JPS5827602B2 - チヨウドウデンブザイノ セイゾウホウホウ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 本発明は超導電部材及びその製造方法に係る。

超導電部材とはその温度がその臨界温度以下に下がった
時に超導電性を示す様な部材を意味する。

この分野に於いて特に注目される物質は比較的高い臨界
温度及び比較的高い臨界磁界とを有する物質である。

その様な物質は一般式Ａ３Ｂを有するＡ１５結晶構造の
組成物であり、Ａはニオブあるいはバナジウムを含みモ
してＢはアルミニウム、カリウム、インジウム、シリコ
ン、ゲルマニウム及びすずのうちの１つあるいはそれ以
上の元素を含む。

英国特許第５２６２３／６９号明細書（特公昭５２−４
１６３５号公報参照）にはその様な超導電部材を製造す
る方法が記載されており、それは、全ての成分に対して
同時に適用される簡単な機械的形成操作に依り超導電部
材の所望の最終的な寸法及び型を形成することが出来、
工業化出来るものである。

特に、英国特許第５２６２３／６９号明細書（特公昭５
２−４１．６３５）の発明は超導電部材を製造する方法
を提供するものであり、そこに於いては本質的にアルミ
ニウム、ガリウム、インジウム、シリコン、ゲルマニウ
ム及びすすから成る族からの少くとも１つの元素とキャ
リヤ物質とから成る合金が形成され、この合金が本質的
にニオブあるいはバナジウムから成るベース物質と接触
されモしてニオブあるいはバナジウムのいずれかと上記
族からの１つの元素あるいは幾つかの元素との間の固体
状反応をして超導電組戒分を形成せしめる様に熱処理さ
れ、キャリヤ物質が熱処理下では実質的にベース物質と
反応しない様になっており、熱処理温度が反応中のいか
なる段階に於いても合金の溶解を避ける様に制御される
。

本発明はこの方法に依って製造された超導電部材の安定
化に関するものである。

安定化とは超導電部材内の“１磁束ジャンプ１１として
知られている磁束の急激な運動の望ましくない効果を防
止することあるいは又改善する事を意味する。

本発明は安定化の２つの方法を同一の超導電部材に組み
合わせる事に関するものであり、２つの方法とは夫々、
超導電物質が通常導通しているマトリクスに多数の細い
フィラメント型式で存在する”フィラメント安定化＋１
及び通常導通しているマトリクスの大きさが純金属の如
き高導電性の物質型態である“′動的安定化１′として
知られているものである。

英国特許第５２６２３／６９号明細書（特公昭５２−４
１６３５号公報参照）に記載されそして上記で述べられ
た方法は通常の物質のマトリクスに超導電体の数多くの
細いフィラメントを作るのに特に適している。

しかしながら、それに依って形成された通常の物質は合
金であって純金属ではない。

一般的に合金マトリクスが動的安定化として要求された
レベルの導電性（抵抗性は約１）８ｏｈｍａｎ）を有す
る様に、出発組成物と反応状態とを調節する事は出来な
い。

延性フィラメント超導電体、例えばニオブチタニウム合
金を用いれば、最適な臨界電流を得るのに必要な熱処理
温度（３００−４０００Ｇ）に於いては顕著な相互拡散
が生じないので、純銅マトリクスに埋められる超導電体
を作り出す事が可能である。

しかしながら上記方法に依って作られたＡ、１５超導電
体を用いれば、複合体物質からのＢ元素は銅に急激に拡
散される。

これはＡ−３Ｂの形成を遅らせ且つ複合体物質にカーケ
ンダル（Ｋｉｒｋｅｎｄａｌｌ ）の多孔質を作り出す
という欠点を有するが、その最も有害な影響は銅の抵抗
をり、Ｃ，安定化に対して許容し得ない様な高い値まで
上げる事である。

この拡散問題を解決する１つの方法は室温すなわち低温
度で行なう事の出来るある処理に依り、例えば電着に依
りＡ３Ｂ反応をした後で複合体物質に純金属（例えば銅
）を加える事である。

しかしながらこの電着は低温焼なましでは除去する事が
出来ない高抵抗を有する事が知られている。

多重フィラメント超導電体の数多くの積極的な使用目的
もあり、ワイヤは反応される物質に関して可能である以
上に鋭く曲げる事が要求される。

この様な場合には、銅あるいは他の純金属が不純物の拡
散を防ぐ事が出来れば、コイルが巻かれた後にその複合
体を反応せしめる事が可能である。

発明の概要 本発明は超導電部材を製造する方法を提起する事であり
、本質的にキャリヤ物質（ここではこう定義する）及び
少くとも１つの元素とから成る複合体物質が形成されそ
れがベース物質に接触して熱処理されると超導電組成物
を形成する様にキャリヤ物質と反応し、複合体物質、ベ
ース物質及び最終的に安定性をもたらす金属とが１体化
構造体に形成され、バリヤ物質（ここではこう定義する
）が上記金属に何らかの他の成分が拡散されるのを防ぐ
様に位置に存在して、上記１体化構造体がベース物質と
１つの元素又は幾つかの元素との間の固体状反応をして
超導電組成物を形成せしめる様に熱処理され、熱処理温
度が反応中のいかなる段階に於いてもベース物質と接触
する複合体物質の溶解を避ける様に制御される様な上記
方法を提起する事である。

本発明の別の見地に依れば超導電部材を製造する方法が
提起され、そこに於いては一般式Ａ３Ｂ（Ａは基体金属
であり、Ｂは基体金属Ａと合金化される時に上記超導電
体を形成する様な１つあるいはそれ以上の元素である）
を有するＡ１５結晶構造の超導電体が、金属Ａを１つあ
るいはそれ以上の元素Ｂを含むキャリヤ物質と接触させ
そして１つの元素あるいは幾つかの元素と金属Ａとの間
の固体状反応をして超導電組成物を形成せしめる様に金
属Ａ及びキャリヤ物質を熱処理する事に依って形成され
、安定化金属が使用中に超導電体を安定化するために設
けられ、バリヤ物質（ここではこう定義する）が安定化
金属とキャリヤ物質との間に配置されそしてそれらと接
触し、上記熱処理中に安定化金属に何らかの他の成分が
拡散されるのを防ぐ様になっている。

本発明の別の見地に依れば超導電部材を製造する方法が
提供され、本質的にアルミニウム、ガリウム、インジウ
ム、シリコン、ケルマニウム、金、白金、アンチモン、
ロジウム、ジルコニウム、パラジウム、オスミウム、ル
テニウム、コバルト、タリウム、鉛、ひ素ビスマス、イ
リジウム及びすすから成る族からの少くとも１つの元素
とキャリヤ物質（ここではこう定義する）から成る複合
体物質が形成され、この複合体物質が本質的にニオブか
ら成るベース物質と接触され、複合体物質、ベース物質
及び最終的に安定化をもたらす金属とが１体化構造体に
形成され、バリヤ物質（ここではこう定義する）が存在
して上記金属に伺らかの他の成分が拡散されるのを防ぐ
様に位置され、上記１体化構造体がニオブと上記族から
の１つの元素あるいは幾つかの元素との間の固体状反応
をして超導電組成物を形成させる様に熱処理され、熱処
理温度が反応中のいかなる段階に於いてもニオブと接触
する複合体物質の溶解を避ける様に制御される様になっ
ている。

本発明の別の見地に依れば超導電部材を製造する方法が
提起さへ本質的に、アルミニウム、ガリウム、インジウ
ム、シリコン、ケルマニウム、アンチモン、ひ素、べＩ
Ｊ ＩＪウム及びすずを含む族からの少なくとも１つの
元素とキャリヤ物質（ここではこう定義される）とから
成る複合体物質が形成され、この複合体物質が本質的に
バナジウムから成るベース物質と接触され、複合体物質
、ベース物質及び最終的に安定化をもたらす金属とが１
体化構造体に形成され、バリヤ物質（ここではこう定義
される）が上記金属に伺らかの他の成分が拡散されるの
を防ぐ様に位置に存在して、上記１体化構造体がバナジ
ウムと上記族からの１つの元素あるいは幾つかの元素と
の間の固体状反応をして超導電組成物を形成さしめる様
に熱処理され、熱処理温度が反応中のいかなる段階に於
いてもバナジウムと接触する複合体金属の溶解を避ける
様に制御される様になっている。

一般的にキャリヤ物質は、本質的に銅銀及び金を含む族
からの元素から成るが、キャリヤ物質を定める次の機能
的な条件に合致する様に選択する事が要求される。

（１） 熱処理下に於いてはベース物質と実質的に反
応してはならない。

（２）上記族の選択された１つの元素あるいは幾つかの
元素及びキャリヤ物質の１つの元素あるいは幾つかの元
素の濃度とを一緒に考慮し、反応処理中に生じる温度及
び元素濃度範囲下で形成される望ましくない組成物があ
ってはならない。

゛望ましくない組成物“とは超導電物質すなわち製造さ
れたマトリクスの超導電特性の形成を著しく妨げる様な
いかなる組成物をも指す。

本質的に、キャリヤ物質と上記族からの少くとも１つの
元素とから成る複合体物質の例としては、少量の１つあ
るいはそれ以上の他の合金化元素あるいはそこに存在す
る許容し得る不純物、添加物又は希釈物が入っていたり
いなかったりする、キャリヤ物質及び／もしくは１つの
元素あるいは幾つかの元素（最終的にはベース物質と固
体状態で反応され、超導電組成物を形成する。

）の利用を含む事を意図するという事が理解されよう。

その様な別の合金化元素、不純物、添加物あるいは希釈
物は本質的に、超導電組成物を形成する様にベース物質
と最終的に反応する上記元素とベース物質との間の反応
に許しがたい程度に影響を及ぼしてはならず且つ形成さ
れた超導電組成物の超導電特性に許しがたい程度の有害
な影響を生じてはならない。

同様にベース物質たる物は超導電組成物を形成する様に
ベース物質と最終的に反応する元素とベース物質との間
の反応に許し難い影響は与えない程度の許容範囲の不純
物、添加物あるいは希釈物が入っていたりいなかったり
するが、その様な物質を利用する事を含む。

複合体物質はキャリヤ物質の上記族の１つの元素あるい
は幾つかの元素の固溶体より成る事が好ましい。

超導電組成物を形成する様にベース物質と最終的に反応
される２つあるいはそれ以上の元素がキャリヤ物質の固
溶体に一緒に存在してもよい。

例えば、ｐｔ及びＡｕがキャリヤ物質に存在してもよく
、これはニオブ（ベース物質）と反応されると組成物Ｎ
ｂ ３（Ｐ ｊ□、３Ａ ｕ□、７ ）を形成する。

同様に、次の超導電組威物は複合体物質のキャリヤ物質
に適当な元素を与える事に依りベース物質であるニオブ
とで以って形成され、すなわちＮｂ５（Ａ ｔｏ、８Ｇ
ｅ□、２ ）及びＮｂ５（Ａｌｏ、、Ｓｂ８．１）とい
う様になる。

英国特許第５２６２３７６９号明細書（特公昭５２−４
１６３５号公報参照）に説明されている様に、ある状態
に於いては添加物が必要であるという事がいえる。

例えば、タンタルの２５重量パーセントまでをニオブに
含ませ、上記方法に依って形成された組成物の超導電特
性に重大な影響を及ぼす事なしにニオブの機械的な特性
を顕著に改良する事が出来る。

バリヤ物質は一般的に以下の条件に実質的に合致する様
な物質と定められる。

（１）このバリヤ物質はＢ元素に対して不浸透性でなく
てはならない。

それは又複合体物質への他の付加物、及びキャリヤ物質
が安定化に用いた純元素と異る場合にはキャリヤ物質に
対しても不浸透性でなくてはならない。

Ｂ元素及びこれに含まれた他の元素は好ましくはバリヤ
均質に不溶性でなくてはならない。

しかしながらこの条件は、形成熱処理中に元素が無視出
来る様な溶解性を示す場合には、すなわち元素が複合体
物質を再結晶させる中間焼きなましの様な伺らかの高熱
加工中、ＡをＡ３Ｂに変換するための反応焼きなまし中
、何らかの順序の焼きなまし中（例えば、Ａ３Ｂ層の逃
げ（ｈｅａｌ ）クラッキングに至る。

）あるいは又他の形成過程に於いても不浸透性である場
合には満足される。

（２）このバリヤ物質は、形成過程中にはたとえわずか
な量が溶かされたとしても純金属の抵抗性を上げる事に
なるので、安定化に用いる金属（一般的には純金属であ
る）には不溶性でなければならない。

（３）このバリヤ物質は、多重フィラメント複合体が形
成され得る様、複合体物質及び安定化に用いる純金属と
同様な機械的特性でなくてはならない。

１つの成分が他の成分より非常に堅かったりあるいは軟
かであったりする時には形成に於いて問題が生じる。

非常に堅い成分は変形されに＜＜、これに依って閉囲さ
れたＡフィラメントの変形も防がれる。

非常に軟かな成分は首が折れて引張り破壊を招く。

これらの幾つかの問題は複合体の注意深い設計に依って
最少にする事が出来る。

主たる必要性はもちろん形成中のバリヤ層のいかなる破
壊をも避ける事である。

幾つかの耐熱性金属、例えばＷあるいはＭｏは、バリヤ
物質として非常に適してはいるが室温では脆い。

非常に純粋なモリブデンを作る事が出来るが、それが適
当な市場相場で手に入る様になればバリヤ物質として用
いる事が出来る。

（４）このバリヤ物質は、純金属あるいは複合体物質の
成分を持った延性の組成物層を形成してはならない。

組成物はこわれやすく組成分のクラックがバリヤを通る
熱の流れを妨げるので理想的には、バリヤ層の夫々の界
面には組成物がない事が望ましい。

実際には、バリヤ層としてのこの条件及びその他の全て
の条件を満足するバリヤ物質は発見されそうにない。

しかしながら組成物層が薄くて、例えば円筒状のバリヤ
上にあるとすれば、クラックは放射状になり易く熱の流
れがはなはだしく妨害される様な事はない。

より厚い層であればこの放射パターンははっきりしなく
なり熱の流れはより影響を受ける。

従ってバリヤの反応速度はＡ３Ｂを形成するＡの反応速
度よりも非常にゆっくりでなくてはならない。

これを必要とする他の理由は、反応速度が速かったとす
れば非常に多くのＡ３Ｂが形成される前に複合体物質に
Ｂがなくなるからである。

（５）以下に述べる１つの構成を除けば、バリヤの界面
で形成されるいかなる組成物も高磁界超導電体であって
はならず、なぜならばＡ３Ｂの１つのフィラメントある
いは幾つかのフィラメントが高磁界超導電体の中空円筒
に依って完全に取り囲まれるからである。

この組成物の臨界磁界を越えるまでは、閉囲されたフィ
ラメントはその円筒に依ってシールドされそしてフィラ
メントの有効直径が円筒の直径となる。

この様な複合体超導電体から構成されそしてバリヤ層複
合体の臨界磁界以上で作動する装置に対しては（閉囲さ
れたフィラメントが独立で反応する時）、その臨界値に
至るまで磁界をかける時に不安定さが生ずる。

本発明に依る好ましい方法に於いてはバリヤ物質はタン
タルを含む。

本発明に依る別の方法に於いては、バリヤ物質はベース
物質と同じ物質、すなわち場合に依ってはニオブあるい
はバナジウムを含む。

マトリクス形態の１例に於いては、ニオブあるいはバナ
ジウムの１つあるいはそれ以上のフィラメントがバリヤ
物質に依って取り囲まれる複合体物質の円筒に埋められ
、バリヤ物質は次いで安定化に用いられる金属に埋めら
れるかあるいは又それと接触される。

上記で説明した様に形成及び反応後のこの様な形態では
、超導電フィラメントはニオブあるいはバナジウムバリ
ヤ層と複合体物質のＢ金属との反応で形成された中空円
筒状高磁界超導電体に依って取り囲まれる。

これは満足であるがニオブあるいはバナジウムのフィラ
メントを、安定化に用いる金属に埋められ且つ夫々のチ
ューブ内に合成体物質のコアを有する様なニオブあるい
はバナジウムの細かなチューブと置き換える事に依って
改良された形状が達成される。

本発明は上記のいずれかの方法に依って作られた時の超
導電物質を含む。

本発明を構成する特定の製造方法及び超導電物質の構造
を添付図面を参照とした１例に依って説明する。

英国特許第５２６２３／６９号明細書（特公昭５２−４
１６３５号公報参照）に記載された１例に於いて、銅−
すず青銅のビレットはニオブのロンドが挿入される複数
個の穴にドリル穴あけされる。

次いでこのビレットは複数個のニオブフィラメントを支
持する銅−すずマ） ＩＪクスを含む延張されたワイヤ
を形成するため引っ張られたりあるいは押し出されたり
する。

このワイヤは、特に、ニオブと接触している青銅が溶解
せずにすずの乏しい青銅マトリクス内にＮｂ ３Ｓｎフ
イラメントを形成する様にすすとニオブとの間で固体状
反応が行なわれる様に制御された状態下で熱処理される
。

この製造手順の一般形式は安定化の純金属が複合体物質
とベース物質にニオブあるいはバナジウム）と共に機械
的に処理されモしてバリヤ物質が純金属に何らかの他の
成分が拡散されるのを防ぐ様に合体される事を除いては
本発明の例となる。

広範囲の出発型態が使用されてもよくそれらの幾つかは
添付図面に示されている。

説明のためにここに選択されたこれらの形態は最適の超
導電特性を作り出すための最善のものではなくて複合体
物質と安定化に用いられる純金属との間のバリヤ物質の
種々の構成を略図的に単に図示したものである。

最適の形態は、使用される元素及び超導電部材が製造さ
れる特定の超導電体用途に依って選択されねばならない
。

一般的に、理想的な形態は、安定化の純金属が部材の長
さ全体に超導電組成物と密接な接触をしている様になる
という事である。

これを実現する事は実際には困難であるが第９図の様に
する等すなわち純金属が金属Ａのチューブ内部にあり且
つ青銅がチューブの外部にある様に変形する事に依って
理想に近ずける。

添付図面に於いて金属Ａにニオブあるいはバナジウム）
は１１で示される。

複合体物質（青銅）は１２で示される。

バリヤ物質は１３で示されそして安定化するための純金
属は１４で示される。

第１図及び第２図に於いては、青銅１２を含むバリヤ物
質１３の中空円筒及び１１で示された金属Ａのロッドは
、これらの図には示されない純金属のブロックに埋めら
れる様にされる。

バリヤ物質１３は、１つのフィラメント１１（第１図）
、フィラメントの群（第２図）あるいは複合体内の全フ
ィラメント（第３図）を取り囲んでいる。

これらの図に於いてはバリヤが丸い断面をした円筒チュ
ーブとして示されている。

変形が対称的である時にはそれは最もよい畿可学形状で
あり、バリヤ物質が最も経済的に使え、そしておそらく
は製造し易いであろう。

しかしながらバリヤの本質的な特質は、バリヤがワイヤ
の全長にわたって青銅１２を純金属１４から完全に分離
しなくてはならないという事である。

これらの複合体は色々な方法で製造される。

例えば、純金属、例えば銅の大きなブロックで出発する
時には物質が変形される時に全フィラメントを設ける様
に充分な穴があけられる。

これらの穴はバリヤ物質のチューブ、次いで青銅チュー
ブそして最後にロッドＡで満たされる（第４図参照）。

それとは別に、穴はバリヤ物質のチューブ、及び多くの
Ａ、フィラメントを含む様な（バリヤ層は持っても持た
なくてもよい）予め製造された青銅コアとで満たされて
もよい。

別の方法に於いては、それらの多重コアフィラメントの
幾つかがバリヤ物質のチューブ内に設置されてもよく、
おそらくは他の類似したチューブを持ったそのチューブ
は次いで、複合体が変形されて必要とされるフィラメン
トの厚さのワイヤを作る前に純金属のロッドすなわちワ
イヤと束ねられる（第６図参照）。

この複合体に於いては、青銅１２はバリヤチューブの内
側にあり、純金属１４はバリヤチューブの外側にある。

純金属がバリヤチューブの内側にあり、モしてＡのロッ
ドすなわちフィラメントを持った青銅が外側にあるとい
う様な逆の構成も可能である。

この構成に於いては、純金属がワイヤの中心でコアを形
成するか（第７図参照）あるいは又第８図の様に複合体
のどこかに分布してもよい。

これらの複合体は、青銅がバリヤの内側となる構成に対
して説明されたものと本質的に同じ手段に依って作られ
る。

純金属が内部にある事は常に最も軟かな成分であって室
温では困難である様な、複合体の一定の変形を為し得る
ので、それらは純金属が外部にある時よりもおそらく製
造し易い。

下記の表は、ニオブフィラメントと銅−すず青銅を用い
たＮｂ３Ｓｎの製造に使用するためのバリヤを選択する
事を考慮した、元素とそれに関連する特性とを例証した
ものである。

銅に対し低い溶解度（＜−０，１ａ／ ｏ）を有する元
素は一般的にすすも無視出来る量しか溶かさず、それに
反して、銅に対してわずかに大きな溶解度（０，１−１
，、Ｏａ／ ｏ ）を持った元素はそれ自体に相当な量
の（１７ａｌｏまでの）すすを溶かす事が出来る。

バリヤ元素の選択は銅に於ける０、 １ａ１０ の溶解
度より低い元素に限定される。

タンタル及びニオブ元素のみがすぐれた機械特性を有し
そして合理性に富む様に思われる。

試験用の複合体は、タンクルバリヤが複合体に合体され
、それに依ってニオブフィラメントを含む青銅から銅を
分離し且つ銅に青銅の成分が拡散されるのを防ぐという
事を示した。

Ｎ ｂ ｓ Ｓ ｎを形成する様に反応した後には、銅
あるいはタンクルバリヤに於いてすすは検出されない。

金属間相の層がタンタルの界面に発見された。この青銅
に対し、その層を分析したらＴ ａ ３Ｓ ｎではなく
３元紹成物５８．７ ａ１０タンタル３４．３ ａ／。

銅、及び７．０ ａｌｏＳｎである事がわかった。

この層はフィラメントの回りのＮｂ３Ｓｎ層の約１０分
の１の厚みがあるにすぎない。

銅タンタル界面には組成物はほとんど形成されないが広
面域の分析がＣｕ２Ｔａに近い組成を有する事を示した
。

更なる実験に於いては、形成中に７．５ミクロン厚みま
でに線引きされたタンタル層を用いて、上記方法に依っ
て超導電ケーブルが作られたが、いせんとしてバリヤと
しての連続した充分な機能は残っている。

銅、青銅及び３ミクロンフィラメントのニオブに６原子
パーセントのすずを使用すると、６５０℃６０時間の固
定状態反応に依ってＮ ｂ ３ Ｓ ｎの非常に満足な
形成が達せられた。

更に低い温度を用いようとしてもよい。

超導電組成物を形成するための熱処理を行なう前に上記
方法で形成されたワイヤをケーブルにしたり且つ又コイ
ル構成になる様に巻く事さえ出来る様にする事が特に好
ましい。

これは、熱処理をする前にアルミナの如き耐熱性の絶縁
層でワイヤを絶縁する事に依って達し得る。

もちろん、超導電組成物の形成を開始するのにワイヤの
加熱すらせずに均一の付着が達せられるという事は重要
な事である。

実際にはこれは英国特許第１，２５２，２５４号明細書
に述べられた技術を使用したグロー放電付着に依って達
成する事が出来る。

Ａ３Ｂ超導電組成物のＡ成分が耐熱性金属であるので、
青銅と純金属との間にもすぐれた拡散バリヤが出来易い
。

フィラメントが非常に大きな直径の超導電円管に依って
完全に取り囲まれそれに依って超導電体を多数の細いフ
ィラメントに分割した利点がバリヤの臨界磁界を越える
まではほとんど失われてしまうので、上記した様に、青
銅の成分とで高磁界超導電組成物を形成するバリヤが多
重フィラメント超導電体内にあるのは好ましくない。

Ａ金属バリヤの場合もそれと同じである。この場合には
バリヤ組成物の臨界磁界はもちろ／！ＬＡ３Ｂフィラメ
ントの臨界磁界と同一である。

反応がバリヤ界面及びフィラメントに於いて生じ得るの
で、所与の反応時間でより多くのＡ３Ｂが作られる。

１つのＡフィラメントを含む青銅の夫々のプラグの囲り
にＡの別々のバリヤを含んだ複合体が充分に変形された
とすれば、反応でバリヤに形成されたＡ３Ｂのチューブ
は必要限度の安定性をもたらす様に充分に小さく作られ
得るが、Ａ３Ｂ組成物の量は同じ直径のＡ３Ｂフィラメ
ントの量より少ない。

Ａのロンドすなわちフィラメントはこの超導電体の重要
なものでなく、それらが省略されればより簡単な多重フ
ィラメント超導電体が出来る。

これに関しては、青銅コアと整列され最終的な超導電体
に要求される出来るだけ多くのＡのチューブが純金属の
ブロックに埋められ、熱間あるいは冷間製造技術に依っ
て変形されて必要な細さのＡの細いチューブを作り出す
。

全組立体は次いで成る反応温度で適当な時間加熱され、
Ａのチューブと青銅のＢ元素との反応に依ってＡ３Ｂの
環を作り出す。

出発物質は第９図及び第１０図に略図的に示されている
。

種々の部材の正確な寸法、型及び構成は製造条件及び超
導電体対純金属の比である様なパラメータとに適合する
様に変える事が出来る。

この要点は、変形が行なわれた後の最終的な生産物に於
いて青銅を含む細いチューブが純金属マトリクス内に存
在し、固体状態反応で反応が起こり、そして反応が行な
われた後にはＢでないすなわち青銅以外の成分が純金属
に拡散されるという事である。

固体状態反応は一般的に液体から考えられ得る温度より
低い温度でＡ３Ｂ相を形成させ且つその低温で形成され
たＡ３Ｂの特性が高温で形成されたＡ３Ｂの特性よりす
ぐれているので処理としては固体状態反応が重要である
。

反応の終りに於いて青銅にすすが残されておらず、（す
なわち純銅であり）、多孔質が作られず、そしてＮ ｂ
ｓ Ｓ ｎ及びＣｕの密度が８，９２及び８９６ｇ
ｍ／ｃｃであると仮定すれば、その時はＮ ｂ ３ Ｓ
ｎとａ−Ｃｕ固溶体から得られるＣｕとの和に対する
Ｎｂ ３ Ｓ ｎの最大比（体積比）は７９８９Ｃで０
、３４４．５８６℃で０．３８７となる。

これらを同じＮ ｂ ３Ｓ ｎの体積のＮ ｂ ３ Ｓ
ｎフィラメントと比較すると、フィラメント半径に対
するチューブの比（半径比）は夫々１．７０４及び１．
６０８となる。

反応の終りに於いては少量のすず（〜ｙ３ａ１０ ）が
銅に残るであろうから、チューブに形成されたＮ ｂ
ｓ Ｓ ｎの量はわずかに冬目に見積もられである。

すすの富んだ相からａ−Ｃｕへ拡散されるすすに依って
Ｎ ｂ ３Ｓ ｎの形成が維持されるのでこのすすの富
んだ相が青銅中に存在する場合には高いＮｂ ｓ Ｓ
ｎ含有量の反応されたチューブが得られる。

金属間柱の堅くて、すなわちもろい性質が形成を困難に
させるのでその様な青銅は用いられない。

その困難さは青銅に例えばコア１５（第１１図及び１２
図）の様なすすの１つの蓄積体あるいは幾つかの蓄積体
を合体する事に依って解消する事が出来る。

焼きなましの際にはすすをａ−Ｃｕに直接溶かす事が出
来、すなわち金属間柱が形成され、次いで長時間焼きな
ましを行なうとすずを全く失う事になる。

反応温度に於いては固体状過程に依ってＮ ｂ ｓ Ｓ
ｎのみが形成され、一方液体がニオブに接触する様に
なった場合にはＮ ｂ ３ Ｓ ｎに先立ってＮｂ６
ＳｎｓあるいはＮ ｂ Ｓ ｎ ２が形成されるので要
点はニオブチューブにａ−Ｃｕ層を接近しておく事であ
る。

このすすの富んだ形はもちろん、試験体の変形の全てが
中間の熱処理なく行える場合にのみ可能性がある。

すすの富む程度は反応温度に基く。

全ての銅あるいは青銅を溶かす様な充分なすすが存在し
ているとすれば、加熱中に非常に多くのすすがＮ ｂ
３ Ｓ ｎを形成する様に反応されない限り固体状態反
応は起り得ない。

従って銅の最も富んだ液体の組成がその温度に於けるす
すの豊富度の上限値を与える。

これらの組成は表Ｈに示される。

青銅コアをＢ金属の蓄積体で富ませるこの方法は、Ｂが
これを取り巻いている青銅と共に変形される様にしてい
かなる青銅系にも用いる事が出来る。

この１１チユーブ１′方法はチューブ内部にＡのロンド
すなわちフィラメントを何ら持たない場合として上記で
説明されて来たが、それらがあってもさしつかえない。

事実、青銅との界面がより多く存在するであろうから、
それらが存在する時にはＡ３Ｂ反応は非常に迅速に完了
する。

耐熱性金属及び純金属の両方に対して不浸透性である金
属バリヤがそれらの間に設置されさえすれば、耐熱性全
属人が安定性の純金属に溶ける場合、例えばバナジウム
が銅に溶ける様な場合にもこのチューブ技術を用いる事
が出来る。

純金属のマトリクスに埋められる全属人の多数のチュー
ブに対してチューブ技術が説明されて来たが、この方法
は青銅で満たされたＡの個々のチューブあるいはその様
なチューブの群を純金属のロンドすなわちワイヤと共に
束ね得る様に変形する事が出来る。

それに依って形成された組立体は次いで変形過程に依っ
て最終的な寸法に形成されそしてＡ３Ｂを形成する様に
反応される。

それらのチューブを束ねそして変形するための技術は青
銅のフィラメントを組合わせる技術に類似している。

超導電体の全体あるいは１部分に使用するための別の変
形は、純金属マトリクスを省きそして耐熱全属人のブロ
ックに直接青銅用の穴を形成する米米事である。

更に別の変形は全属人のチューブ内に安定化するための
純金属を設けることである。

その様なチューブの束は青銅のブロックに埋められ、次
いで変形に依って最終的な寸法に形成されそしてＡ元素
とＢ元素とが一緒に反応してＡ３Ｂを形成する様に熱処
理される。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第４図及び第６図ないし第８図は種々のマ
トリクス形状の横方向断面略図、第５図は第４図の５−
５線に沿って切り取られた断面図、第９図及び第１１図
は更に別の形状の横方向断面略図であり、バリヤ層がＡ
金属自体で形成される図、及び第１０図及び第１２図は
第９図及び第１１図の夫々１０−１０線及び１２−１２
線に沿って切り取られた断面図である。 １１・・・・・・金属Ａ１１２・・・・・・複合体物質
、１３・・・・・・バリヤ、１４・・・・・・純金属、
１５・・・・・・コア。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ニオブもしくはバナジウムから本質的に成るベース
   物質と接触しそして熱処理されるとベース物質と反応し
   て超導電組成物を形成する少なくとも一つの成分物質と
   キャリヤ物質とから本質的に成る複合物質を形成し、こ
   の複合物質とベース物質と安定性を与える金属とを一緒
   にして単一構造体とし、この単一構造体を加熱してベー
   ス物質と前記の成分物質との間に回前状態をつくって超
   導電組成物を形成し、反応中いずれの段階でもベース物
   質と接触している複合物質の溶融を回避するよう熱処理
   を制御している超導電部材の製造法において、クンタル
   もしくはモリブデンから本質的に成るバリヤ物質１３を
   使用して前記の金属１４内への他の構成物質の拡散を阻
   止していることを特徴とした超導電部材の製造法。 ２ ニオブもしくはバナジウムから本質的に成るベース
   物質、キャリヤ物質、ベース物質と少なくとも部分的に
   結合して超導電組成物のフィラメントをつくる少なくと
   も１つの成分物質、安定性を与える金属を含む単一マト
   リックス構造の超導電部材において前記の金属１４内へ
   の他の構成物質の拡散を阻止するタンタルもしくはモリ
   ブデンから成るバリヤ１３を含むことを特徴とする超導
   電部材。 ３ アルミニウム、ガリウム、インジウム、シリコン、
   ゲルマニウム、すずから成る群から選択した少なくとも
   一つの成分物質とキャリヤ物質とから本質的に成る合金
   の内部コアとニオブの外部管状さやとから成る捧を純銅
   ブロックの孔に挿入し、このブロックを機械的に加工し
   てブロックを線にそして捧を線内に埋められたフィラメ
   ントにしそしてその線を熱処理し、前記の合金コア内の
   空間に前記の群から選択した成分物質又はそれらの物質
   の成分混合物が充填されていて、これらの充填物質は合
   金の分散もしくは固溶態成分としてキャリヤ内に存在す
   る成分物質もしくはそれらの成分混合物と同じであり、
   それによってその充填空間はそれらの物質の貯蔵所とな
   り、この貯蔵所はベース物質との間に挿入された合金に
   よりベース物質と接触しないようになっており、前記の
   熱処理・はニオブと接触している合金内でニオブと前記
   の群からの成分物質との間で固態反応を生じさせ、前記
   の貯蔵所内の前記の群からの成分物質がこの熱処理中に
   合金内へ拡散してそれにより固態反応の結果として合金
   内の成分物質又はそれの成分混合物の減損を補充し、モ
   してニオブと接触して合金内に固溶態の形で又は分散し
   ている成分物質又はそれの成分混合物の十分な供給源と
   なって十分に厚い層の超導電組成物Ｎｂ５Ｂ（Ｂは前記
   の成分物質又はそれの成分混合物）を形成し、ニオブと
   Ｂ物質の厚みと濃度とは、Ｎｂ５Ｂの超導電体がニオブ
   のさやを貫通しないようなものであって、そして反応中
   いずれの段階においてもニオブと接触している合金の溶
   融を回避するよう熱処理温度を制御するようにしたこと
   を特徴とする超導電部材の製造方法。