JPH11353961A - Precursor wire material of nb3sn compound superconductor and its manufacture, manufacture of nb3sn compound superconductor, and manufacture of nb3sn compound superconducting coil - Google Patents

Precursor wire material of nb3sn compound superconductor and its manufacture, manufacture of nb3sn compound superconductor, and manufacture of nb3sn compound superconducting coil

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JPH11353961A
JPH11353961A JP10160715A JP16071598A JPH11353961A JP H11353961 A JPH11353961 A JP H11353961A JP 10160715 A JP10160715 A JP 10160715A JP 16071598 A JP16071598 A JP 16071598A JP H11353961 A JPH11353961 A JP H11353961A
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貴之 永井
Mitsunobu Wakata
光延 若田
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修 田口
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To facilitate wire stranding and coil formation by forming a Cu-Sn base matrix, many Nb base filaments separately embedded on the side outer than the central part of the Cu-Sn base matrix, and an Nb-Sn base compound layer formed in the outer periphery of the Nb base filaments. SOLUTION: A precursor wire material 10 of a Nb3 Sn compound superconductor has a Cu-Sn base matrix 11, a plurality of Nb base filaments 12 separately embedded in the matrix 11, and an Nb-Sn base compound layer 13 formed in the peripheral layer of the Nb base filaments 12. By this constitution, even if heat higher than the melting point of Sn is applied in a process for forming a conductor or a coil, generation of a shrinking cavity caused by melting of Sn is suppressed because pure Sn does not exist because the matrix 11 is formed in bronze. The production reaction of normal Nb3 Sn compound superconductor occurs in the following heat treatment, and deterioration in critical density characteristics in high magnetic field is prevented.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、Nb3Sn化合
物超電導体の前駆線材およびその製造方法、Nb3Sn
化合物超電導導体の製造方法、並びにNb3Sn化合物
超電導コイルの製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention, Nb 3 Sn compound precursor wire and a method of manufacturing a superconductor, Nb 3 Sn
The present invention relates to a method for producing a compound superconducting conductor and a method for producing an Nb 3 Sn compound superconducting coil.

【0002】[0002]

【従来の技術】電力損失無しに大電流を流したり、強磁
界を発生できる超電導の応用分野として、(1)発電
機、送電ケーブル、エネルギー貯蔵などの電力システム
の超電導化による省エネルギー開発、(2)核融合、M
HD(magnetohydrodynamic)発電
などの新エネルギー開発、(3)高エネルギー加速器、
磁気浮上列車、電磁推進船、磁気分離、医療用MRI
(magnetic resonance imagi
ng)など高磁界を利用した新技術の開発などがある。
このような超電導応用技術の発展のためには、優れた超
電導線材技術の開発が必要不可欠であり、これまでに、
8Tおよび9T以下の磁界下ではNbTi系合金超電導
体が、またそれ以上の高磁界下ではNb3SnおよびV3
Ga系化合物超電導体が開発されている。これらの超電
導体はその安定化のために、Cu等の抵抗率の小さな金
属マトリックス中に、数10μm以下の径の超電導フィ
ラメントが多数埋設され、しかもその超電導フィラメン
トはねじられた構造を持っている。こうした超電導体は
極細多芯線と呼ばれている。
2. Description of the Related Art As superconducting application fields in which a large current can flow or a strong magnetic field can be generated without power loss, (1) energy saving development by superconducting a power system such as a generator, a transmission cable, and energy storage; ) Fusion, M
Development of new energy such as HD (magnetohydrodynamic) power generation, (3) high energy accelerator,
Maglev train, electromagnetic propulsion ship, magnetic separation, medical MRI
(Magnetic resonance imagi
ng) and other new technologies utilizing high magnetic fields.
For the development of such superconducting applied technologies, the development of superior superconducting wire technology is indispensable.
Under a magnetic field of 8T and 9T or less, NbTi-based alloy superconductors are used, and under a high magnetic field higher than that, Nb 3 Sn and V 3
Ga-based compound superconductors have been developed. In order to stabilize these superconductors, a large number of superconducting filaments having a diameter of several tens of μm or less are buried in a metal matrix having a small resistivity, such as Cu, and the superconducting filaments have a twisted structure. . Such a superconductor is called an ultrafine multifilamentary wire.

【0003】これらの超電導体の超電導材料のうち、化
合物系の超電導材料はNbTiのような合金系材料に比
べ、臨界温度、上部臨界磁界共にかなり高いという優れ
た特徴がある反面、極めて脆いという欠点を有してい
る。したがって、化合物系超電導体自身は加工性を有し
ないため、この極細多芯線を得るための製造方法に関し
て、さまざまのアイデアが出されてきた。現在、工業的
に確立されている製造方法は固相反応を利用したもの
で、主な方法として、例えば「材料科学」Vol.2
0,No.2,Aug.1983,P.82〜P.83
に示されているブロンズ法、チューブ法、内部拡散法、
外部拡散法等がある。
[0003] Among these superconducting superconducting materials, compound superconducting materials have the characteristic that their critical temperature and upper critical magnetic field are considerably higher than alloy-based materials such as NbTi, but they are extremely brittle. have. Therefore, since the compound-based superconductor itself does not have workability, various ideas have been proposed for a manufacturing method for obtaining this ultrafine multifilamentary wire. At present, a production method which is industrially established utilizes a solid-phase reaction, and as a main method, for example, "Material Science" Vol. 2
0, No. 2, Aug. 1983, p. 82-P. 83
Bronze method, tube method, internal diffusion method,
There is an external diffusion method.

【0004】図4は、例えば特公昭61−16141号
公報に記載された、従来の内部拡散法による熱処理前の
Nb3Sn化合物超電導体の前駆線材を示す横断面図で
ある。図4において、1は熱処理前のNb3Sn化合物
超電導体の前駆線材、2は後の熱処理で超電導体になる
Nb基金属材、3はCu基マトリックス、4はSn基金
属材である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor before heat treatment by a conventional internal diffusion method described in, for example, Japanese Patent Publication No. 61-16141. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor before heat treatment, 2 denotes an Nb-based metal material which becomes a superconductor by a heat treatment performed later, 3 denotes a Cu-based matrix, and 4 denotes a Sn-based metal material.

【0005】図4に示した内部拡散法によるNb3Sn
化合物超電導体の前駆線材1は、以下のように製造され
る。先ず、前駆線材1を製造した後の熱処理で超電導体
になるNb基金属材2をCuチューブ中に挿入し、所定
の径まで縮径加工をする。この縮径加工されたCuチュ
ーブに覆われているNb基金属棒を適当な長さに裁断
し、Cuの容器中に多数充填する。但し、中央部にはC
u棒ないし多数のCu線からなるCu部を配置してお
く。このようにしたものに、Cuの蓋を配置して容器中
の空気を排除しながら蓋を溶接して密封することで、C
u中に多数のNb基金属材が埋設された複合ビレットを
得る。この複合ビレットを押出し加工した後、 Cu部
の中心部に機械的切削加工をして孔をあけて中空部を設
け、この中空部にSn合金材4を挿入することで、図4
に示した断面形状を有する中心部にSn合金材4と、多
数のNb基金属材2がCu基マトリックス3中に埋設さ
れた複合体が得られる。この複合体にさらに縮径加工を
施すことで、Nb3Sn化合物超電導体の前駆線材1が
得られる。前駆線材1においては、Cu基マトリックス
3中に埋設された多数のNb基金属材2のことを、Nb
フィラメント5と呼ぶこともある。
[0005] Nb 3 Sn by the internal diffusion method shown in FIG.
The precursor wire 1 of the compound superconductor is manufactured as follows. First, an Nb-based metal material 2 that becomes a superconductor by heat treatment after manufacturing the precursor wire 1 is inserted into a Cu tube, and the diameter is reduced to a predetermined diameter. The Nb-based metal rod covered with the reduced diameter Cu tube is cut into an appropriate length, and a large number of Cu containers are filled. However, C in the center
A u-bar or a Cu portion composed of a number of Cu lines is arranged. By arranging a Cu lid and sealing the lid by welding while excluding the air in the container,
A composite billet in which a number of Nb-based metal materials are embedded in u is obtained. After extruding the composite billet, a hollow portion is formed by drilling a hole in the center of the Cu portion by mechanical cutting, and the Sn alloy material 4 is inserted into the hollow portion, as shown in FIG.
A composite having a Sn alloy material 4 and a large number of Nb-based metal materials 2 embedded in a Cu-based matrix 3 at the center having the cross-sectional shape shown in FIG. By further reducing the diameter of this composite, a precursor wire 1 of an Nb 3 Sn compound superconductor is obtained. In the precursor wire 1, a large number of Nb-based metal materials 2 embedded in a Cu-based matrix 3
It may be called a filament 5.

【0006】図4に示した内部拡散法によるNb3Sn
化合物超電導体の前駆線材1は、上記のように製造さ
れ、その後、ブロンズ生成のための予備熱処理(温度範
囲550〜580℃、保持時間100〜200時間)
と、Nb3Sn生成のための最終熱処理(温度範囲60
0〜800℃、保持時間30〜300時間)とを施すこ
とで、Nbフィラメント5の表面層の大部分、もしくは
全てがNb3Snに変わり、Nb3Sn化合物超電導体が
得られる。ここで、予備熱処理を行う理由は、Snが周
囲のCu中に拡散してCu−Sn相を形成させること
(ブロンズ化)により、次の最終熱処理でCu−Sn相
中のSnが、周囲の全てのNbフィラメント5と反応
し、Nbフィラメント5を均質なNb3Sn超電導体に
反応させるためである。したがって、従来のNb3Sn
化合物超電導体の前駆線材1とは、前駆線材1を製造後
の熱処理(予備熱処理および最終熱処理をさす)におい
て、Nbフィラメント5がNb3Sn化合物超電導体と
なる線材をいう。
[0006] Nb 3 Sn by the internal diffusion method shown in FIG.
The compound superconductor precursor wire 1 is manufactured as described above, and then subjected to a preliminary heat treatment for bronze formation (temperature range: 550 to 580 ° C., holding time: 100 to 200 hours).
And final heat treatment for Nb 3 Sn generation (temperature range 60
(0 to 800 ° C., holding time: 30 to 300 hours), most or all of the surface layer of the Nb filament 5 is changed to Nb 3 Sn, and an Nb 3 Sn compound superconductor is obtained. Here, the reason for performing the preliminary heat treatment is that Sn diffuses into the surrounding Cu to form a Cu—Sn phase (bronze formation), so that Sn in the Cu—Sn phase becomes This is for reacting with all the Nb filaments 5 and for reacting the Nb filaments 5 with the homogeneous Nb 3 Sn superconductor. Therefore, the conventional Nb 3 Sn
The precursor wire 1 of the compound superconductor refers to a wire in which the Nb filament 5 becomes an Nb 3 Sn compound superconductor in a heat treatment (preliminary heat treatment and final heat treatment) after the production of the precursor wire 1.

【0007】このように、内部拡散法によるNb3Sn
化合物超電導体の製造方法は、工業的にも確立されてい
る。最近では、Nb3Sn化合物にTi、Ta等の第3
元素を添加することにより、高磁界での臨界電流密度
(以下、Jcという)が向上し、17T以上の高磁界マ
グネットが実用化されている。また、交流応用あるいは
パルスマグネットの用途に対しては、交流損失の低減と
電流容量の確保のため、撚り線タイプの超電導導体が用
いられている。
As described above, Nb 3 Sn by the internal diffusion method is used.
A method for producing a compound superconductor has been industrially established. Recently, Nb 3 Sn compounds have been replaced by third compounds such as Ti and Ta.
By adding an element, a critical current density (hereinafter, referred to as Jc) in a high magnetic field is improved, and a high magnetic field magnet of 17 T or more has been put to practical use. In addition, for AC applications or pulse magnet applications, a stranded wire type superconducting conductor is used to reduce AC loss and secure current capacity.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】Nb3Sn化合物超電
導体は、前述の通り極めて脆いという欠点を有するの
で、外部からの負荷歪みに対する超電導特性、特にJc
特性の劣化が著しいという問題点があった。このため、
熱処理によって生成されたNb3Sn化合物超電導体を
撚り線加工して超電導導体を形成すること、あるいはこ
の超電導導体を用いて巻線して超電導コイルを形成する
ことが、困難であるという問題点があった。
Since the Nb 3 Sn compound superconductor has the disadvantage of being extremely brittle as described above, the superconducting characteristics against external load strain, particularly Jc
There is a problem that the characteristics are significantly deteriorated. For this reason,
There is a problem that it is difficult to form a superconducting conductor by twisting the Nb 3 Sn compound superconductor generated by heat treatment, or to form a superconducting coil by winding using this superconducting conductor. there were.

【0009】比較的小規模な超電導コイルの製作におい
ては、熱処理前の前駆線材、あるいは数本から数10本
の前駆線材を撚った導体を、場合によっては適切な絶縁
処理を行ってから、予め所望の形状にコイル形成した
後、Nb3Sn化合物超電導体生成のための熱処理を行
う、いわゆるWind & React法(以下、W&R
法という)と呼ばれる方法により行われている。比較的
小規模な超電導コイルでは、このW&R法により、コイ
ルの形成に伴う歪みの問題が避けられる。
In the production of a relatively small superconducting coil, a precursor wire before heat treatment, or a conductor in which several to several tens of precursor wires are twisted, may be subjected to an appropriate insulation treatment in some cases. After forming a coil in a desired shape in advance, a so-called Wind & React method (hereinafter referred to as W & R) in which a heat treatment for generating an Nb 3 Sn compound superconductor is performed.
This is called a method). For relatively small superconducting coils, the W & R method avoids distortion problems associated with coil formation.

【0010】一方、例えば核融合炉用超電導コイルにみ
られるように、電流容量が数10kA、コイル径が数1
0mに達する大型超電導コイルの製作が行われるように
なり、これまでは大きな問題とならなかった問題が現れ
てきた。すなわち、電流容量確保のために、コンジット
と呼ばれるステンレス鋼のような金属管中に、1000
本以上の撚られた前駆線材を収めた導体{ケーブル・イ
ン・コンジット(以下、CICという)}を製作し、導
体長確保のために複数の導体同士を接続(複数のコンジ
ットに撚り線導体を引き込み、コンジット同士のみを溶
接して接続する場合、複数の導体同士を溶接あるいはハ
ンダ接続する場合等がある)する必要が生じた。
On the other hand, as seen in, for example, a superconducting coil for a fusion reactor, the current capacity is several tens of kA, and the coil diameter is several tens.
Production of large superconducting coils reaching 0 m has been started, and problems that have not been a major problem have appeared. That is, in order to secure a current capacity, a metal pipe called a conduit, such as stainless steel, is used.
Manufacture a conductor (cable-in-conduit (hereinafter referred to as CIC)) containing more than one twisted precursor wire and connect multiple conductors to each other to secure the conductor length. When connecting only by drawing in and welding together conduits, there are cases where a plurality of conductors are welded or soldered together).

【0011】しかしながら、W&R法を大型超電導コイ
ルに採用する場合、従来の内部拡散法によるNb3Sn
化合物超電導体の前駆線材は、前駆線材のCuマトリッ
クスがブロンズ化( CuマトリックスがCu−Sn基
マトリックスになること)されていないため、以下のよ
うな問題点があった。 (1)導体あるいはコイルを形成する加工工程、例えば
コンジット同士の溶接工程で、Snの融点(約200
℃)以上の熱を加えると、その部分の前駆線材内部のS
nが溶融し、前駆線材内部に空隙(いわゆる「ひけ
巣」)が発生するので、その後の熱処理においてその部
分の前駆線材中のSnの拡散反応およびNb3Snの生
成反応がうまく進行せず、結果としてNb3Sn化合物
超電導体のJc特性が劣化してしまう。 したがって、
このような加工工程中に、Snの融点以上の熱を加える
ことができない。 (2)熱処理を行う前に、熱処理中の前駆線材からのS
nの溶融によるSnの流失防止を目的とした端部封止処
理を、前駆線材1本毎について必要とする。さらに熱処
理後、これらの端部封止処理部分を除去した後に、最終
形状の導体あるいはコイルを形成する必要がある。 (3)マトリックスの材料強度が弱い。
However, when the W & R method is adopted for a large superconducting coil, Nb 3 Sn by the conventional internal diffusion method is used.
The precursor wire of the compound superconductor has the following problems because the Cu matrix of the precursor wire is not bronze (the Cu matrix becomes a Cu-Sn based matrix). (1) In a processing step of forming a conductor or a coil, for example, a welding step of conduits, the melting point of Sn (about 200
℃) or more, the S inside the precursor wire at that portion
n is melted, and voids (so-called “hink cavities”) are generated inside the precursor wire, so that in the subsequent heat treatment, the Sn diffusion reaction and the Nb3Sn generation reaction in that portion of the precursor wire do not proceed well, and as a result, The Jc characteristic of the Nb 3 Sn compound superconductor is deteriorated. Therefore,
During such a processing step, heat above the melting point of Sn cannot be applied. (2) Before heat treatment, S from the precursor wire during heat treatment
An end sealing process for preventing Sn from flowing out due to melting of n is required for each precursor wire. Further, after the heat treatment, after removing these end sealing portions, it is necessary to form a conductor or coil having a final shape. (3) The material strength of the matrix is weak.

【0012】これらの問題点を解消するため、熱処理前
の内部拡散法によるNb3Sn化合物超電導体の前駆線
材に、従来行っていた予備熱処理のみを予め行って、前
駆線材のマトリックスのブロンズ化を図る試みを行っ
た。しかし、この前駆線材を撚り線加工し、その後最終
熱処理を行う方法では、Jc特性が撚り線加工のために
劣化してしまうという問題点があった。
In order to solve these problems, the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor by the internal diffusion method before the heat treatment is preliminarily subjected to only the preliminary heat treatment which has been conventionally performed, so that the matrix of the precursor wire is bronze-formed. I tried to try. However, in the method in which this precursor wire is subjected to stranded wire processing and then the final heat treatment, there is a problem that the Jc characteristics are deteriorated due to the stranded wire processing.

【0013】この撚り線加工によるJc特性の劣化の原
因は、以下のように説明される。即ち、図5に示される
ように、電子線マイクロアナライザー(以下、EPMA
という)による分析結果から、予備熱処理によりNbフ
ィラメント5の外周部にNb−Sn基化合物層6が形成
されることが判明した。このNb−Sn基化合物層6
は、その後の撚り線加工のときに歪みが加わるため、そ
の一部に割れが入ったり、あるいは破壊され、その後に
行われる最終熱処理によっても、正常なNb3Sn化合
物に回復しないことが、EPMAより明らかになった。
このため、従来行っていた予備熱処理のみを行い、撚り
線加工後に最終熱処理しても、良好なJc特性を有する
Nb3Sn化合物とならないために、Jc特性が大幅に
低下することがわかった。
The cause of the deterioration of the Jc characteristic due to the twisted wire processing is explained as follows. That is, as shown in FIG. 5, an electron beam microanalyzer (hereinafter, EPMA)
), It was found that the Nb-Sn-based compound layer 6 was formed on the outer periphery of the Nb filament 5 by the preliminary heat treatment. This Nb-Sn group compound layer 6
In EPMA, a strain is applied during the subsequent stranded wire processing, so that a part thereof is cracked or broken, and even a final heat treatment performed thereafter does not recover a normal Nb 3 Sn compound. Became clearer.
Therefore, it was found that even if only the preliminary heat treatment performed conventionally and the final heat treatment was performed after the stranded wire processing, the Nb 3 Sn compound having good Jc characteristics was not obtained, so that the Jc characteristics were significantly reduced.

【0014】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、外部からの負荷歪みに対し
て強く、且つ導体あるいはコイルを形成する加工工程中
に、Snの融点以上の熱を加えることができる、即ち撚
り線加工あるいはコイル形成し易いNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材およびその製造方法を得ることを目的
する。また、外部からの負荷歪みが加わっても、Jc特
性の劣化を抑制できるNb3Sn化合物超電導体の前駆
線材およびその製造方法を得ることを目的とする。また
さらに、製造工程時に外部からの負荷歪みに対して強
く、外部からの負荷歪みが加わってもJc特性の劣化を
抑制でき、また導体あるいはコイルを形成する加工工程
中に、Snの融点以上の熱を加えることができ、結果と
して撚り線加工あるいはコイル形成し易い特性のよいN
3Sn化合物超電導導体の製造方法、およびNb3Sn
化合物超電導コイルの製造方法を得ることを目的する。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and is resistant to external load distortion and has a melting point higher than the melting point of Sn during a processing step of forming a conductor or a coil. It is an object of the present invention to obtain a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor to which heat of the above can be applied, that is, easy to form a stranded wire or form a coil, and a method for producing the precursor wire. It is another object of the present invention to provide a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor which can suppress the deterioration of the Jc characteristic even when an external load strain is applied, and a method of manufacturing the same. Furthermore, it is strong against external load distortion during the manufacturing process, can suppress the deterioration of the Jc characteristic even when external load distortion is applied, and has a melting point higher than the melting point of Sn during the processing step of forming a conductor or a coil. Heat can be applied, and as a result, N has good characteristics that facilitates stranded wire processing or coil formation.
Method for producing b 3 Sn compound superconductor, and Nb 3 Sn
An object is to obtain a method for manufacturing a compound superconducting coil.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】請求項1に係るNb3
n化合物超電導体の前駆線材は、Cu−Sn基マトリッ
クスと、Cu−Sn基マトリックスの中央部より外側に
分離して埋設された多数のNb基フィラメントと、Nb
基フィラメントの外周に形成したNb−Sn基化合物層
とを備えたものである。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] Nb 3 S according to claim 1
The precursor wire of the n-compound superconductor includes a Cu-Sn-based matrix, a number of Nb-based filaments separated and embedded outside the center of the Cu-Sn-based matrix,
And a Nb-Sn-based compound layer formed on the outer periphery of the base filament.

【0016】また、請求項2に係るNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材は、 Nb−Sn基化合物層の厚さが
Nb基フィラメント径の20%以下としたものである。
Further, the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor according to the second aspect is such that the thickness of the Nb—Sn based compound layer is 20% or less of the diameter of the Nb based filament.

【0017】また、請求項3に係るNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材は、Cu−Sn基マトリックスの平均
Sn濃度が14〜30wt%としたものである。
The precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor according to claim 3 is one in which the average Sn concentration of the Cu—Sn based matrix is 14 to 30 wt%.

【0018】また、請求項4に係るNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材は、 Cu−Sn基マトリックスがア
ルファ相ブロンズ合金を含み、さらにガンマ相、デルタ
相、およびイプシロン相ブロンズ内の少なくとも1相と
の混合相としたものである。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor, wherein the Cu—Sn based matrix includes an alpha phase bronze alloy, and at least one phase in a gamma phase, a delta phase, and an epsilon phase bronze. And a mixed phase.

【0019】また、請求項5に係るNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材は、Cu−Sn基マトリックスの中央
部がCu−Sn基マトリックスのみから形成され、その
外側に多数のNb基フィラメントが分離して埋設された
ものである。
According to a fifth aspect of the present invention, in the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor, a central portion of the Cu—Sn based matrix is formed only of the Cu—Sn based matrix, and a large number of Nb based filaments are separated outside the matrix. It was buried.

【0020】また、請求項6に係るNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材の製造方法は、Cu基マトリックスの
中央部より外側に多数のNb基フィラメントが分離して
埋設された複合ビレットを形成する工程と、複合ビレッ
トを押出し加工した後、Cu基マトリックス中央部に孔
を穿け、この孔にSn基金属材を挿入して複合体を形成
する工程と、少なくとも1本の複合体を伸線加工を施す
工程と、伸線加工の工程後、予備熱処理を施すことによ
り複合体のCu基マトリックスとSn基金属材とが拡散
反応してCu−Sn基マトリックスを形成する工程と、
Cu−Sn基マトリックスのSnがNb基フィラメント
の外周に拡散反応してNb基フィラメント径の20%以
下の厚さを有するNb−Sn基化合物層を形成する工程
とを備えたものである。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a method for producing a precursor wire of a Nb 3 Sn compound superconductor, wherein a plurality of Nb-based filaments are separated and embedded outside a central portion of a Cu-based matrix. Extruding the composite billet, then drilling a hole in the center of the Cu-based matrix, inserting a Sn-based metal material into the hole to form a composite, and drawing at least one composite. And a step of forming a Cu-Sn-based matrix by performing a preliminary heat treatment after the wire-drawing step, whereby the Cu-based matrix and the Sn-based metal material of the composite undergo a diffusion reaction.
Forming a Nb-Sn-based compound layer having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb-based filament by causing Sn of the Cu-Sn-based matrix to undergo a diffusion reaction on the outer periphery of the Nb-based filament.

【0021】また、請求項7に係るNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材の製造方法は、予備熱処理を施す工程
が、500〜580℃の温度範囲で、保持時間が60時
間以内としたものである。
According to a seventh aspect of the present invention, in the method for producing a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor, the step of performing the preliminary heat treatment is performed in a temperature range of 500 to 580 ° C. and a holding time of 60 hours or less. is there.

【0022】また、請求項8に係るNb3Sn化合物超
電導導体の製造方法は、Cu基マトリックスの中央部よ
り外側に多数のNb基フィラメントが分離して埋設され
た複合ビレットを形成する工程と、複合ビレットを押出
し加工した後、Cu基マトリックスの中央部に孔を穿
け、この孔にSn基金属材を挿入して複合体を形成する
工程と、少なくとも1本の複合体を伸線加工を施す工程
と、伸線加工の工程後、予備熱処理を施すことにより複
合体のCu基マトリックスとSn基金属材とが拡散反応
してCu−Sn基マトリックスを形成する工程と、Cu
−Sn基マトリックスのSnがNb基フィラメントの外
周に拡散反応してNb基フィラメント径の20%以下の
厚さを有するNb−Sn基化合物層を形成する工程を施
してNb3Sn化合物超電導体の前駆線材を形成する工
程と、少なくとも1本のNb3Sn化合物超電導体の前
駆線材を撚り線加工して撚り線導体を形成する工程と、
撚り線導体を最終熱処理によってNb基フィラメントの
部分にNb3Sn化合物を形成する工程とを備えたもの
である。
Further, the method of manufacturing an Nb 3 Sn compound superconductor according to claim 8 comprises a step of forming a composite billet in which a large number of Nb-based filaments are separated and embedded outside the center of the Cu-based matrix, After extruding the composite billet, a hole is formed in the center of the Cu-based matrix, a Sn-based metal material is inserted into the hole to form a composite, and at least one composite is subjected to wire drawing. A step of forming a Cu-Sn-based matrix by performing a preliminary heat treatment after the step of wire drawing to perform a diffusion reaction between the Cu-based matrix and the Sn-based metal material of the composite to form a Cu-Sn-based matrix;
Sn of -Sn group matrix is subjected to a step of forming a Nb-Sn based compound layer with 20% or less of the thickness of the Nb-based filament diameter by diffusion reaction to the outer periphery of the Nb-based filaments Nb 3 Sn compound superconducting A step of forming a precursor wire, a step of twisting a precursor wire of at least one Nb 3 Sn compound superconductor to form a stranded wire conductor,
Forming a Nb 3 Sn compound at the Nb-based filament portion of the stranded conductor by final heat treatment.

【0023】また、請求項9に係るNb3Sn化合物超
電導導体の製造方法は、予備熱処理を施す工程は、50
0〜580℃の温度範囲で保持時間が60時間以内、最
終熱処理が600〜800℃の温度範囲で保持時間が3
0〜300時間としたものである。
In the method for manufacturing a Nb 3 Sn compound superconductor according to the ninth aspect, the step of performing the preliminary heat treatment may include:
The holding time is within 60 hours at a temperature range of 0 to 580 ° C, and the holding time is 3 hours at a temperature range of 600 to 800 ° C for the final heat treatment.
0 to 300 hours.

【0024】またさらに、請求項10に係るNb3Sn
化合物超電導コイルの製造方法は、Cu基マトリックス
の中央部より外側に多数のNb基フィラメントが分離し
て埋設された複合ビレットを形成する工程と、複合ビレ
ットを押出し加工した後、Cu基マトリックスの中央部
に孔に穿け、この孔にSn基金属材を挿入して複合体を
形成する工程と、少なくとも1本の複合体を伸線加工を
施す工程と、伸線加工の工程後、予備熱処理を施すこと
により複合体のCu基マトリックスとSn基金属材とが
拡散反応してCu−Sn基マトリックスを形成する工程
と、Cu−Sn基マトリックスのSnがNb基フィラメ
ントの外周に拡散反応してNb基フィラメント径の20
%以下の厚さを有するNb−Sn基化合物層を形成する
工程を施してNb3Sn化合物超電導体の前駆線材を形
成する工程と、少なくとも1本のNb3Sn化合物超電
導体の前駆線材を撚り線加工して撚り線導体を形成し、
この撚り線導体を巻線してコイルを形成する工程と、こ
のコイルを最終熱処理によってNb基フィラメントの部
分に形成したNb3Sn化合物を形成する工程とを備え
たものである。
Still further, the Nb 3 Sn according to claim 10 may be used.
The method of manufacturing the compound superconducting coil includes a step of forming a composite billet in which a large number of Nb-based filaments are separated and embedded outside a central portion of the Cu-based matrix, and extruding the composite billet, and then forming a center of the Cu-based matrix. Forming a composite by inserting a Sn-based metal material into the hole, performing a wire drawing process on at least one composite, and performing a preliminary heat treatment after the wire drawing process. A step of forming a Cu—Sn based matrix by a diffusion reaction between the Cu-based matrix and the Sn-based metal material of the composite, and a step of causing a diffusion reaction of Sn of the Cu—Sn-based matrix to the outer periphery of the Nb-based filament to form a Nb-based matrix. Base filament diameter of 20
Twisting% forming a precursor wire of Nb 3 Sn compound superconductors subjected to the step of forming a Nb-Sn based compound layer having a thickness of, at least one of Nb 3 Sn compound superconductor precursor wire Wire processing to form a stranded conductor,
The method includes a step of forming a coil by winding the stranded wire conductor, and a step of forming an Nb 3 Sn compound formed on the Nb-based filament portion of the coil by final heat treatment.

【0025】[0025]

【発明の実施の形態】実施の形態1.図1は、本発明の
実施の形態1の内部拡散法によるNb3Sn化合物超電
導体の前駆線材の構成を示す横断面図である。図1にお
いて、10はNb3Sn化合物超電導体の前駆線材、1
1はCu−Sn基マトリックス、12はCu−Sn基マ
トリックス11中に分離して埋設した複数のNb基フィ
ラメント、13はNb基フィラメント12の外周層に形
成されたNb−Sn基化合物層である。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiment 1 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a configuration of a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor by an internal diffusion method according to Embodiment 1 of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 10 denotes a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor,
Reference numeral 1 denotes a Cu-Sn-based matrix, 12 denotes a plurality of Nb-based filaments separately embedded in a Cu-Sn-based matrix 11, and 13 denotes an Nb-Sn-based compound layer formed on an outer peripheral layer of the Nb-based filament 12. .

【0026】図1に示した本発明による内部拡散法によ
るNb3Sn化合物超電導体の前駆線材10と、図4に
示した従来の内部拡散法によるNb3Sn化合物超電導
体の前駆線材1との主な差異は、従来のNb3Sn化合
物超電導体の前駆線材1が予備熱処理を施していないの
に対して、本発明によるNb3Sn化合物超電導体の前
駆線材10が予備熱処理を施していることである。以下
に、内部拡散法によるNb3Sn化合物超電導体の前駆
線材10の製造方法について説明する。
The precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor by the internal diffusion method according to the present invention shown in FIG. 1 and the precursor wire 1 of the Nb 3 Sn compound superconductor by the conventional internal diffusion method shown in FIG. The main difference is that the precursor wire 1 of the conventional Nb 3 Sn compound superconductor is not subjected to the preliminary heat treatment, whereas the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention is subjected to the preliminary heat treatment. It is. Hereinafter, a method for producing the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor by the internal diffusion method will be described.

【0027】先ず、Nb丸棒をCuチューブに挿入し、
伸線加工を行って六角形状に縮径したCuチューブに覆
われているNb基金属材を得、このCuチューブに覆わ
れているNb基金属材を所定の長さに裁断する。次に、
Cu容器の中央部にCu棒、または多数のCu線からな
るCu基マトリックスを配置し、このCu基マトリック
スの中央部より外側に、多数のCuチューブに覆われて
いるNb基金属材を埋設する。従って、Nb基金属材同
士は、Cu基マトリックスによって分離されて配置され
る。このようにしたものに、Cuの蓋を配置して容器中
の空気を排除しながら、蓋を溶接して密封することで、
Cu基マトリックス中に埋設された多数のNb基金属
棒、即ちNb基フィラメント12を有する複合ビレット
を形成する。
First, an Nb round bar is inserted into a Cu tube,
A wire drawing is performed to obtain an Nb-based metal material covered with a Cu tube whose diameter has been reduced to a hexagonal shape, and the Nb-based metal material covered with the Cu tube is cut into a predetermined length. next,
A Cu rod or a Cu-based matrix composed of a large number of Cu wires is arranged at the center of the Cu container, and an Nb-based metal material covered with a large number of Cu tubes is embedded outside the central portion of the Cu-based matrix. . Therefore, the Nb-based metal materials are separated from each other by the Cu-based matrix. By arranging a Cu lid and eliminating air in the container, welding the lid and sealing it,
A composite billet having a number of Nb-based metal rods, ie, Nb-based filaments 12, embedded in a Cu-based matrix is formed.

【0028】この複合ビレットを押し出して加工し、複
合ビレットの両端を横断的に切断し、この切断面の中央
部を切削加工して孔を穿ける。この孔にSn基金属材を
挿入して複合体を形成する。場合によっては、この複合
体の外周部に、さらにSnの拡散バリヤとなるTaチュ
ーブをかぶせ、その外側に無酸素銅チューブをかぶせ
る。
The composite billet is extruded and processed, the both ends of the composite billet are cut transversely, and the center of the cut surface is cut to form a hole. A Sn-based metal material is inserted into the hole to form a composite. In some cases, a Ta tube serving as a Sn diffusion barrier is further placed over the outer peripheral portion of the composite, and an oxygen-free copper tube is placed over the outside thereof.

【0029】このようにして得られた複合体を伸線加工
するか、必要に応じて複数本の上記複合体を、さらに複
合化してから伸線加工を行う。その後、端部をアーク溶
解により溶融することにより、端部処理を行なう。
The composite thus obtained is subjected to wire drawing or, if necessary, a plurality of the above-mentioned composites are further compounded before wire drawing. After that, the end portion is melted by arc melting to perform the end portion treatment.

【0030】このようにして形成したものを、窒素ガス
雰囲気の中で、温度範囲が500〜580℃で保持時間
が最長60時間以内、好ましくは温度範囲が520〜5
80℃で保持時間が30時間以内とするような予備熱処
理を行うことによって、ブロンズ化、即ち複合体のCu
基マトリックスとSn基金属材とが拡散反応してCu−
Sn基マトリックス11が形成される。特に、 Cu−
Sn基マトリックス11の中央部は、 Cu−Sn基マ
トリックスのみから形成されている。
The thus formed product is kept in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 500 to 580 ° C. and a holding time of up to 60 hours or less, preferably at a temperature range of 520 to 5
By performing a preliminary heat treatment at 80 ° C. to keep the holding time within 30 hours, bronzing, that is, Cu
The base matrix and the Sn-based metal material undergo a diffusion reaction to cause Cu-
The Sn-based matrix 11 is formed. In particular, Cu-
The central portion of the Sn-based matrix 11 is formed only of the Cu-Sn-based matrix.

【0031】さらにCu−Sn基マトリックス11中の
SnがNb基フィラメント12の外周に拡散反応してN
b基フィラメントの径の20%以下、好ましくは15%
以下の厚さのNb−Sn基化合物層13を形成してNb
3Sn化合物超伝導体の前駆線材10が形成される。
尚、前駆線材10は、その後の工程で最終熱処理、例え
ば温度範囲が600〜800℃、保持時間が30〜30
0時間を行うことにより、Nb3Sn化合物超電導体が
形成される。
Further, Sn in the Cu—Sn based matrix 11 diffuses and reacts to the outer periphery of the Nb based filament 12 to form N 2.
20% or less, preferably 15% of the diameter of the b-based filament
The Nb-Sn group compound layer 13 having the following thickness is formed to
The precursor wire 10 of the 3 Sn compound superconductor is formed.
The precursor wire 10 is subjected to a final heat treatment in a subsequent step, for example, a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 30.
By performing 0 hours, an Nb 3 Sn compound superconductor is formed.

【0032】従来のNb3Sn化合物超電導体の前駆線
材では、導体あるいはコイルを形成する加工工程、例え
ばコンジット同士の溶接工程で前駆線材に部分的にSn
の融点以上の熱を加えると、その部分の前駆線材内部の
Snが溶融し、前駆線材内部に「ひけ巣」が発生するた
めに、その後の熱処理においてその部分の前駆線材中の
Snの拡散反応およびNb3Snの生成反応がうまく進
行せず、結果としてNb3Sn化合物超電導体のJc特
性が劣化していた。
In a conventional precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor, Sn is partially formed on the precursor wire in a processing step of forming a conductor or a coil, for example, a welding step of conduits.
When the heat above the melting point is applied, Sn inside the precursor wire at that portion is melted, and “hink cavities” are generated inside the precursor wire, so that the diffusion reaction of Sn in the precursor wire at that portion in the subsequent heat treatment. And the formation reaction of Nb 3 Sn did not proceed well, and as a result, the Jc characteristic of the Nb 3 Sn compound superconductor was deteriorated.

【0033】しかし、実施の形態1の内部拡散法による
Nb3Sn化合物超電導体の前駆線材10によれば、予
備熱処理を行うことによって、ブロンズ化、即ち複合体
のCu基マトリックスとSn基金属材とが拡散反応して
Cu−Sn基マトリックス11が形成されるので、その
後の導体あるいはコイルを形成する加工工程に、Snの
融点以上の熱が前駆線材に加わっても、マトリックスが
ブロンズ化されて純Snが存在しないために、Snの溶
融に伴う「ひけ巣」の発生を抑止できる。このため、そ
の後の熱処理で正常なNb3Sn化合物超電導体の生成
反応が起こり、Jc特性が劣化することはない。したが
って、導体あるいはコイルを形成する加工工程中に、S
nの融点以上の熱を加えることができる、即ち撚り線加
工あるいはコイル形成し易く、特性の良いNb3Sn化
合物超電導体の前駆線材およびその製造方法を得ること
ができる。
However, according to the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor by the internal diffusion method of the first embodiment, the pre-heat treatment is performed to form a bronze, that is, a Cu-based matrix of a composite and a Sn-based metal material. And the Cu-Sn based matrix 11 is formed by a diffusion reaction. Therefore, even if heat equal to or higher than the melting point of Sn is applied to the precursor wire in a subsequent processing step of forming a conductor or a coil, the matrix is bronze-formed. Since pure Sn does not exist, it is possible to suppress the occurrence of “sink cavities” due to the melting of Sn. Therefore, a normal Nb 3 Sn compound superconductor generation reaction does not occur in the subsequent heat treatment, and the Jc characteristics do not deteriorate. Therefore, during the process of forming a conductor or a coil, S
It is possible to obtain a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor which can apply heat of not less than the melting point of n, that is, is easy to form a stranded wire or form a coil, and has good characteristics, and a method for producing the same.

【0034】また、 Nb3Sn化合物超電導体の従来の
前駆線材では、熱処理中のSnの流失防止を目的とした
前駆線材1本毎の端部封止処理(端部をアーク溶解によ
り溶融させる処理)、およびその端部封止処理部分の熱
処理後の除去を必要としていた。これに対し、本発明の
Nb3Sn化合物超電導体の前駆線材10は、既に予備
熱処理が行われているので、Cuマトリックスがブロン
ズ化されるため、その後の熱処理中の端部封止処理、お
よび熱処理後のその端部封止処理部分の除去の工程を不
要とすることができる。このため、撚り線加工あるいは
コイル形成の工程の簡略化が図れるNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材およびその製造方法を得ることができ
る。
Further, in the conventional precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor, an end sealing process (a process of melting the end portion by arc melting) for each precursor wire for the purpose of preventing the loss of Sn during the heat treatment. ), And removal of the end sealing portion after heat treatment. On the other hand, since the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor of the present invention has already been subjected to the preliminary heat treatment, the Cu matrix is bronze, so that the edge sealing treatment during the subsequent heat treatment, and The step of removing the end sealing portion after the heat treatment can be omitted. For this reason, it is possible to obtain a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor and a method of manufacturing the same, which can simplify the process of stranded wire processing or coil formation.

【0035】さらに、Nb3Sn化合物超電導体の前駆
線材10は、既に予備熱処理が行われているので、Cu
マトリックスがブロンズ、即ち複合体のCu基マトリッ
クスとSn基金属材とが拡散反応してCu−Sn基マト
リックス11が形成されるため、Cu,Sn,Nbの各
構成成分を純金属の状態で仕込まれる場合に比べて、材
料強度を向上できる。このため、外部からの負荷歪に対
して強い、即ち撚り線加工あるいはコイル形成し易いN
3Sn化合物超電導体の前駆線材およびその製造方法
を得ることができる。
Further, since the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor has already been subjected to the preliminary heat treatment,
Since the matrix is bronze, that is, the Cu-based matrix of the composite and the Sn-based metal material undergo a diffusion reaction to form the Cu-Sn-based matrix 11, the components of Cu, Sn, and Nb are charged in a pure metal state. Material strength can be improved as compared with the case where For this reason, N is resistant to external load distortion, that is, easy to form a stranded wire or form a coil.
b 3 Sn compound superconductor precursor wire and it is possible to obtain a method of manufacturing.

【0036】さらに、Cu−Sn基マトリックス11中
のSnが、Nb基フィラメント12の外周に拡散反応し
て、Nb基フィラメントの径の20%以下、好ましくは
15%以下の厚さのNb−Sn基化合物層13を形成し
ているので、このような厚さであれば内部の未反応のN
bによって強化されているため、耐歪み性が向上する。
また、仮に外部からの負荷歪みによりNb−Sn基化合
物層13の一部に割れが入ったり破壊されたりしても、
Nb基フィラメント全体に対するNb−Sn基化合物層
13の破壊の割合が低いため、Jc特性の劣化を抑制で
きる。
Further, Sn in the Cu—Sn based matrix 11 diffuses and reacts on the outer periphery of the Nb based filament 12, and the Nb—Sn having a thickness of 20% or less, preferably 15% or less of the diameter of the Nb based filament. Since the base compound layer 13 is formed, if the thickness is such a thickness, the unreacted N
Since it is strengthened by b, distortion resistance is improved.
Further, even if a part of the Nb—Sn base compound layer 13 is cracked or broken by external load strain,
Since the rate of destruction of the Nb-Sn-based compound layer 13 with respect to the entire Nb-based filament is low, deterioration of the Jc characteristics can be suppressed.

【0037】また、本発明Nb3Sn化合物超電導体の
前駆線材10においては、ブロンズ法による線材と異な
り、Cu−Sn基マトリックス11の平均Sn濃度を1
4wt%以上と高くすることができ、これによりアルフ
ァ相ブロンズ合金以外に、ガンマ相、デルタ相、及びイ
プシロン相ブロンズの内の少なくとも1相との混合相に
する事が可能である。この様なCu−Sn基マトリック
ス11の構成にすることにより、Jcの特性を向上させ
ることができる。
In the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor of the present invention, unlike the wire made by the bronze method, the average Sn concentration of the Cu—Sn based matrix 11 is 1%.
The content can be as high as 4 wt% or more, whereby it is possible to form a mixed phase with at least one of the gamma phase, the delta phase, and the epsilon phase bronze in addition to the alpha phase bronze alloy. With such a configuration of the Cu—Sn based matrix 11, the characteristics of Jc can be improved.

【0038】この理由を図3を用いて説明する。図3は
「Binary Alloy Phase Diagr
ams」2ndEdition, Vol.2,ASM
International(1990), P.1
481〜P.1483に示されているCu−Sn2元系
状態図である。図3において、横軸はCu中のSnの固
溶度を重量%(下軸)と原子量%(上軸)で示し、縦軸
は温度を℃で示している。Lは液相を示す。その他の表
示は、例えばアルファ相ブロンズ(図中α(Cu)で示
される範囲)が、100〜1084.87℃の各温度に
おけるCu中のSnの固溶度を示し、最高がCu−1
5.8wt%Sn(520℃)で示されている。また、
例えばデルタ相(図中δ相で示される範囲)が、350
〜586℃の各温度におけるCu中のSnの固溶度を示
し、最高がCu−32.55wt%Sn(582℃)で
示されている。
The reason will be described with reference to FIG. FIG. 3 shows “Binary Alloy Phase Diagr”.
ams "2ndEdition, Vol. 2, ASM
International (1990), p. 1
481-P. 1483 is a Cu-Sn binary system diagram shown in FIG. In FIG. 3, the horizontal axis represents the solid solubility of Sn in Cu by weight% (lower axis) and the atomic weight% (upper axis), and the vertical axis represents the temperature in ° C. L indicates a liquid phase. In other indications, for example, alpha-phase bronze (the range indicated by α (Cu) in the figure) indicates the solid solubility of Sn in Cu at each temperature of 100 to 1084.87 ° C., and the highest is Cu-1.
It is shown as 5.8 wt% Sn (520 ° C.). Also,
For example, the delta phase (the range indicated by the δ phase in the figure) is 350
It shows the solid solubility of Sn in Cu at each temperature of 58586 ° C., and the highest is indicated by Cu−32.55 wt% Sn (582 ° C.).

【0039】マトリックスがあらかじめブロンズ化され
て、それを伸線加工するブロンズ法による線材では、C
u−Sn基マトリックス中に化合物相が析出することは
加工性の問題から好ましくないため、マトリックスの平
均Sn濃度をこのアルファ相ブロンズ合金領域にしなけ
ればならないといった制限がある。このため、ブロンズ
法による線材では、通常14wt%程度以下のブロンズ
マトリックスが使用される。従って、最終的にNb3
n化合物超電導体となるNb量もこのSn量に見合うだ
けしか仕込むことができず、結局、生成されるNb3
n化合物超電導体の量にも制限があることになる。
In the case of a bronze wire in which the matrix is bronze in advance and the wire is processed, C
Precipitation of the compound phase in the u-Sn-based matrix is not preferable due to the problem of workability, and there is a limitation that the average Sn concentration of the matrix must be in this alpha phase bronze alloy region. For this reason, in a wire rod by the bronze method, a bronze matrix of about 14% by weight or less is usually used. Therefore, finally Nb 3 S
Nb amount to be n compound superconductor also can not be charged only meet the Sn amount, after all, Nb 3 S generated
There is also a limit on the amount of n-compound superconductor.

【0040】しかし、内部拡散法では、Nb、Sn、C
uの各構成成分を純金属の状態で仕込むため、加工性の
制約によるNb、Sn量の制限を受けない。従って、C
u−Sn基マトリックスの平均Sn濃度を14wt%以
上と高くとることができる。換言すれば、Nb3Sn化
合物超電導体の量を多くすることができ、Jcの特性を
向上させることができる。また、好ましい実用的Cu−
Sn基マトリックスの上限の平均Sn濃度は、実測では
27.9wt%を得ているが、計算上ではさらに高濃度
(40wt%程度)にすることも可能であるので、好ま
しくは30wt%である。
However, in the internal diffusion method, Nb, Sn, C
Since each component of u is charged in the state of a pure metal, there is no limitation on the amounts of Nb and Sn due to workability restrictions. Therefore, C
The average Sn concentration of the u-Sn based matrix can be as high as 14 wt% or more. In other words, the amount of the Nb 3 Sn compound superconductor can be increased, and the characteristics of Jc can be improved. Also, preferred practical Cu-
The average Sn concentration at the upper limit of the Sn-based matrix is 27.9 wt% in actual measurement, but can be further increased (about 40 wt%) in calculation, so it is preferably 30 wt%.

【0041】尚、図1に示した本発明の実施の形態は、
Nb3Sn化合物超電導体の前駆線材10として、Cu
で代表される安定化材とNb、Taで代表される拡散障
壁材を持っていない超電導体の前駆線材を例として説明
した。しかし、これら安定化材や拡散障壁材に対しては
本発明の熱処理における影響を受けないので、安定化材
や拡散障壁材を有する Nb3Sn化合物超電導体の前駆
線材においても本発明が有効なことは明白である。
The embodiment of the present invention shown in FIG.
Cu is used as the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor.
As an example, a precursor wire of a superconductor having no stabilizing material typified by No. and a diffusion barrier material typified by Nb and Ta has been described. However, since these stabilizers and diffusion barrier materials are not affected by the heat treatment of the present invention, the present invention is also effective for precursor wires of Nb 3 Sn compound superconductors having stabilizers and diffusion barrier materials. That is clear.

【0042】また、図1に示した本発明のNb3Sn化
合物超電導体の前駆線材10において、Nb基フィラメ
ント及びSn基金属材のうち少なくとも1つに、Ti、
In、Ge、Si、Al、Ta、Hf、Zr、W、Mo
で代表される元素、あるいは、そのうち少なくとも1種
類以上の元素が含まれている成分を添加することで、そ
の後の熱処理により得られる超電導特性、特に高磁界で
のJc特性を向上させることは可能で、本発明はこうし
た元素添加を妨げるものではない。
In the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor of the present invention shown in FIG. 1, at least one of the Nb-based filament and the Sn-based metal material includes Ti,
In, Ge, Si, Al, Ta, Hf, Zr, W, Mo
By adding an element represented by or a component containing at least one element among them, it is possible to improve the superconducting characteristics obtained by the subsequent heat treatment, particularly the Jc characteristics in a high magnetic field. The present invention does not prevent such element addition.

【0043】また、図1に示した本発明のNb3Sn化
合物超電導体の前駆線材10として、Cu−Sn基マト
リックス11は、CuとSnとの2元のブロンズ以外
に、Ti、Mn、Ge、Si、In、Mgなどを小量添
加した3元以上のブロンズ相とすることにより、その後
の熱処理により得られる超電導特性、特に高磁界でのJ
c特性を向上させることは可能で、本発明はこうした元
素添加を妨げるものではない。
As the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor of the present invention shown in FIG. 1, the Cu—Sn based matrix 11 is composed of Ti, Mn, Ge, besides the binary bronze of Cu and Sn. , Si, In, Mg, etc., into a ternary or higher bronze phase by adding a small amount thereof, to obtain superconducting properties obtained by a subsequent heat treatment,
The c characteristics can be improved, and the present invention does not prevent such element addition.

【0044】また、図1に示した本発明のNb3Sn化
合物超電導体の前駆線材10としては、Nbフィラメン
トとCu−Snブロンズマトリックスとの複合体を単独
で線材化した例を述べたが、大電流容量化するために
は、得られた複合体を多数本Cuチューブ等に充填して
二次複合化し、縮径加工すれば良く、この様な二次複合
化された超電導体の前駆線材の場合に於いても、本発明
が有効なことは言うまでもない。
Further, as the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor of the present invention shown in FIG. 1, an example in which a composite of an Nb filament and a Cu—Sn bronze matrix is made into a single wire has been described. In order to increase the current capacity, a large number of the obtained composites may be filled in a Cu tube or the like to form a secondary composite, and the diameter may be reduced. The precursor wire of such a secondary composite superconductor may be used. Needless to say, the present invention is effective also in the case of (1).

【0045】またさらに、実施の形態1として、内部拡
散法によるNb3Sn化合物超電導体の前駆線材を例に
とって説明したが、内部拡散法以外に外部拡散法、或い
はNbチュープ法といったNb基、Sn基、Cu基の各
金属成分で構成される他のNb3Sn系化合物超電導体
の前駆線材が含まれ、これらの製法による前駆線材にお
いても、本発明が有効なことは論を待たない。
Furthermore, as the first embodiment, the explanation has been given by taking as an example the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor by the internal diffusion method. However, in addition to the internal diffusion method, an Nb group such as the external diffusion method or the Nb tube method, It includes other precursor wires of Nb 3 Sn-based compound superconductors composed of the respective metal components of base and Cu groups, and it cannot be overemphasized that the present invention is effective also in the precursor wires by these manufacturing methods.

【0046】実施の形態2. 実施の形態2の内部拡散法によるNb3Sn化合物超電
導導体およびその製造方法について説明する。先ず、実
施の形態1と同様のやり方で、Nb3Sn化合物超伝導
体の前駆線材10を形成する。
Embodiment 2 The Nb 3 Sn compound superconductor by the internal diffusion method according to the second embodiment and a method for manufacturing the same will be described. First, a precursor wire 10 of an Nb 3 Sn compound superconductor is formed in the same manner as in the first embodiment.

【0047】次に、少なくとも1本のNb3Sn化合物
超伝導体の前駆線材10を、撚り線加工して撚り線導体
を形成し、例えば温度範囲が600〜800℃で保持時
間が30〜300時間の最終熱処理を、窒素ガス雰囲気
中で施すことにより、 Nb3Sn化合物超伝導体の前駆
線材10中のNb基フィラメント12の部分に、Nb3
Sn化合物を形成させ、Nb3Sn化合物超電導導体を
形成する。
Next, at least one precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor is stranded to form a stranded conductor, for example, at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300. By performing a final heat treatment for a long time in a nitrogen gas atmosphere, a portion of the Nb-based filament 12 in the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor is Nb 3
An Sn compound is formed to form an Nb 3 Sn compound superconductor.

【0048】実施の形態2の内部拡散法によるNb3
n化合物超電導導体およびその製造方法によれば、実施
の形態1のNb3Sn化合物超電導体の前駆線材10を
用いているので、実施の形態1と同様の作用効果を奏す
る。即ち、製造工程時に外部からの負荷歪みに対して強
く、且つ外部からの負荷歪みが加わってもJc特性の劣
化を抑制でき、結果として導体加工し易く、特性のよい
Nb3Sn化合物超電導導体およびその製造方法を得る
ことができる。
Nb 3 S by the internal diffusion method according to the second embodiment
According to the n-compound superconductor and the method of manufacturing the same, since the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor of the first embodiment is used, the same operation and effect as in the first embodiment can be obtained. That is, during the manufacturing process, it is strong against external load strain, and even if external load strain is applied, it is possible to suppress the deterioration of the Jc characteristic. As a result, it is easy to process the conductor, and the Nb 3 Sn compound superconducting conductor having good characteristics and The manufacturing method can be obtained.

【0049】さらに、特に導体を形成する場合、従来の
前駆線材を用いた導体およびその製造方法では、前駆線
材1本毎に端部封止処理と、その端部封止処理の除去が
必要であったのに対し、実施の形態2の内部拡散法によ
るNb3Sn化合物超電導導体およびその製造方法によ
れば、線材のCuマトリックスが既にブロンズ化されて
いるため、前駆線材1本毎の端部封止処理と、その端部
封止処理部分の除去工程とが全く不要となり、結果とし
て導体加工し易く、且つ工程の簡略化が図れるNb3
n化合物超電導導体およびその製造方法を得ることがで
きる。
Further, particularly when a conductor is formed, the conventional conductor using a precursor wire and its manufacturing method require an end sealing process for each precursor wire and removal of the end sealing process. On the other hand, according to the Nb 3 Sn compound superconductor by the internal diffusion method and the method for manufacturing the same according to the second embodiment, the Cu matrix of the wire is already bronze. and a sealing process, becomes its ends sealing treatment portion removal step and is not required at all, easily conductor processing as a result, and simplification of a process can be achieved Nb 3 S
An n-compound superconductor and a method for producing the same can be obtained.

【0050】実施の形態3. 実施の形態3の内部拡散法によるNb3Sn化合物超電
導コイルおよびその製造方法について説明する。先ず、
実施の形態1と同様のやり方で、Nb3Sn化合物超電
導体の前駆線材10を形成する。
Embodiment 3 The Nb 3 Sn compound superconducting coil by the internal diffusion method according to the third embodiment and a method for manufacturing the same will be described. First,
The precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor is formed in the same manner as in the first embodiment.

【0051】次に、少なくとも1本のNb3Sn化合物
超電導体の前駆線材10を、撚り線加工して撚り線導体
を形成し、その撚り線導体を巻き線してコイルを形成す
る。このようにして形成したコイルに、例えば温度範囲
600〜800℃で保持時間30〜300時間の最終熱
処理を、窒素ガス雰囲気Pで施すことにより、前駆線材
10のNb基フィラメント12の部分に、Nb3Sn化
合物を形成させ、Nb3Sn化合物超電導コイルを形成
する。
Next, at least one precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor is stranded to form a stranded conductor, and the stranded conductor is wound to form a coil. By subjecting the coil thus formed to a final heat treatment at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300 hours in a nitrogen gas atmosphere P, the Nb-based filament 12 of the precursor wire 10 to form a 3 Sn compound to form a Nb 3 Sn compound superconducting coils.

【0052】実施の形態3の内部拡散法によるNb3
n化合物超電導コイルおよびその製造方法によれば、実
施の形態1のNb3Sn化合物超電導体の前駆線材10
を用いているので、実施の形態1と同様の作用効果を奏
する。即ち、製造工程時に外部からの負荷歪みに対して
強く、且つ外部からの負荷歪みが加わってもJc特性の
劣化を抑制でき、結果として撚り線加工あるいはコイル
加工し易く、特性のよいNb3Sn化合物超電導コイル
およびその製造方法を得ることができる。
Nb 3 S by the internal diffusion method according to the third embodiment
According to the n-compound superconducting coil and the method of manufacturing the same, the precursor wire 10 of the Nb 3 Sn compound superconductor of the first embodiment is used.
Is used, the same operation and effect as those of the first embodiment can be obtained. That is, it is strong against external load distortion during the manufacturing process, and can suppress the deterioration of the Jc characteristic even when external load distortion is applied. As a result, it is easy to perform stranded wire processing or coil processing, and Nb 3 Sn with good characteristics is obtained. A compound superconducting coil and a method for producing the same can be obtained.

【0053】また、特にコイルを形成する場合、従来の
前駆線材を用いた導体およびその製造方法では、前駆線
材1本毎に端部封止処理と、その端部封止処理部分の除
去とが必要であったのに対し、実施の形態3の内部拡散
法によるNb3Sn化合物超電導コイルおよびその製造
方法によれば、前駆線材のCuマトリックスが既にブロ
ンズ化されているため、端部封止処理とその端部封止処
理部分との除去工程が全く不要となり、結果として撚り
線加工あるいはコイル加工し易く、工程の簡略化が図れ
るNb3Sn化合物超電導コイルおよびその製造方法を
得ることができる。
In particular, when a coil is formed, in a conductor using a conventional precursor wire and a method for manufacturing the same, the end sealing process and the removal of the end sealing portion are performed for each precursor wire. On the other hand, according to the Nb 3 Sn compound superconducting coil by the internal diffusion method and the method of manufacturing the same according to the third embodiment, since the Cu matrix of the precursor wire is already bronze, the end sealing treatment is performed. A step of removing the Nb 3 Sn compound superconducting coil and its end sealing treatment portion is not required at all, and as a result, a Nb 3 Sn compound superconducting coil which can be easily processed by stranded wire or coil and can be simplified can be obtained.

【0054】さらに、撚り線加工後、コンジット(ステ
ンレス鋼に代表される金属管)等に多数の撚り線を引き
込んだCICや、このCICを用いて大型コイルを形成
するような製造工程を有するコイルの製造方法において
も、本発明が有効であることは自明であり、この場合を
実施の形態の一つとして含まれることは言うまでもな
い。
Further, after the stranded wire processing, a CIC in which a number of stranded wires are drawn into a conduit (a metal tube represented by stainless steel) or the like, or a coil having a manufacturing process of forming a large coil using the CIC. It is self-evident that the present invention is effective also in the manufacturing method described above, and it is needless to say that this case is included as one of the embodiments.

【0055】[0055]

【実施例】実施例1.実施の形態1について、具体的な
製作例に基づいて説明する。外径180mm、内径15
6mmの無酸素銅の容器中に、1辺3.5mmの6角形
の断面の無酸素銅の棒を中央部に91本を配し、その周
囲に同じ寸法の306本の銅被覆Nb単芯線(Nbの占
積率:53.7%)を、最も充填密度を上げて収納し、
さらに充填密度を高めるために、隙間に無酸素銅の細線
を充填した。このようにしたものに、Cuの蓋を配置し
て容器中の空気を排除しながら、蓋を溶接して密封する
ことで、複合ビレットを形成した。
[Embodiment 1] Embodiment 1 will be described based on a specific production example. 180mm outside diameter, 15 inside diameter
In a 6 mm oxygen-free copper container, 91 pieces of oxygen-free copper rods having a hexagonal cross section of 3.5 mm on a side are arranged at the center, and 91 pieces of 306 copper-coated Nb single-core wires of the same size are arranged around the rod. (Occupancy rate of Nb: 53.7%) with the highest packing density
To further increase the packing density, the gaps were filled with fine wires of oxygen-free copper. A composite billet was formed by welding and sealing the lid while evacuating the air in the container by disposing a Cu lid on such a material.

【0056】このようにして形成した複合ビレットを、
50mmの径に押出し加工し、両端を切断した後、外周
を46mmに切削加工した。中央の銅の部分に19mm
の径の孔をドリルであけ、そこに18.8mmのSn棒
を挿入して複合体を形成する。この複合体をさらに9.
8mmまで引抜き加工を行なった。表面を洗浄した後
に、この外側に外径11mm、内径10mmのSnの拡
散バリヤとなるTaチューブ、更にその外側に外径16
mm、内径11.2mmの安定化のための無酸素銅チュ
ーブをかぶせ、最終径0.2mmまで引き抜き加工を行
なった。このときのNbフィラメント径は、約3μmで
あった。
The composite billet thus formed is
After extruding to a diameter of 50 mm and cutting both ends, the outer periphery was cut to 46 mm. 19mm on the central copper part
Is drilled, and a 18.8 mm Sn rod is inserted into the hole to form a composite. This complex was further added to 9.
Drawing was performed to 8 mm. After cleaning the surface, a Ta tube serving as a diffusion barrier of Sn having an outer diameter of 11 mm and an inner diameter of 10 mm is provided on the outside, and an outer diameter of 16 is further provided on the outside thereof.
The tube was covered with an oxygen-free copper tube for stabilization having a diameter of 11.2 mm and an inner diameter of 11.2 mm, and was drawn to a final diameter of 0.2 mm. At this time, the Nb filament diameter was about 3 μm.

【0057】このようにして得られた複合体の端部を、
アーク溶解により溶融することにより端部処理を行い、
窒素ガス雰囲気中で、温度範囲が520〜580℃で保
持時間の最長が60時間の予備熱処理を行なった後、端
部処理部分を除去し、Nb3Sn化合物超電導体の前駆
線材を形成した。この様にして形成した前駆線材をサン
プル1−1とする。このとき、Nbフィラメントの外周
部に生成されるNb−Sn基化合物層は、図2に示され
るように、約0.2〜0.4μm程度とフィラメント径
の約15%に相当し、非常に薄いことをEPMA分析に
より確認した。
The end of the composite thus obtained is
Perform edge processing by melting by arc melting,
After performing a preliminary heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 520 to 580 ° C. and a maximum holding time of 60 hours, the end treated portion was removed to form a precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor. The precursor wire thus formed is referred to as Sample 1-1. At this time, as shown in FIG. 2, the Nb—Sn-based compound layer formed on the outer periphery of the Nb filament is about 0.2 to 0.4 μm, which corresponds to about 15% of the filament diameter. Thinness was confirmed by EPMA analysis.

【0058】次に、このNb3Sn化合物超電導体の前
駆線材(サンプル1−1)を3本用意し、ピッチ8mm
で撚り線加工した。得られた撚り線を窒素ガス雰囲気中
で、温度範囲が600〜800℃で保持時間が30〜3
00時間の最終熱処理を行なった。この際、撚り線の端
部処理は行わなかった。このようにして得られた撚り線
をサンプル1−2とする。
Next, three precursor wires (sample 1-1) of the Nb 3 Sn compound superconductor were prepared, and the pitch was 8 mm.
With a stranded wire. The obtained stranded wire is kept in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 3 hours.
A final heat treatment of 00 hours was performed. At this time, the end treatment of the stranded wire was not performed. The stranded wire thus obtained is referred to as Sample 1-2.

【0059】また、比較のために、予備熱処理を施す前
の同じ前駆線材を3本撚り線加工し、この撚り線の端部
処理を線材3本についてそれぞれ行い、従来の熱処理条
件である550〜580℃の温度範囲で保持時間が10
0〜200時間の予備熱処理と、温度範囲が600〜8
00℃で保持時間が30〜300時間の最終熱処理を連
続して行った後、端部処理部分を除去したものも作製し
た。このようにして得られた撚り線をサンプル1−3と
する。
For comparison, three strands of the same precursor wire before the preliminary heat treatment were processed into a stranded wire, and the ends of the stranded wire were treated for each of the three strands. A retention time of 10 in the temperature range of 580 ° C
Preliminary heat treatment for 0 to 200 hours and temperature range of 600 to 8
After the final heat treatment was continuously performed at 00 ° C. for a holding time of 30 to 300 hours, an end-treated portion was also removed. The stranded wire thus obtained is referred to as Sample 1-3.

【0060】サンプル1−2、1−3について、液体ヘ
リウム中(4.2K)、12Tの磁界下でJcを測定し
た。結果は表1に示すように、両者ともJc=750A
/mm2 と良好な値であった。
For Samples 1-2 and 1-3, Jc was measured in liquid helium (4.2 K) under a magnetic field of 12 T. As shown in Table 1, the results were both Jc = 750A.
/ Mm 2, which is a good value.

【0061】[0061]

【表1】 [Table 1]

【0062】実施例2.実施例1と同様な方法で、最終
径0.2mmの複合体を作製した。得られた複合体に実
施例1と同様な方法で端部処理を施した後、窒素ガス雰
囲気中で、温度範囲が520〜580℃で保持時間の最
長が60時間の予備熱処理を行なった後、端部処理部分
を除去しNb3Sn化合物超電導体の前駆線材を作製し
た。このNb3Sn化合物超電導体の前駆線材の一部、
約5cmの領域の表面全体に電気ゴテを押しつけること
で熱を与えた。このときの表面温度は約250〜350
℃であった。熱を加えた部分を含むこの線材を窒素ガス
雰囲気中で、温度範囲が600〜800℃で保持時間が
30〜300時間の最終熱処理を行なった。この際、線
材の端部処理は行わなかった。このようにして得られた
線材をサンプル2−1とする。
Embodiment 2 FIG. In the same manner as in Example 1, a composite having a final diameter of 0.2 mm was produced. After subjecting the obtained composite body to edge treatment in the same manner as in Example 1, after performing preliminary heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 520 to 580 ° C. and a maximum holding time of 60 hours. Then, the end treated portion was removed to prepare a precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor. A part of the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor,
Heat was applied by pressing an electric iron over the entire surface in an area of about 5 cm. The surface temperature at this time is about 250 to 350
° C. This wire including the heated part was subjected to a final heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300 hours. At this time, the wire end processing was not performed. The wire thus obtained is referred to as Sample 2-1.

【0063】また、比較のために、予備熱処理を施す前
の同じ前駆線材に実施例1と同様な方法で端部処理を施
した後、上記と同様な方法で、前駆線材の一部、約5c
mの領域の表面全体に電気ゴテを押しつけることで熱を
加えた。このときの表面温度は約250〜350℃であ
った。熱を加えた部分を含むこの前駆線材を窒素ガス雰
囲気中で、従来の熱処理条件である550〜580℃の
温度範囲で保持時間が100〜200時間の予備熱処理
と、温度範囲が600〜800℃で保持時間が30〜3
00時間の最終熱処理を連続して行った後、端部処理部
分を除去したものも作製した。このようにして得られた
線材をサンプル2−2とする。
For comparison, the same precursor wire before the preliminary heat treatment was subjected to an end treatment in the same manner as in Example 1, and then a part of the precursor wire was cut in the same manner as above. 5c
Heat was applied by pressing an electric iron over the entire surface of the m area. The surface temperature at this time was about 250 to 350 ° C. The pre-heated wire including the heated portion is preliminarily heat-treated in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 550 to 580 ° C., which is a conventional heat treatment condition, for a holding time of 100 to 200 hours, and at a temperature range of 600 to 800 ° C. And holding time is 30 ~ 3
After the final heat treatment was continuously performed for 00 hours, an end-treated portion was also removed. The wire thus obtained is referred to as Sample 2-2.

【0064】サンプル2−1、2−2について、液体ヘ
リウム中(4.2K)、12Tの磁界下でJcを測定し
た。結果は表1に示すように、サンプル2−1ではJc
=740A/mm2 と良好な値であったが、サンプル2
−2ではJc=450A/mm2 と劣悪な値であった。
この原因は線材の断面観察の結果、Snの融点以上の熱
が前駆線材の一部に加わったことによって、その部分の
前駆線材中に「ひけ巣」が発生し、その後の熱処理でも
その部分のSnの拡散反応がうまく進行せず、結果とし
てその部分のNb3Sn化合物超電導体の生成がうまく
進行しないためであることが判明した。
For samples 2-1 and 2-2, Jc was measured in liquid helium (4.2K) under a magnetic field of 12T. As shown in Table 1, the results are as follows.
= 740 A / mm 2, which is a good value,
In the case of -2, Jc was 450 A / mm 2 , which was an inferior value.
The reason for this is that as a result of cross-sectional observation of the wire, heat above the melting point of Sn was applied to a part of the precursor wire, so that "a sinkhole" was generated in that part of the precursor wire. It was found that the Sn diffusion reaction did not proceed well, and as a result, the formation of the Nb 3 Sn compound superconductor in that portion did not proceed well.

【0065】比較例1.実施例1と同様な方法で、最終
径0.2mmの複合体を作製した。得られた複合体に実
施例1と同様な方法で端部処理を施した後、窒素ガス雰
囲気中で、従来の予備熱処理条件である550〜580
℃の温度範囲で保持時間が100〜200時間の予備熱
処理を行なった後、端部処理部分を除去した。このよう
にして得られた前駆線材をサンプル3−1とする。この
前駆線材について、Nbフィラメントの外周部に生成さ
れるNb−Sn化合物層を、EPMA分析したところ、
図5に示したように、約0.6μmを越えて約0.8μ
m程度とフィラメント径の約20%を越えて約30%程
度に達し、実施例1と比較して非常に厚いことを確認し
た。
Comparative Example 1 In the same manner as in Example 1, a composite having a final diameter of 0.2 mm was produced. After the obtained composite was subjected to edge treatment in the same manner as in Example 1, the composite was subjected to conventional pre-heat treatment conditions of 550 to 580 in a nitrogen gas atmosphere.
After performing a preliminary heat treatment in a temperature range of 100C for 100 to 200 hours, the end treated portion was removed. The precursor wire thus obtained is referred to as Sample 3-1. With respect to this precursor wire, the Nb-Sn compound layer formed on the outer periphery of the Nb filament was subjected to EPMA analysis,
As shown in FIG. 5, over about 0.6 μm and about 0.8 μm
The length of the filament exceeded about 20% of the filament diameter and reached about 30%, and it was confirmed that the filament was very thick as compared with Example 1.

【0066】次にこのサンプル3−1を3本用意し、ピ
ッチ8mmで撚り線加工した。この撚り線を窒素ガス雰
囲気中で、温度範囲が600〜800℃で保持時間が3
0〜300時間の最終熱処理を行なった。この際、撚り
線の端部処理は行わなかった。このようにして得られた
撚線をサンプル3−2とする。この撚り線について、液
体ヘリウム中(4.2K)、12Tの磁界下でJcを測
定した。結果は表1に示すように、Jc=250A/m
2 と劣悪な値であった。
Next, three samples 3-1 were prepared and stranded at a pitch of 8 mm. The stranded wire is placed in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 3 hours.
A final heat treatment was performed for 0-300 hours. At this time, the end treatment of the stranded wire was not performed. The stranded wire thus obtained is referred to as Sample 3-2. For this stranded wire, Jc was measured in liquid helium (4.2K) under a magnetic field of 12T. The results were as shown in Table 1, Jc = 250 A / m
m 2 was inferior value.

【0067】比較例2.実施例1と同様な方法で、最終
線径0.2mmの複合体を作製した。この複合体に実施
例1と同様な方法で端部処理を施した後、窒素ガス雰囲
気中で、従来の予備熱処理条件である550〜580℃
の温度範囲で保持時間が10時間の予備熱処理を行なっ
た後、端部処理部分を除去した。このようにして得られ
た前駆線材をサンプル4−1とする。この前駆線材につ
いて、断面をEPMA分析したところ、マトリックスの
最外周部まではSnが拡散していなく、マトリックスの
外周部にはCuが残存していた。
Comparative Example 2 In the same manner as in Example 1, a composite having a final wire diameter of 0.2 mm was produced. After subjecting this composite to end treatment in the same manner as in Example 1, the composite was subjected to conventional preliminary heat treatment conditions of 550 to 580 ° C. in a nitrogen gas atmosphere.
After performing a preliminary heat treatment for a holding time of 10 hours in the above temperature range, the end treated portion was removed. The precursor wire thus obtained is referred to as Sample 4-1. When the cross section of this precursor wire was subjected to EPMA analysis, Sn was not diffused up to the outermost periphery of the matrix, and Cu remained at the outer periphery of the matrix.

【0068】次に、このサンプル4−1を3本用意し、
ピッチ8mmで撚り線加工した。この撚り線を窒素ガス
雰囲気中で、温度範囲が600〜800℃で保持時間が
30〜300時間の最終熱処理を行なった。この際、撚
り線の端部処理は行わなかった。このようにして得られ
た撚線をサンプル4−2とする。この撚り線について、
液体ヘリウム中(4.2K)、12Tの磁界下でJcを
測定した。結果は表1に示すように、Jc=200A/
mm2と劣悪な値であった。
Next, three samples 4-1 were prepared.
The stranded wire was processed at a pitch of 8 mm. The stranded wire was subjected to a final heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300 hours. At this time, the end treatment of the stranded wire was not performed. The stranded wire thus obtained is referred to as Sample 4-2. About this stranded wire,
Jc was measured in liquid helium (4.2K) under a magnetic field of 12T. As shown in Table 1, the results were Jc = 200 A /
It was a poor value as mm 2.

【0069】比較例3.実施例1と同様な方法で、最終
線径0.2mmの複合体を作製した。この複合体に実施
例1と同様な方法で端部処理を施した後、窒素ガス雰囲
気中で従来の予備熱処理条件である550〜580℃の
温度範囲で保持時間が100〜200時間の予備熱処理
を行ない、引き続き、温度範囲が600〜800℃で保
持時間が30〜300時間の最終熱処理を行なった後、
端部処理部分を除去した。このようにして得られたNb
3Sn超電導体をサンプル5−1とする。次に、このN
3Sn超電導体線材を3本用意し、ピッチ8mmで撚
り線加工した。このようにして得られた撚り線をサンプ
ル5−2とする。
Comparative Example 3 In the same manner as in Example 1, a composite having a final wire diameter of 0.2 mm was produced. After subjecting this composite to end treatment in the same manner as in Example 1, preliminary heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 550 to 580 ° C., which is the conventional preliminary heat treatment condition, for a holding time of 100 to 200 hours. After performing a final heat treatment of a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300 hours,
The edge treatment was removed. The Nb thus obtained
The sample of 3 Sn superconductor is referred to as Sample 5-1. Next, this N
Three b 3 Sn superconductor wires were prepared and stranded at a pitch of 8 mm. The stranded wire thus obtained is referred to as Sample 5-2.

【0070】これらのサンプル5−1、5−2につい
て、液体ヘリウム中(4.2K)、12Tの磁界下でJ
cを測定した。結果は表1に示すように、撚り線前のサ
ンプル5−1についてはJc=760A/mm2と良好
な値であったが、熱処理後に撚り線加工したサンプル5
−2については、Jc=100A/mm2と比較例1以
上に劣悪な値であった。
For these samples 5-1 and 5-2, J was measured under a magnetic field of 12 T in liquid helium (4.2 K).
c was measured. As shown in Table 1, the sample 5-1 before the stranded wire had a good value of Jc = 760 A / mm 2 , but the stranded wire processed sample 5 after the heat treatment was used.
With respect to −2, Jc = 100 A / mm 2 , which was a value inferior to Comparative Example 1 or more.

【0071】以上の例に示されるように、本発明に係る
実施例1のサンプル1−2、即ち端部処理を施し温度範
囲が520〜580℃で保持時間の最長が60時間の予
備熱処理を行った後、端部処理部分を除去して形成した
前駆線材を3本撚り線加工し、端部処理を施さず温度範
囲が600〜800℃で保持時間が30〜300時間の
最終熱処理を施した場合は、比較例3のサンプル5−1
で示した従来のNb3Sn化合物超電導体(端部処理を
施した前駆線材に予備熱処理と最終熱処理を連続的に施
した後、端部処理部分を除去した場合)、および実施例
1のサンプル1−3で示した従来のプロセス(前駆線材
を3本撚り線加工した後、前駆線材3本についてそれぞ
れ端部処理を施し、予備熱処理と最終熱処理とを連続的
に施した後、それらの端部処理部分を除去する)に対
し、Jc値が劣化することはなかった。
As shown in the above examples, the sample 1-2 of Example 1 according to the present invention, that is, the preliminary heat treatment in which the edge treatment was performed, the temperature range was 520 to 580 ° C., and the maximum holding time was 60 hours. After the end treatment, the end treated portion was removed to form a three-strand wire, and the final heat treatment was performed without end treatment at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300 hours. In this case, the sample 5-1 of Comparative Example 3 was used.
And the sample of Example 1 (in the case where the pre-heat treatment and the final heat treatment were continuously performed on the precursor wire subjected to the end treatment, and then the end treatment part was removed), and the conventional Nb 3 Sn compound superconductor indicated by The conventional process shown in 1-3 (after three precursor wires are stranded, three end wires are each subjected to an end treatment, a preliminary heat treatment and a final heat treatment are successively performed, and then the end treatments are performed. Jc value did not deteriorate.

【0072】これに対し、端部処理を行い予備熱処理を
施した後、端部処理部分を除去して3本撚線加工し、端
部処理を施さず最終熱処理を施す場合において、比較例
1のサンプル3−2で示したような予備熱処理条件が5
50〜580℃で100〜200時間と保持時間が長い
場合、または、比較例2のサンプル4−2に示したよう
な予備熱処理条件が550〜580℃で10時間と保持
時間が短い場合は、いずれもJc値が1/3以下に劣化
した。
On the other hand, in the case where the end treatment was performed and the preliminary heat treatment was performed, the end treatment portion was removed, the three strands were processed, and the final heat treatment was performed without the end treatment. The preliminary heat treatment conditions as shown in Sample 3-2
When the holding time is as long as 100 to 200 hours at 50 to 580 ° C, or when the holding time is as short as 10 hours at 550 to 580 ° C as shown in Sample 4-2 of Comparative Example 2, In each case, the Jc value was reduced to 1/3 or less.

【0073】さらに、比較例3のサンプル5−2に示し
たように端部処理を行った前駆線材に予備熱処理と最終
熱処理を連続的に施した後、端部処理部分を除去して3
本撚り線加工した場合には、Jc値は14%以下に劣化
した。
Further, as shown in Sample 5-2 of Comparative Example 3, after the pre-heat treatment and the final heat treatment were continuously performed on the end-treated precursor wire, the end-treated portion was removed.
When the stranded wire was processed, the Jc value was deteriorated to 14% or less.

【0074】したがって、Nb基フィラメントの外周部
に生成されるNb−Sn化合物層の厚さを制御すること
が、Jc値の劣化防止には重要であることがわかる。し
たがって、前駆線材を、例えば温度範囲が500〜58
0℃、保持時間が60時間以内、好ましくは温度範囲が
520〜580℃、保持時間が30時間以内とするよう
な予備熱処理を行えば良い。この際、熱処理温度が高か
ったり、熱処理時間が長すぎたりすると、Nb−Sn化
合物層の厚さが増すため、加工により破壊されるNb−
Sn化合物層の量が増加するので好ましくなく、また、
熱処理温度が低かったり、熱処理時間が短すぎたりする
と、マトリックスのブロンズ化が進行し難くなるので好
ましくない。
Therefore, it is understood that controlling the thickness of the Nb-Sn compound layer formed on the outer periphery of the Nb-based filament is important for preventing the deterioration of the Jc value. Therefore, the precursor wire is used, for example, in a temperature range of 500 to 58.
Preliminary heat treatment may be performed at 0 ° C. and a holding time of 60 hours or less, preferably in a temperature range of 520 to 580 ° C. and a holding time of 30 hours or less. At this time, if the heat treatment temperature is high or the heat treatment time is too long, the thickness of the Nb-Sn compound layer increases, so that the Nb-
It is not preferable because the amount of the Sn compound layer increases, and
If the heat treatment temperature is low or the heat treatment time is too short, bronzing of the matrix becomes difficult to proceed, which is not preferable.

【0075】また、本発明に係る実施例2のサンプル2
−1、即ち端部処理を施し、温度範囲が520〜580
℃で保持時間の最長が60時間の予備熱処理を行った
後、端部処理部分を除去して形成した前駆線材の一部
に、表面温度が約250〜350℃の熱を加えた後、熱
を加えた部分を含む線材を窒素ガス雰囲気中で、温度範
囲が600〜800℃で保持時間が30〜300時間の
最終熱処理の最終熱処理を施した場合は、比較例3のサ
ンプル5−1で示した従来のNb3Sn化合物超電導体
(端部処理を施した前駆線材に、予備熱処理と最終熱処
理とを連続的に施した後、端部処理部分を除去した場
合)に対し、Jc値が劣化することはなかった。
Further, sample 2 of Example 2 according to the present invention was used.
-1, that is, the edge treatment is performed and the temperature range is 520 to 580.
After performing a preliminary heat treatment at 60 ° C. for a maximum holding time of 60 hours, a heat treatment having a surface temperature of about 250 to 350 ° C. is applied to a part of the precursor wire formed by removing the end treated portion. In the case where the wire including the portion to which is added is subjected to the final heat treatment of the final heat treatment having a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300 hours in a nitrogen gas atmosphere, the sample 5-1 of Comparative Example 3 is used. The Jc value of the indicated conventional Nb 3 Sn compound superconductor (in the case where the pre-heat treatment and the final heat treatment were continuously applied to the end-treated precursor wire and the end-treated portion was removed) was obtained. There was no deterioration.

【0076】これに対し、実施例2のサンプル2−2で
示した従来のNb3Sn化合物超電導体の前駆線材に端
部処理を施した後、前駆線材の一部に表面温度約250
〜350℃の熱負荷を与えた後、熱を加えた部分を含む
線材を、窒素ガス雰囲気中で、従来の熱処理条件である
550〜580℃の温度範囲で保持時間が100〜20
0時間の予備熱処理と、温度範囲が600〜800℃で
保持時間が30〜300時間の最終熱処理を連続して行
った後、端部処理部分を除去した場合は、Jc値が約6
0%に劣化した。
On the other hand, after subjecting the precursor wire of the conventional Nb 3 Sn compound superconductor shown in Sample 2-2 of Example 2 to end treatment, a part of the precursor wire had a surface temperature of about 250.
After applying a heat load of up to 350 ° C., the wire containing the heated portion is kept in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 550 to 580 ° C., which is the conventional heat treatment condition, for a holding time of 100 to 20 ° C.
When the pre-heat treatment for 0 hour and the final heat treatment for a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to 300 hours were continuously performed, and the edge treatment portion was removed, the Jc value was about 6%.
Degraded to 0%.

【0077】したがって、Cuマトリックスをブロンズ
化し、加工中にSnの融点以上の熱が線材の一部に負荷
されても、線材にSnの溶融による「ひけ巣」を生じさ
せないようにすることが、Jc値の劣化防止には重要で
あることがわかる。このため、前駆線材を、例えば温度
範囲が500〜580℃、保持時間が60時間以内、好
ましくは温度範囲が520〜580℃、保持時間が30
時間以内とするような予備熱処理を行えば良い。
Therefore, it is necessary to bronze the Cu matrix so as to prevent the wire rod from forming “a sinkhole” due to the melting of Sn even if heat applied to a part of the wire rod is higher than the melting point of Sn during processing. It is understood that it is important for preventing the deterioration of the Jc value. For this reason, for example, a temperature range of 500 to 580 ° C. and a holding time of 60 hours or less, preferably a temperature range of 520 to 580 ° C. and a holding time of 30 ° C.
Preliminary heat treatment may be performed so as to be within an hour.

【0078】実施例3.実施の形態2については、コイ
ルを形成する部分を除いて実施の形態3と同一であるた
め、実施の形態3について、具体的な製作例に基づいて
説明する。実施例1と同様な方法で最終線径0.2mm
の複合体を作製した。この複合体に実施例1と同様な方
法で端部処理を施した後、窒素ガス雰囲気中で、温度範
囲が520〜580℃で保持時間の最長が60時間の予
備熱処理を行なった後、端部処理部分を除去して前駆線
材を得た。次に、この前駆線材を6分割して、線径0.
2mmのステンレス線(SUS304製)を芯線とし
て、ピッチ10mmで撚り線して撚り線導体を得た。
Embodiment 3 FIG. The second embodiment is the same as the third embodiment except for a part where a coil is formed. Therefore, the third embodiment will be described based on a specific manufacturing example. Final wire diameter 0.2 mm in the same manner as in Example 1.
Was prepared. This composite was subjected to edge treatment in the same manner as in Example 1, and then subjected to preliminary heat treatment in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 520 to 580 ° C. and a maximum holding time of 60 hours. The treated part was removed to obtain a precursor wire. Next, the precursor wire rod is divided into six parts to have a wire diameter of 0.1 mm.
A 2 mm stainless steel wire (made of SUS304) was used as a core wire and stranded at a pitch of 10 mm to obtain a stranded conductor.

【0079】この撚り線導体を、外径50mm、高さ5
0mmのSUS304製の巻き枠に50ターン、撚り線
導体同士が接触しないように単層にソレノイド巻きして
小コイルを製作した。得られたコイルを窒素ガス雰囲気
中で、温度範囲が600〜800℃で保持時間が30〜
300時間の最終熱処理を行なった。この際、撚り線導
体の各線材の端部処理は行わなかった。このコイルに励
磁用の電流リードと電圧モニター用の電圧端子を接続
し、クライオスタット中にセットした後、液体ヘリウム
で冷却して磁界下でのコイルの通電試験を実施した。そ
の結果、この導体の12Tの磁界下でのSUS製の芯材
の部分を除いたJcの結果は、Jc=740A/mm2
と実施例1と同様に良好な値であった。
The stranded conductor was made to have an outer diameter of 50 mm and a height of 5 mm.
A small coil was produced by winding a single layer of solenoid around a 0 mm SUS304 winding frame for 50 turns so that the stranded conductors did not come into contact with each other. The obtained coil was placed in a nitrogen gas atmosphere at a temperature range of 600 to 800 ° C. and a holding time of 30 to
A final heat treatment of 300 hours was performed. At this time, the end treatment of each wire of the stranded conductor was not performed. A current lead for excitation and a voltage terminal for voltage monitoring were connected to the coil, and the coil was set in a cryostat, cooled with liquid helium, and an energization test of the coil under a magnetic field was performed. As a result, the result of Jc of this conductor excluding the SUS core material under a magnetic field of 12 T is Jc = 740 A / mm 2
And good values as in Example 1.

【0080】また、本実験においては、上記の6本撚り
線を実施する前に、前駆線材に450℃で低融点ガラス
を塗布し、焼き付け処理を行うことで絶縁被覆したの
ち、撚り線加工を行うことも検討した。この方法は、従
来の熱処理前の内部拡散法の前駆線材ではSnが漏れ出
るため、今までSnの融点を超える温度で行うことがで
きず、絶縁被膜の焼き付け処理ができなかったが、本発
明による前駆線材を使用することにより可能となり、本
発明により導体加工、絶縁加工において加工プロセスの
自由度あるいは許容度が大幅に拡大されることを見出し
た。
Also, in this experiment, before performing the above-mentioned six-strand wire, a low-melting glass was applied to the precursor wire at 450 ° C. and baked to perform insulation coating. We also considered doing. This method cannot be performed at a temperature exceeding the melting point of Sn because Sn leaks out from the precursor wire of the internal diffusion method before the conventional heat treatment, and the baking treatment of the insulating film could not be performed. It has been found that the present invention makes it possible to use a precursor wire rod, and that the present invention greatly expands the degree of freedom or tolerance of the processing process in conductor processing and insulation processing.

【0081】[0081]

【発明の効果】以上のように、この発明によるNb3
n化合物超電導体の前駆線材によれば、Cu−Sn基マ
トリックスが形成されるので、その後の導体あるいはコ
イルを形成する加工工程で、Snの融点以上の熱が前駆
線材の一部に加わっても、マトリックスがブロンズ化さ
れて純Snが存在しないため、Snの溶融に伴う「ひけ
巣」の発生を抑止できる。このため、その後の熱処理で
正常なNb3Sn化合物超電導体の生成反応が起こり、
Jc特性が劣化することはない。したがって、導体ある
いはコイルを形成する加工工程中に、 Snの融点以上
の熱を加えることができる、即ち撚り線加工あるいはコ
イル形成がし易くなる。また、Cu−Sn基マトリック
スが形成されるので、その後の熱処理中のSnの流失防
止を目的とした前駆線材1本毎の端部封止処理、および
その端部封止処理部分の熱処理後の除去の工程を不要と
することができ、工程の簡略化が図れる。さらに、Cu
−Sn基マトリックスが形成されるので、Cu,Sn,
Nbの各構成成分を純金属の状態で仕込まれる場合に比
べて、材料強度を向上できる。このため、外部からの負
荷歪に対して強い、即ち撚り線加工あるいはコイル形成
がし易くなる。
As described above, according to the present invention, Nb 3 S
According to the precursor wire of the n-compound superconductor, since the Cu-Sn based matrix is formed, even if heat above the melting point of Sn is applied to a part of the precursor wire in the subsequent processing step of forming a conductor or a coil. Since the matrix is bronze and there is no pure Sn, the occurrence of "sink cavities" due to the melting of Sn can be suppressed. Therefore, a normal Nb 3 Sn compound superconductor generation reaction occurs in the subsequent heat treatment,
Jc characteristics do not deteriorate. Therefore, during the processing step of forming the conductor or the coil, heat that is higher than the melting point of Sn can be applied, that is, stranded wire processing or coil formation is facilitated. Further, since a Cu-Sn based matrix is formed, the end sealing process for each precursor wire rod for the purpose of preventing the Sn from flowing out during the subsequent heat treatment, and the heat treatment of the end sealing treatment portion after the heat treatment. The removal process can be omitted, and the process can be simplified. Further, Cu
Since a Sn-based matrix is formed, Cu, Sn,
The material strength can be improved as compared with the case where each component of Nb is charged in a pure metal state. For this reason, it is strong against external load distortion, that is, stranded wire processing or coil formation is facilitated.

【0082】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材によれば、Nb基フィラメントの径の
20%以下の厚さのNb−Sn基化合物層を形成してい
るので、このような厚さであれば内部の未反応のNbに
よって強化されているため、耐歪み性が向上する。ま
た、仮に外部からの負荷歪みによりNb−Sn基化合物
層の一部に割れが入ったり破壊されたりしても、Nb基
フィラメント全体に対するNb−Sn基化合物層の破壊
の割合が低いため、Jc特性の劣化を抑制できる。
Further, according to the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention, the Nb—Sn based compound layer having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb based filament is formed. Since the thickness is strengthened by unreacted Nb inside, the strain resistance is improved. Further, even if a part of the Nb-Sn-based compound layer is cracked or broken due to external load strain, the ratio of destruction of the Nb-Sn-based compound layer to the entire Nb-based filament is low. Deterioration of characteristics can be suppressed.

【0083】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材によれば、 Cu−Sn基マトリック
スの平均Sn濃度を14wt%〜30wt%と高くする
ことができ、これに見合うだけのNb量が確保できるた
め、結果としてNb3Sn化合物超電導体の量を多くす
ることができ、Jcの特性を向上させることができる。
According to the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention, the average Sn concentration of the Cu—Sn based matrix can be increased to 14 wt% to 30 wt%, and the Nb amount corresponding to this can be increased. As a result, the amount of the Nb 3 Sn compound superconductor can be increased, and the characteristics of Jc can be improved.

【0084】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材によれば、Cu−Sn基マトリックス
の平均Sn濃度を14wt%以上と高くできるので、こ
れによりCu−Sn基マトリックスを、アルファ相ブロ
ンズ合金以外に、ガンマ相、デルタ相、及びイプシロン
相ブロンズの内の少なくとも1相との混合相にすること
が可能となる。このため、Cu−Sn基マトリックスの
平均Sn濃度が14wt%以上と高くでき、結果として
これに見合うだけのNb量が確保できるので、Nb3
n化合物超伝導体の量を多くすることができ、Jc特性
を向上させることができる。
Further, according to the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention, the average Sn concentration of the Cu—Sn based matrix can be as high as 14 wt% or more. In addition to the bronze alloy, a mixed phase with at least one of a gamma phase, a delta phase, and an epsilon phase bronze can be obtained. Accordingly, the average concentration of Sn Cu-Sn based matrix can be as high as more than 14 wt%, since the Nb content of commensurate thereto as a result can be ensured, Nb 3 S
The amount of the n-compound superconductor can be increased, and the Jc characteristics can be improved.

【0085】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材によれば、 Cu−Sn基マトリック
スの中央部がCu−Sn基マトリックスのみから形成さ
れるので、Cu,Sn,Nbの各構成成分を純金属の状
態で仕込まれる場合に比べて、材料強度を向上できる。
このため、外部からの負荷歪に対して強い、即ち撚り線
加工あるいはコイル形成がし易くなる。
Further, according to the precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention, since the central portion of the Cu—Sn based matrix is formed only of the Cu—Sn based matrix, the respective constituents of Cu, Sn and Nb are formed. The material strength can be improved as compared with the case where the components are charged in a pure metal state.
For this reason, it is strong against external load distortion, that is, stranded wire processing or coil formation is facilitated.

【0086】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材の製造方法によれば、Cu基マトリッ
クスとSn基金属材とが拡散反応してCu−Sn基マト
リックスを形成する工程によって、 Cu−Sn基マト
リックスが形成されるので、その後の導体あるいはコイ
ルを形成する加工工程で、Snの融点以上の熱が前駆線
材の一部に加わっても、マトリックスがブロンズ化され
て純Snが存在しないため、Snの溶融に伴う「ひけ
巣」の発生を抑止できる。このため、その後の熱処理で
正常なNb3Sn化合物超電導体の生成反応が起こり、
Jc特性が劣化することはない。したがって、導体ある
いはコイルを形成する加工工程中にSnの融点以上の熱
を加えることができる、即ち撚り線加工あるいはコイル
形成がし易くなる。また、Cu−Sn基マトリックスが
形成される工程によって、その後の熱処理中のSnの流
失防止を目的とした前駆線材1本毎の端部封止処理、お
よびその端部封止処理部分の熱処理後の除去の工程を不
要とすることができ、工程の簡略化が図れる。また、C
u−Sn基マトリックスが形成される工程によって、C
u,Sn,Nbの各構成成分を純金属の状態で仕込まれ
る場合に比べて、材料強度を向上できる。このため、外
部からの負荷歪に対して強い、即ち撚り線加工あるいは
コイル形成がし易くなる。
According to the method for producing a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention, the Cu-based matrix and the Sn-based metal material undergo a diffusion reaction to form a Cu—Sn-based matrix. Since the Sn-based matrix is formed, the matrix is bronze and pure Sn does not exist even if heat at or above the melting point of Sn is applied to a part of the precursor wire in a subsequent processing step of forming a conductor or a coil. For this reason, the occurrence of a "sink cavity" due to the melting of Sn can be suppressed. Therefore, a normal Nb 3 Sn compound superconductor generation reaction occurs in the subsequent heat treatment,
Jc characteristics do not deteriorate. Therefore, heat at or above the melting point of Sn can be applied during the processing step of forming the conductor or coil, that is, stranded wire processing or coil formation is facilitated. In addition, after the Cu-Sn-based matrix is formed, the end sealing process is performed for each precursor wire for the purpose of preventing the Sn from flowing out during the subsequent heat treatment, and after the heat treatment of the end sealing treatment portion. Can be eliminated, and the process can be simplified. Also, C
The step of forming the u-Sn group matrix allows C
The material strength can be improved as compared with the case where the respective components of u, Sn, and Nb are charged in a pure metal state. For this reason, it is strong against external load distortion, that is, stranded wire processing or coil formation is facilitated.

【0087】さらに、Cu−Sn基マトリックスのSn
がNb基フィラメントの外周に拡散反応して、Nb基フ
ィラメント径の20%以下の厚さを有するNb−Sn基
化合物層を形成する工程によって、 Nb基フィラメン
トの径の20%以下の厚さのNb−Sn基化合物層を形
成しているので、このような厚さであれば内部の未反応
のNbによって強化されているため、耐歪み性が向上す
る。また、仮に外部からの負荷歪みにより、Nb−Sn
基化合物層の一部に割れが入ったり破壊されたりして
も、Nb基フィラメント全体に対するNb−Sn基化合
物層の破壊の割合が低いため、Jc特性の劣化を抑制で
きる。
Further, the Sn of the Cu—Sn based matrix
Reacts with the outer periphery of the Nb-based filament to form a Nb-Sn-based compound layer having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb-based filament. Since the Nb—Sn-based compound layer is formed, if the thickness is such, it is strengthened by unreacted Nb inside, so that the strain resistance is improved. Also, suppose that Nb-Sn
Even if a part of the base compound layer is cracked or broken, the ratio of destruction of the Nb-Sn base compound layer to the whole Nb-based filament is low, so that the deterioration of the Jc characteristic can be suppressed.

【0088】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材の製造方法によれば、500〜580
℃の温度範囲で、60時間以内の保持時間である予備熱
処理を施す工程によって、ブロンズ化、即ち複合体のC
u基マトリックスとSn基金属材とが拡散反応してCu
−Sn基マトリックスが形成され、さらにCu−Sn基
マトリックス中のSnが、Nb基フィラメントの外周に
拡散反応して、Nb基フィラメントの径の20%以下の
厚さのNb−Sn基化合物層を形成できる。
Further, according to the method for producing a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention, 500 to 580
A pre-heat treatment at a temperature range of 60 ° C. for a holding time of 60 hours or less results in bronzing, that is, C
The u-based matrix and the Sn-based metal material undergo a diffusion reaction to cause Cu
A Sn-based matrix is formed, and Sn in the Cu-Sn-based matrix diffuses and reacts with the outer periphery of the Nb-based filament to form an Nb-Sn-based compound layer having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb-based filament. Can be formed.

【0089】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導導体の製造方法によれば、Cu基マトリックスとS
n基金属材とが拡散反応して、Cu−Sn基マトリック
スを形成する工程によって、 Cu−Sn基マトリック
スが形成されるので、その後の導体あるいはコイルを形
成する加工工程で、Snの融点以上の熱が前駆線材の一
部に加わっても、マトリックスがブロンズ化されて純S
nが存在しないため、Snの溶融に伴う「ひけ巣」の発
生を抑止できる。このため、その後の熱処理で正常なN
3Sn化合物超電導体の生成反応が起こり、Jc特性
が劣化することはない。したがって、導体を形成する加
工工程中に、Snの融点以上の熱を加えることができ
る、即ち撚り線加工がし易くなる。また、Cu−Sn基
マトリックスが形成される工程によって、その後の熱処
理中のSnの流失防止を目的とした前駆線材1本毎の端
部封止処理、およびその端部封止処理部分の熱処理後の
除去の工程を不要とすることができ、工程の簡略化が図
れる。また、Cu−Sn基マトリックスが形成される工
程によって、Cu,Sn,Nbの各構成成分を純金属の
状態で仕込まれる場合に比べて、材料強度を向上でき
る。このため、外部からの負荷歪に対して強い、即ち撚
り線加工がし易くなる。
Further, according to the method for producing an Nb 3 Sn compound superconductor according to the present invention, the Cu-based matrix and the S
Since the Cu-Sn-based matrix is formed by the step of forming a Cu-Sn-based matrix by a diffusion reaction with the n-based metal material, in a subsequent processing step of forming a conductor or a coil, the melting point of Sn or more is obtained. Even if heat is applied to a part of the precursor wire, the matrix is bronze and pure S
Since n does not exist, it is possible to suppress the occurrence of "a sinkhole" due to the melting of Sn. For this reason, normal N
The formation reaction of the b 3 Sn compound superconductor does not occur, and the Jc characteristics do not deteriorate. Therefore, heat higher than the melting point of Sn can be applied during the processing step of forming the conductor, that is, stranded wire processing is facilitated. In addition, after the Cu-Sn-based matrix is formed, the end sealing process is performed for each of the precursor wires to prevent the Sn from flowing out during the subsequent heat treatment, and after the heat treatment of the end sealing treatment portion. Can be eliminated, and the process can be simplified. Further, by the step of forming the Cu—Sn based matrix, the material strength can be improved as compared with the case where the respective constituent components of Cu, Sn, and Nb are charged in a pure metal state. For this reason, it is strong against external load distortion, that is, stranded wire processing is easily performed.

【0090】さらに、Cu−Sn基マトリックスのSn
がNb基フィラメントの外周に拡散反応してNb基フィ
ラメント径の20%以下の厚さを有するNb−Sn基化
合物層を形成する工程によって、 Nb基フィラメント
の径の20%以下の厚さのNb−Sn基化合物層を形成
しているので、このような厚さであれば内部の未反応の
Nbによって強化されているため、耐歪み性が向上す
る。また、仮に外部からの負荷歪みにより、Nb−Sn
基化合物層の一部に割れが入ったり破壊されたりして
も、Nb基フィラメント全体に対するNb−Sn基化合
物層の破壊の割合が低いため、Jc特性の劣化を抑制で
きる。即ち、製造工程時に外部からの負荷歪みに対して
強く、且つ外部からの負荷歪みが加わってもJc特性の
劣化を抑制できる。
Further, the Sn of the Cu—Sn based matrix
Forms a Nb-Sn-based compound layer having a thickness of 20% or less of the Nb-based filament diameter by a diffusion reaction on the outer periphery of the Nb-based filament, whereby Nb having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb-based filament is formed. Since the -Sn-based compound layer is formed, if the thickness is such, it is strengthened by unreacted Nb inside, so that the strain resistance is improved. Also, suppose that Nb-Sn
Even if a part of the base compound layer is cracked or broken, the ratio of destruction of the Nb-Sn base compound layer to the whole Nb-based filament is low, so that the deterioration of the Jc characteristic can be suppressed. That is, it is strong against external load distortion during the manufacturing process, and the deterioration of the Jc characteristic can be suppressed even when external load distortion is applied.

【0091】さらに、500〜580℃の温度範囲で、
60時間以内の保持時間である予備熱処理を施す工程に
よって、ブロンズ化、即ち複合体のCu基マトリックス
とSn基金属材とが拡散反応して、Cu−Sn基マトリ
ックスが形成される。さらにCu−Sn基マトリックス
中のSnが、Nb基フィラメントの外周に拡散反応し
て、Nb基フィラメントの径の20%以下の厚さのNb
−Sn基化合物層を形成できる。
Further, in a temperature range of 500 to 580 ° C.,
By performing the preliminary heat treatment for a holding time of 60 hours or less, bronzing, that is, the Cu-based matrix of the composite and the Sn-based metal material undergo a diffusion reaction to form a Cu-Sn-based matrix. Further, Sn in the Cu—Sn-based matrix diffuses and reacts to the outer periphery of the Nb-based filament, and Nb having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb-based filament.
-A Sn group compound layer can be formed.

【0092】また、この発明によるNb3Sn化合物超
電導コイルの製造方法によれば、 Cu基マトリックス
とSn基金属材とが拡散反応してCu−Sn基マトリッ
クスを形成する工程によって、Cu−Sn基マトリック
スが形成されるので、その後の導体あるいはコイルを形
成する加工工程で、Snの融点以上の熱が前駆線材の一
部に加わっても、マトリックスがブロンズ化されて純S
nが存在しないため、Snの溶融に伴う「ひけ巣」の発
生を抑止できる。このため、その後の熱処理で正常なN
3Sn化合物超電導体の生成反応が起こり、Jc特性
が劣化することはない。したがって、導体あるいはコイ
ルを形成する加工工程中に、 Snの融点以上の熱を加
えることができる、即ち撚り線加工あるいはコイル形成
がし易くなる。また、Cu−Sn基マトリックスが形成
される工程によって、その後の熱処理中のSnの流失防
止を目的とした前駆線材1本毎の端部封止処理、および
その端部封止処理部分の熱処理後の除去の工程を不要と
することができ、工程の簡略化が図れる。また、Cu−
Sn基マトリックスが形成される工程によって、Cu,
Sn,Nbの各構成成分を純金属の状態で仕込まれる場
合に比べて、材料強度を向上できる。このため、外部か
らの負荷歪に対して強い、即ち撚り線加工あるいはコイ
ル形成がし易くなる。
According to the method of manufacturing the Nb 3 Sn compound superconducting coil according to the present invention, the Cu-Sn based matrix is formed by the step of forming a Cu-Sn based matrix by a diffusion reaction between the Cu based matrix and the Sn based metal material. Since a matrix is formed, even if heat above the melting point of Sn is applied to a part of the precursor wire in a subsequent processing step of forming a conductor or a coil, the matrix is bronze and pure S is formed.
Since n does not exist, it is possible to suppress the occurrence of "a sinkhole" due to the melting of Sn. For this reason, normal N
The formation reaction of the b 3 Sn compound superconductor does not occur, and the Jc characteristics do not deteriorate. Therefore, during the processing step of forming the conductor or the coil, heat that is higher than the melting point of Sn can be applied, that is, stranded wire processing or coil formation is facilitated. In addition, after the Cu-Sn-based matrix is formed, the end sealing process is performed for each precursor wire for the purpose of preventing the Sn from flowing out during the subsequent heat treatment, and after the heat treatment of the end sealing treatment portion. Can be eliminated, and the process can be simplified. In addition, Cu-
Depending on the process in which the Sn-based matrix is formed, Cu,
The material strength can be improved as compared with the case where the respective components of Sn and Nb are charged in a pure metal state. For this reason, it is strong against external load distortion, that is, stranded wire processing or coil formation is facilitated.

【0093】さらに、Cu−Sn基マトリックスのSn
がNb基フィラメントの外周に拡散反応してNb基フィ
ラメント径の20%以下の厚さを有するNb−Sn基化
合物層を形成する工程によって、 Nb基フィラメント
の径の20%以下の厚さのNb−Sn基化合物層を形成
しているので、このような厚さであれば内部の未反応の
Nbによって強化されているため、耐歪み性が向上す
る。また、仮に外部からの負荷歪みによりNb−Sn基
化合物層の一部に割れが入ったり破壊されたりしても、
Nb基フィラメント全体に対するNb−Sn基化合物層
の破壊の割合が低いため、Jc特性の劣化を抑制でき
る。即ち、製造工程時に外部からの負荷歪みに対して強
く、外部からの負荷歪みが加わってもJc特性の劣化を
抑制できる。
Further, Sn of the Cu—Sn based matrix
Forms a Nb-Sn-based compound layer having a thickness of 20% or less of the Nb-based filament diameter by a diffusion reaction on the outer periphery of the Nb-based filament, whereby Nb having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb-based filament is formed. Since the -Sn-based compound layer is formed, if the thickness is such, it is strengthened by unreacted Nb inside, so that the strain resistance is improved. Also, even if a part of the Nb-Sn base compound layer is cracked or broken due to external load strain,
Since the rate of destruction of the Nb-Sn-based compound layer with respect to the entire Nb-based filament is low, deterioration of the Jc characteristics can be suppressed. That is, it is resistant to external load distortion during the manufacturing process, and the deterioration of the Jc characteristic can be suppressed even when external load distortion is applied.

【0094】さらに、500〜580℃の温度範囲で、
60時間以内の保持時間である予備熱処理を施す工程に
よって、ブロンズ化、即ち複合体のCu基マトリックス
とSn基金属材とが拡散反応して、Cu−Sn基マトリ
ックスが形成される。さらにCu−Sn基マトリックス
中のSnがNb基フィラメントの外周に拡散反応して、
Nb基フィラメントの径の20%以下の厚さのNb−S
n基化合物層を形成できる。
Further, in a temperature range of 500 to 580 ° C.,
By performing the preliminary heat treatment for a holding time of 60 hours or less, bronzing, that is, the Cu-based matrix of the composite and the Sn-based metal material undergo a diffusion reaction to form a Cu-Sn-based matrix. Further, Sn in the Cu-Sn-based matrix diffuses and reacts to the outer periphery of the Nb-based filament,
Nb-S having a thickness of 20% or less of the diameter of the Nb-based filament
An n-based compound layer can be formed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の実施の形態1の内部拡散法によるN
3Sn化合物超電導体の前駆線材の構成を示す横断面
図である。
FIG. 1 shows N by an internal diffusion method according to a first embodiment of the present invention.
b 3 is a cross-sectional view showing the configuration of a precursor wire of Sn compound superconductor.

【図2】 図1の要部断面の写真で、Cu−Sn基マト
リックス中に埋設されたNb基フィラメントの外周層に
形成されたNb−Sn基化合物層を示す。
FIG. 2 is a photograph of a cross section of a main part of FIG. 1, showing an Nb-Sn-based compound layer formed on an outer peripheral layer of an Nb-based filament embedded in a Cu-Sn-based matrix.

【図3】 図1のCu−Sn基マトリックスのCu−S
n2元系状態図である。
FIG. 3 shows Cu—S of the Cu—Sn based matrix of FIG.
FIG. 4 is an n2 system phase diagram.

【図4】 従来の内部拡散法によるNb3Sn化合物超
伝導体の前駆線材の構成を示す横断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a configuration of a precursor wire of an Nb 3 Sn compound superconductor by a conventional internal diffusion method.

【図5】 図4の要部断面図の写真で、Cu−Sn基マ
トリックス中に埋設されたNb基フィラメントの外周層
に形成されたNb−Sn基化合物層を示す。
5 is a photograph of a cross-sectional view of a main part of FIG. 4, showing an Nb-Sn-based compound layer formed on an outer peripheral layer of an Nb-based filament embedded in a Cu-Sn-based matrix.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 Nb3Sn化合物超電導体の前駆線材、 11 Cu−Sn基マトリックス、 12 Nb基フィラメント、 13 Nb−Sn基化合物層10 Nb 3 Sn compound superconductor precursor wire, 11 Cu-Sn based matrix, 12 Nb based filament, 13 Nb-Sn based compound layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI C22F 1/00 661 C22F 1/00 661A 680 680 685 685Z 686 686Z 691 691B 691C (72)発明者 若田 光延 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 田口 修 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号 三 菱電機株式会社内──────────────────────────────────────────────────の Continuation of front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI C22F 1/00 661 C22F 1/00 661A 680 680 685 685Z 686 686 686Z 691 691B 691C (72) Inventor Mitsunobu Wakata Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo 2-3-2, Mitsubishi Electric Corporation (72) Inventor, Osamu Taguchi 2-3-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Mitsubishi Electric Corporation

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Cu−Sn基マトリックス、 上記Cu−Sn基マトリックスの中央部より外側に分離
して埋設された多数のNb基フィラメント、および上記
Nb基フィラメントの外周に形成したNb−Sn基化合
物層を備えたNb3Sn化合物超電導体の前駆線材。
1. A Cu-Sn-based matrix, a large number of Nb-based filaments embedded separately from the center of the Cu-Sn-based matrix, and an Nb-Sn-based compound formed on the outer periphery of the Nb-based filament A precursor wire of a Nb 3 Sn compound superconductor having a layer.
【請求項2】 Nb−Sn基化合物層の厚さがNb基フ
ィラメント径の20%以下である請求項1記載のNb3
Sn化合物超電導体の前駆線材。
Wherein Nb-Sn claim 1 Nb 3 according thickness of the base compound layer is 20% or less of Nb-based filament diameter
Precursor wire for Sn compound superconductor.
【請求項3】 Cu−Sn基マトリックスの平均Sn濃
度が14〜30wt%である請求項1または2記載のN
3Sn化合物超電導体の前駆線材。
3. The N according to claim 1, wherein the Cu—Sn based matrix has an average Sn concentration of 14 to 30 wt%.
b 3 Sn compound superconductor precursor wire.
【請求項4】 Cu−Sn基マトリックスがアルファ相
ブロンズ合金を含み、さらにガンマ相、デルタ相および
イプシロン相ブロンズ内の少なくとも1相との混合相で
ある請求項1ないし3のいずれか1項に記載のNb3
n化合物超電導体の前駆線材。
4. The method according to claim 1, wherein the Cu—Sn based matrix comprises an alpha phase bronze alloy and is a mixed phase with at least one phase in a gamma phase, a delta phase and an epsilon bronze. Nb 3 S described
Precursor wire for n-compound superconductor.
【請求項5】 Cu−Sn基マトリックスの中央部がC
u−Sn基マトリックスのみから形成され、その外側に
多数のNb基フィラメントが分離して埋設された請求項
1ないし4のいずれか1項に記載のNb3Sn化合物超
電導体の前駆線材。
5. The central part of the Cu—Sn based matrix is C
It formed from only u-Sn based matrix, Nb 3 Sn compound superconductor precursor wire according to any one of to a large number of Nb-based filaments on the outside claims 1 embedded in isolation 4.
【請求項6】 Cu基マトリックスの中央部より外側に
多数のNb基フィラメントが分離して埋設された複合ビ
レットを形成する工程、 上記複合ビレットを押出し加工した後、上記Cu基マト
リックス中央部に孔を穿け、上記孔にSn基金属材を挿
入して複合体を形成する工程、 少なくとも1本の上記複合体を伸線加工を施す工程、 上記伸線加工の工程後、予備熱処理を施すことにより上
記複合体の上記Cu基マトリックスと上記Sn基金属材
とが拡散反応してCu−Sn基マトリックスを形成する
工程、および上記Cu−Sn基マトリックスのSnが上
記Nb基フィラメントの外周に拡散反応してNb基フィ
ラメント径の20%以下の厚さを有するNb−Sn基化
合物層を形成する工程を備えたNb3Sn化合物超電導
体の前駆線材の製造方法。
6. A step of forming a composite billet in which a number of Nb-based filaments are separated and buried outside a central portion of the Cu-based matrix. After extruding the composite billet, holes are formed in the central portion of the Cu-based matrix. Forming a composite by inserting a Sn-based metal material into the hole, performing a wire drawing process on at least one of the composites, and performing a preliminary heat treatment after the wire drawing process. A step of forming a Cu-Sn-based matrix by a diffusion reaction between the Cu-based matrix and the Sn-based metal material of the composite, and a diffusion reaction of Sn of the Cu-Sn-based matrix to the outer periphery of the Nb-based filament; Of a precursor wire for an Nb 3 Sn compound superconductor comprising a step of forming an Nb—Sn based compound layer having a thickness of 20% or less of the Nb based filament diameter Method.
【請求項7】 予備熱処理を施す工程は、500〜58
0℃の温度範囲で、60時間以内の保持時間である請求
項6記載のNb3Sn化合物超電導体の前駆線材の製造
方法。
7. The step of performing a preliminary heat treatment is performed in a range of 500 to 58.
In a temperature range of 0 ° C., 60 hours within the manufacturing method of the precursor wire of Nb 3 Sn compound superconductor according to claim 6, wherein the retention time.
【請求項8】 Cu基マトリックスの中央部より外側に
多数のNb基フィラメントが分離して埋設された複合ビ
レットを形成する工程、 上記複合ビレットを押出し加工した後、上記Cu基マト
リックスの中央部に孔を穿け、上記孔にSn基金属材を
挿入して複合体を形成する工程、 少なくとも1本の上記複合体を伸線加工を施す工程、 上記伸線加工の工程後、予備熱処理を施すことにより上
記複合体の上記Cu基マトリックスと上記Sn基金属材
とが拡散反応してCu−Sn基マトリックスを形成する
工程、および上記Cu−Sn基マトリックスのSnが上
記Nb基フィラメントの外周に拡散反応してNb基フィ
ラメント径の20%以下の厚さを有するNb−Sn基化
合物層を形成する工程を施してNb3Sn化合物超電導
体の前駆線材を形成する工程、 少なくとも1本の上記Nb3Sn化合物超電導体の前駆
線材を撚り線加工して撚り線導体を形成する工程、並び
に上記撚り線導体を最終熱処理によって上記Nb基フィ
ラメントの部分にNb3Sn化合物を形成する工程を備
えたNb3Sn化合物超電導導体の製造方法。
8. A step of forming a composite billet in which a large number of Nb-based filaments are separated and buried outside a central part of the Cu-based matrix, extruding the composite billet, and forming a composite billet at a central part of the Cu-based matrix. Forming a composite by drilling a hole and inserting a Sn-based metal material into the hole; performing wire drawing on at least one of the composites; performing a preliminary heat treatment after the wire drawing process Forming a Cu-Sn-based matrix by a diffusion reaction between the Cu-based matrix and the Sn-based metal material of the composite, and a diffusion reaction of Sn of the Cu-Sn-based matrix to the outer periphery of the Nb-based filament. form a precursor wire of performing a step of forming a Nb-Sn based compound layer Nb 3 Sn compound superconductor having 20% or less of the thickness of the Nb-based filament diameter and Forming a stranded conductor by twisting at least one precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor to form a stranded conductor; and applying a Nb 3 A method for producing an Nb 3 Sn compound superconductor comprising a step of forming a Sn compound.
【請求項9】 予備熱処理を施す工程は、500〜58
0℃の温度範囲で保持時間が60時間以内、最終熱処理
が600〜800℃の温度範囲で保持時間が30〜30
0時間である請求項8記載のNb3Sn化合物超電導導
体の製造方法。
9. The step of performing a preliminary heat treatment is performed in a range of 500 to 58.
The holding time is within 60 hours at a temperature range of 0 ° C, and the holding time is 30 to 30 at a temperature range of 600 to 800 ° C for the final heat treatment.
The method for producing an Nb 3 Sn compound superconductor according to claim 8, wherein the time is 0 hour.
【請求項10】 Cu基マトリックスの中央部より外側
に多数のNb基フィラメントが分離して埋設された複合
ビレットを形成する工程、 上記複合ビレットを押出し加工した後、上記Cu基マト
リックスの中央部に孔に穿け、上記孔にSn基金属材を
挿入して複合体を形成する工程、 少なくとも1本の上記複合体を伸線加工を施す工程、 上記伸線加工の工程後、予備熱処理を施すことにより上
記複合体の上記Cu基マトリックスと上記Sn基金属材
とが拡散反応してCu−Sn基マトリックスを形成する
工程、および上記Cu−Sn基マトリックスのSnが上
記Nb基フィラメントの外周に拡散反応してNb基フィ
ラメント径の20%以下の厚さを有するNb−Sn基化
合物層を形成する工程を施してNb3Sn化合物超電導
体の前駆線材を形成する工程、 少なくとも1本の上記Nb3Sn化合物超電導体の前駆
線材を撚り線加工して撚り線導体を形成し、この撚り線
導体を巻線してコイルを形成する工程、並びに上記コイ
ルを最終熱処理によって上記Nb基フィラメントの部分
に形成したNb3Sn化合物を形成する工程を備えたN
3Sn化合物超電導コイルの製造方法。
10. A step of forming a composite billet in which a large number of Nb-based filaments are separated and buried outside a central part of the Cu-based matrix, and extruding the composite billet, and then forming a composite billet at a central part of the Cu-based matrix. Drilling a hole, inserting a Sn-based metal material into the hole to form a composite, wire-drawing at least one of the composites, performing a preliminary heat treatment after the wire-drawing process Forming a Cu-Sn-based matrix by a diffusion reaction between the Cu-based matrix and the Sn-based metal material of the composite, and a diffusion reaction of Sn of the Cu-Sn-based matrix to the outer periphery of the Nb-based filament. the Nb 3 Sn compound superconductor precursor wire is subjected to a step of forming a Nb-Sn based compound layer with 20% or less of the thickness of the Nb-based filament diameter and Forming a stranded wire conductor by twisting at least one precursor wire of the Nb 3 Sn compound superconductor to form a stranded wire conductor, winding the stranded wire conductor to form a coil, and forming the coil. N comprising a step of forming an Nb 3 Sn compound formed on the Nb-based filament by the final heat treatment.
Method for producing b 3 Sn compound superconducting coil.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP2333793A1 (en) * 2009-12-09 2011-06-15 Bruker BioSpin AG Superconductors with improved mechanical strength
JP2013004242A (en) * 2011-06-14 2013-01-07 Furukawa Electric Co Ltd:The Method of manufacturing compound superconductive twisted wire
CN111398410A (en) * 2020-04-30 2020-07-10 中国科学院合肥物质科学研究院 Nondestructive testing method for CICC superconducting cable damage assessment

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