に電磁力により変形し、その際の発熱により所定
の電流値に達する前にクエンチが起きた。No. 58,59 は
アルミニウム安定化材のＳｂまたはＮｉが多いため、い
ずれも残留抵抗比が低下し、導体の熱的、電気的安定性
が低下してクエンチを起こし、マグネット特性が低下し
た。
ニウム安定化超電導線(No.49〜55)はいずれも最大発生
磁界が設計値の５Ｔを超えるものであった。これによ
り、本発明のアルミニウム安定化超電導線は、マグネッ
トにエポキシ樹脂などで固定しても樹脂硬化のために必
要な熱履歴による性能低下がないことが確認された。こ
れに対し、比較例品のNo.56,57,60 はアルミニウム安定
化材のＳｂまたはＮｉが、少ないか、含有されていない
ため、いずれも機械的強度が低く、マグネットに使用し
た場合に電磁力により変形し、その際の発熱により所定
の電流値に達する前にクエンチが起きた。No. 58,59 は
アルミニウム安定化材のＳｂまたはＮｉが多いため、い
ずれも残留抵抗比が低下し、導体の熱的、電気的安定性
が低下してクエンチを起こし、マグネット特性が低下し
た。
【００３３】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明のアルミニ
ウム安定化超電導線は、アルミニウム安定化材が、導電
性を低下させずに機械的強度を向上させるＳｂ、Ｎｉ、
またはＳｂとＮｉを適量含有し、所定の加工歪みが付加
され、極低温における0.2%耐力および残留抵抗比を所定
値以上に規定したものなので、マグネット用導体などに
用いたとき電磁力による変形が少なく高い発生磁界が得
られる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
ウム安定化超電導線は、アルミニウム安定化材が、導電
性を低下させずに機械的強度を向上させるＳｂ、Ｎｉ、
またはＳｂとＮｉを適量含有し、所定の加工歪みが付加
され、極低温における0.2%耐力および残留抵抗比を所定
値以上に規定したものなので、マグネット用導体などに
用いたとき電磁力による変形が少なく高い発生磁界が得
られる。依って、工業上顕著な効果を奏する。
【図１】（Ａ）〜（Ｅ）は本発明のアルミニウム安定化
超電導線の第１〜第５の態様を示す横断面図である。
超電導線の第１〜第５の態様を示す横断面図である。
【図２】本発明のアルミニウム安定化超電導線の第６の
態様を示す横断面図である。
態様を示す横断面図である。
【図３】本発明のアルミニウム安定化超電導線の第７の
態様を示す横断面図である。
態様を示す横断面図である。
11 Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導線 12,17,20,22,32 アルミニウム安定化材 13,16 Ｃｕ／ＮｂＴｉ超電導撚線 14,15,18 銅安定化材 19 Ｃｕ／Ｎｂ3 Ｓｎ超電導線 21 超電導撚線 23,33 アルミニウム安定化超電導線 31 超電導線
Claims (1)
- 【請求項１】 銅マトリクス中に超電導フィラメントが
埋設された超電導線材の外周にアルミニウム安定化材が
被覆されたアルミニウム安定化超電導線において、前記
アルミニウム安定化材の極低温における0.2%耐力が４５
ＭＰａ以上、残留抵抗比が２５０以上であり、前記アル
ミニウム安定化材が１００〜３００００ｐｐｍのＳｂ、
３０〜５０００ｐｐｍのＮｉの少なくとも１つを含有
し、減面率３〜６０％の冷間加工が施された、または前
記加工に相当する加工歪みが付加されたアルミニウム合
金からなることを特徴とするアルミニウム安定化超電導
線。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13346597A JP3753346B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | アルミニウム安定化超電導線 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP13346597A JP3753346B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | アルミニウム安定化超電導線 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10321059A true JPH10321059A (ja) | 1998-12-04 |
| JP3753346B2 JP3753346B2 (ja) | 2006-03-08 |
Family
ID=15105425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP13346597A Expired - Fee Related JP3753346B2 (ja) | 1997-05-23 | 1997-05-23 | アルミニウム安定化超電導線 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3753346B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019188654A1 (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁超電導線材の製造方法 |
| WO2019188592A1 (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁超電導線材の製造方法 |
-
1997
- 1997-05-23 JP JP13346597A patent/JP3753346B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019188654A1 (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁超電導線材の製造方法 |
| WO2019188592A1 (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁超電導線材の製造方法 |
| JP2019169437A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁超電導線材の製造方法 |
| JP2019169447A (ja) * | 2018-03-26 | 2019-10-03 | 三菱マテリアル株式会社 | 絶縁超電導線材の製造方法 |
| CN111868849A (zh) * | 2018-03-26 | 2020-10-30 | 三菱综合材料株式会社 | 绝缘超导线材的制造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3753346B2 (ja) | 2006-03-08 |
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