JPS6014818B2 - Ｖ↓３Ｇａ繊維分散型化合物超電導線材の製造法 - Google Patents
Ｖ↓３Ｇａ繊維分散型化合物超電導線材の製造法Info
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- JPS6014818B2 JPS6014818B2 JP56006291A JP629181A JPS6014818B2 JP S6014818 B2 JPS6014818 B2 JP S6014818B2 JP 56006291 A JP56006291 A JP 56006291A JP 629181 A JP629181 A JP 629181A JP S6014818 B2 JPS6014818 B2 JP S6014818B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は化合物超電導線村の製造法、更に詳しくはＶ３
０ａ繊維分散型化合物超電導線材の製造法に関する。
０ａ繊維分散型化合物超電導線材の製造法に関する。
超電導線材を用いると、電力消費ないこ大電流を流すこ
とができ、しかも強磁界まで超電導状態が保たれること
から強磁界発生用電磁石の巻線村としての利用が進めら
れている。
とができ、しかも強磁界まで超電導状態が保たれること
から強磁界発生用電磁石の巻線村としての利用が進めら
れている。
現在、このような用途に最も多量に使用されている線材
としては、Ｎｂ一Ｔｉ系の合金線材であるが、該合金線
材では発生磁界の限度が８５０００ガウス（８．５テス
ラ：８．５Ｔ）であり、これ以上の強磁界を必要とする
場合には、臨界磁界の高い化合物系超電導体を用いる必
要がある。
としては、Ｎｂ一Ｔｉ系の合金線材であるが、該合金線
材では発生磁界の限度が８５０００ガウス（８．５テス
ラ：８．５Ｔ）であり、これ以上の強磁界を必要とする
場合には、臨界磁界の高い化合物系超電導体を用いる必
要がある。
しかし、化合物系超電導体は化合物特有の可塑性に欠け
る点が実用化に際しての大きな障害になっていたが、近
年表面拡散法および複合加工法などの拡散を利用した方
法の技術が開発され、ＮＱＳｎ（臨界温度Ｔｃ＝約１郷
、臨界磁界ＨＣ２＝約２１Ｔ）、Ｖ３Ｇａ（Ｔｃ＝約１
球、Ｈｃ２＝約２の）の化合物超電導線材が相次いで実
用化されるに至った。
る点が実用化に際しての大きな障害になっていたが、近
年表面拡散法および複合加工法などの拡散を利用した方
法の技術が開発され、ＮＱＳｎ（臨界温度Ｔｃ＝約１郷
、臨界磁界ＨＣ２＝約２１Ｔ）、Ｖ３Ｇａ（Ｔｃ＝約１
球、Ｈｃ２＝約２の）の化合物超電導線材が相次いで実
用化されるに至った。
このうち複合加工法は、例えばバナジウムとＣｕ−Ｇａ
合金とを密着させ、線状またはテープ状に加工した後熱
処理することによって、Ｃｕ−Ｇａ中のガリウムを選択
的にバナジウムと反応させて、バナジウムとＣｕ−Ｇａ
合金との境界面にＶ３０ａ化合物層を生成させる固体拡
散性の一種の方法である。
合金とを密着させ、線状またはテープ状に加工した後熱
処理することによって、Ｃｕ−Ｇａ中のガリウムを選択
的にバナジウムと反応させて、バナジウムとＣｕ−Ｇａ
合金との境界面にＶ３０ａ化合物層を生成させる固体拡
散性の一種の方法である。
従ってこの方法により、Ｃｕ−Ｇａ合金マトリックス中
に多数のバナジウム嫁を埋め込んだ複合体に加工した後
、熱処理することによって、磁界変化に対して安定なＶ
３Ｇａの化合物極細多芯線の製造が初めて可能となった
。しかし、この複合加工法では最初に複合体を作る複雑
な作業を必要とし、また鋼基合金は加工中著しく加工硬
化するため、４０〜５０％の断面縮小率毎に中間競鈍を
必要とし、実用的な最尺線材を作る際にはその回数は極
めて多いものとなる欠点がある。一方最近、この複合加
工法に代る化合物超電導線材の新しい製造法として、イ
ン・サィチュー法が開発された。
に多数のバナジウム嫁を埋め込んだ複合体に加工した後
、熱処理することによって、磁界変化に対して安定なＶ
３Ｇａの化合物極細多芯線の製造が初めて可能となった
。しかし、この複合加工法では最初に複合体を作る複雑
な作業を必要とし、また鋼基合金は加工中著しく加工硬
化するため、４０〜５０％の断面縮小率毎に中間競鈍を
必要とし、実用的な最尺線材を作る際にはその回数は極
めて多いものとなる欠点がある。一方最近、この複合加
工法に代る化合物超電導線材の新しい製造法として、イ
ン・サィチュー法が開発された。
このィン・サィチュ一法は最初にＣｕとＶを原料として
アーク溶解、高周波溶解などによりＣｕ−Ｖ二元合金を
溶製し、銅マトリックス内にバナジウムのデンドラィト
粒子が一様に分散したィンゴットを作る。この合金は加
工性に優れ、中間焼鈍を全く必要とせずに任意の径の紬
線に加工することができ、この加工によりバナジウム粒
子は大きな変形を受けて細長い繊維状となって線材中に
分散する。この線材表面にガリウムを電気メッキ、溶融
メッキなどによって付着させて熱処理すると、ガリウム
が内部に拡散しながらバナジウム繊維と反応して、Ｖ８
Ｇａの極細不連続繊維を多数含むイン・サイチュー型超
電導線材が作製される。このィン・サイチュー法は、複
合加工法におけるようなバナジウム芯を複合一体化して
中間焼錨を繰返しながら加工する複雑な工程を簡略化で
き、化合物の極細繊維を含んだ線材を金相学的な手段で
簡単に、しかも大量生産が容易である利点がある。しか
も繊維の径が細く、間隔も狭いため、繊維自体が強化の
役目を果たし強度が高いと共に、曲げや引張りなどの歪
に対しても臨界電流ｌｃなどの超電導特性の劣化が少〈
なる。また化合物超電導線材では、ｌｃ劣化の開始歪ご
ｄが約１％以上であることを実用上の目標としているが
、この条件を十分満足するなどの利点がある。しかしな
がら、従来のイン・サイチュー法においては、線材内の
繊維が極めて扇平なりボン状の形状を有するため、これ
らが拡散の障壁となってガリウムを線材内部まで浸透さ
せることが困難であると言う難点があった。
アーク溶解、高周波溶解などによりＣｕ−Ｖ二元合金を
溶製し、銅マトリックス内にバナジウムのデンドラィト
粒子が一様に分散したィンゴットを作る。この合金は加
工性に優れ、中間焼鈍を全く必要とせずに任意の径の紬
線に加工することができ、この加工によりバナジウム粒
子は大きな変形を受けて細長い繊維状となって線材中に
分散する。この線材表面にガリウムを電気メッキ、溶融
メッキなどによって付着させて熱処理すると、ガリウム
が内部に拡散しながらバナジウム繊維と反応して、Ｖ８
Ｇａの極細不連続繊維を多数含むイン・サイチュー型超
電導線材が作製される。このィン・サイチュー法は、複
合加工法におけるようなバナジウム芯を複合一体化して
中間焼錨を繰返しながら加工する複雑な工程を簡略化で
き、化合物の極細繊維を含んだ線材を金相学的な手段で
簡単に、しかも大量生産が容易である利点がある。しか
も繊維の径が細く、間隔も狭いため、繊維自体が強化の
役目を果たし強度が高いと共に、曲げや引張りなどの歪
に対しても臨界電流ｌｃなどの超電導特性の劣化が少〈
なる。また化合物超電導線材では、ｌｃ劣化の開始歪ご
ｄが約１％以上であることを実用上の目標としているが
、この条件を十分満足するなどの利点がある。しかしな
がら、従来のイン・サイチュー法においては、線材内の
繊維が極めて扇平なりボン状の形状を有するため、これ
らが拡散の障壁となってガリウムを線材内部まで浸透さ
せることが困難であると言う難点があった。
すなわち、最初のィンゴットに含まれるデンドラィト粒
子は個々が単結晶であるため、こり系の制約から、加工
中各結晶粒の方位によって決まる特定方向に変形を受け
、次第にその形が鼠平になり、リボン状の繊維となる。
リボンの中および厚みは加工度に依存するが、一般的な
０．３〜０．５側蓬の線材で、厚みが数百〜数千オング
ストローム（Ａ）、中が数ミクロン（ムの）程度になる
。このようなりポン状繊維は極めて密に間隔が狭く分布
し、しかも互にからみ合うようになっているため、ガリ
ウムの原子を外部から中０部まで拡散させる場合、その
拡散経路は極めて長くなる。従って長時間熱処理しても
均一なガリウムの濃度分布が得られない欠点があった。
その結果、綾材の外周付近はガリウムに富む脆い相が形
成されて線材の曲げ特性を劣化させ、また線材の中心付
近はガリウムが到達しないため、超電導化合物相が形成
されず糠材全体の臨界電流密度を低下させていた。これ
らの点がィン・サィチュー法で製造される繊維分散型超
電導線材の実用化を阻む問題点となっていた。本発明は
従来のＶ３０ａ繊維分散型化合物線村について前記欠点
のないものの製造法を提供するにある。
子は個々が単結晶であるため、こり系の制約から、加工
中各結晶粒の方位によって決まる特定方向に変形を受け
、次第にその形が鼠平になり、リボン状の繊維となる。
リボンの中および厚みは加工度に依存するが、一般的な
０．３〜０．５側蓬の線材で、厚みが数百〜数千オング
ストローム（Ａ）、中が数ミクロン（ムの）程度になる
。このようなりポン状繊維は極めて密に間隔が狭く分布
し、しかも互にからみ合うようになっているため、ガリ
ウムの原子を外部から中０部まで拡散させる場合、その
拡散経路は極めて長くなる。従って長時間熱処理しても
均一なガリウムの濃度分布が得られない欠点があった。
その結果、綾材の外周付近はガリウムに富む脆い相が形
成されて線材の曲げ特性を劣化させ、また線材の中心付
近はガリウムが到達しないため、超電導化合物相が形成
されず糠材全体の臨界電流密度を低下させていた。これ
らの点がィン・サィチュー法で製造される繊維分散型超
電導線材の実用化を阻む問題点となっていた。本発明は
従来のＶ３０ａ繊維分散型化合物線村について前記欠点
のないものの製造法を提供するにある。
すなわち、従来のＶ３０ａィン・サィチュー法において
は、Ｃｕ−Ｖ合金を加工後、直ちにガリウムを付着させ
て拡散熱処理したのに対し、本発明においてはガリウム
を付着させる前に一端予備熱処理を施すことを特徴とす
るものである。この予備熱処理は加工によって生じた偏
平な断面形状の繊維を界面エネルギーのより低い円形に
近い断面形状の繊維に変化させることを目的として行う
ものである。このような円柱状繊維の場合は、リボン状
繊維の場合程繊維間の間隔が狭くなく、また拡散経路も
極めて短かくなる。従って、このような予備熱処理を施
すことにより、その後のガリウムの拡散が容易となる効
果がある。また、この予備熱処理は前記のような繊維の
形状の変化と共に繊維のサイズおよび分布を均一にする
効果もある。必要な繊維の形状変化を得るための予備熱
処理条件は、バナジウム原子の自己拡散係数およびリボ
ン状繊維のサイズなどによって決まる。
は、Ｃｕ−Ｖ合金を加工後、直ちにガリウムを付着させ
て拡散熱処理したのに対し、本発明においてはガリウム
を付着させる前に一端予備熱処理を施すことを特徴とす
るものである。この予備熱処理は加工によって生じた偏
平な断面形状の繊維を界面エネルギーのより低い円形に
近い断面形状の繊維に変化させることを目的として行う
ものである。このような円柱状繊維の場合は、リボン状
繊維の場合程繊維間の間隔が狭くなく、また拡散経路も
極めて短かくなる。従って、このような予備熱処理を施
すことにより、その後のガリウムの拡散が容易となる効
果がある。また、この予備熱処理は前記のような繊維の
形状の変化と共に繊維のサイズおよび分布を均一にする
効果もある。必要な繊維の形状変化を得るための予備熱
処理条件は、バナジウム原子の自己拡散係数およびリボ
ン状繊維のサイズなどによって決まる。
繊維のサイズが小さい程低温で変化が生ずる。しかし、
一般的に言って、有効な繊維の形状変化を得るためには
、３００００以上で１分間以上行う必要がある。また予
備熱処理温度が１０００ｏ○で１畑時間を超えると、銅
の融点に近くなるため溶着や銅原子が繊維に固溶するな
どの不都合が生じて最終的な糠材の超電導および機械的
特性の劣化を招く。予備熱処理後の繊維は多結晶体によ
って構成されているため、その後更に加工を加えても前
記のような繊維の虎平化は起り難くなっている。
一般的に言って、有効な繊維の形状変化を得るためには
、３００００以上で１分間以上行う必要がある。また予
備熱処理温度が１０００ｏ○で１畑時間を超えると、銅
の融点に近くなるため溶着や銅原子が繊維に固溶するな
どの不都合が生じて最終的な糠材の超電導および機械的
特性の劣化を招く。予備熱処理後の繊維は多結晶体によ
って構成されているため、その後更に加工を加えても前
記のような繊維の虎平化は起り難くなっている。
そのため予備熱処理後更に加工を加えて転位などの格子
欠陥を導入することにより生成するＶ３Ｇａ結晶粒を微
細化し、臨界電流密度Ｊｃを増大させることができる。
なお、本発明の方法において使用するＣｕ−Ｖ合金は、
Ｍｇ、ＡＩなどの元素を結晶粒微細化材として徴量含有
させたものでもよい。本発明の方法によると‘１｝ 加
工性の良いＣｕ−Ｖ二元合金を直接溶解加工するので、
極めて容易にＶの極細繊維を含む複合体を形成し得られ
る。
欠陥を導入することにより生成するＶ３Ｇａ結晶粒を微
細化し、臨界電流密度Ｊｃを増大させることができる。
なお、本発明の方法において使用するＣｕ−Ｖ合金は、
Ｍｇ、ＡＩなどの元素を結晶粒微細化材として徴量含有
させたものでもよい。本発明の方法によると‘１｝ 加
工性の良いＣｕ−Ｖ二元合金を直接溶解加工するので、
極めて容易にＶの極細繊維を含む複合体を形成し得られ
る。
■ 加工後予備熱処理を施すことによって、含有繊維の
形状を加工直後のリボン状から円柱状に変化させると共
に一様な繊維分布となすため、その後のガリウムの拡散
が容易かつ均一に行い得られる。
形状を加工直後のリボン状から円柱状に変化させると共
に一様な繊維分布となすため、その後のガリウムの拡散
が容易かつ均一に行い得られる。
それにより化合物の形成が促進し得られ、且つ均一組成
となり、超電導および機械的特性の優れたものとなる。
■ 予備加熱後、加工することができ、この加工を加え
て転位などの格子欠陥を導入することにより生成するＶ
３Ｇａ結晶粒を微細化し、臨界電流密度Ｊｃを増大させ
ることができる。
となり、超電導および機械的特性の優れたものとなる。
■ 予備加熱後、加工することができ、この加工を加え
て転位などの格子欠陥を導入することにより生成するＶ
３Ｇａ結晶粒を微細化し、臨界電流密度Ｊｃを増大させ
ることができる。
【４｝ 従来の複合加工法に比べて製造コストが安い。
以上のように、従来法では得られなかった優れた効果を
有する。実施例 １ Ｃｕ−３５原子％Ｖ合金約３０夕をアーク溶解にて溶製
後、溝ロール、線引きなどにより外径０．３肌？の線に
加工した。
有する。実施例 １ Ｃｕ−３５原子％Ｖ合金約３０夕をアーク溶解にて溶製
後、溝ロール、線引きなどにより外径０．３肌？の線に
加工した。
加工直後は第１図イに示したようにバナジウム繊維はリ
ボン状であって、その厚みは０．１一肌、中は１〜３れ
凧である。これを７５０午０で１時間熱処理すると第１
図口のように円形に近い断面を有する繊維に変化した。
第１図イ，口の各誌料に、ガリウムを含めた総量に対し
て約１８原子％となるようにガリウムを塗付し、その後
の熱処理による拡散状況を調べた結果、例えば５００ｏ
ｏで１０餌時間熱処理した場合、第２図のＸ線マイクロ
アナライザー線分析結果に示したように口の試料でガリ
ウムの線材中心部への拡散が促進され、イの試料よりも
均一なガリウム濃度分布が得られた。その結果、線材全
断面当りの臨界電流密度Ｊｃが７×１びＡ／鮒から１．
２×１『Ａ／の（１虹、４．雛）の極めて大きい値に上
昇し、また曲げ応力によるＪｃ劣化開始歪ごｄが０．６
％から１．０％まで向上するなどの改善が得られ、実用
性の高い化合物超電導線材が作製できた。実施例 ２ 実施例１の線材について、７５０ｑＣで１時間予備熱処
理した第１図口の外蓬０．３肋？の試料を、さらに０．
２肋？まで加工した後、ガリウムを含めた総量に対して
約１８原子％となるようにガリウムを塗付して５００℃
で１０餌時間の熱処理をおこなった。
ボン状であって、その厚みは０．１一肌、中は１〜３れ
凧である。これを７５０午０で１時間熱処理すると第１
図口のように円形に近い断面を有する繊維に変化した。
第１図イ，口の各誌料に、ガリウムを含めた総量に対し
て約１８原子％となるようにガリウムを塗付し、その後
の熱処理による拡散状況を調べた結果、例えば５００ｏ
ｏで１０餌時間熱処理した場合、第２図のＸ線マイクロ
アナライザー線分析結果に示したように口の試料でガリ
ウムの線材中心部への拡散が促進され、イの試料よりも
均一なガリウム濃度分布が得られた。その結果、線材全
断面当りの臨界電流密度Ｊｃが７×１びＡ／鮒から１．
２×１『Ａ／の（１虹、４．雛）の極めて大きい値に上
昇し、また曲げ応力によるＪｃ劣化開始歪ごｄが０．６
％から１．０％まで向上するなどの改善が得られ、実用
性の高い化合物超電導線材が作製できた。実施例 ２ 実施例１の線材について、７５０ｑＣで１時間予備熱処
理した第１図口の外蓬０．３肋？の試料を、さらに０．
２肋？まで加工した後、ガリウムを含めた総量に対して
約１８原子％となるようにガリウムを塗付して５００℃
で１０餌時間の熱処理をおこなった。
その結果１虹、４．がで１．７×１びＡ′地のＪＣ値が
得られ、予備熱処理後の加工を加えない実施例１よりも
さらに特性の改善が得られた。
得られ、予備熱処理後の加工を加えない実施例１よりも
さらに特性の改善が得られた。
第１図はＣｕ−３５原子％Ｖ合金線の加工直後イと予備
熱処理後口の走査電顕写真、第２図は第１図イ，口の各
試料にガリウムを塗付して拡散熱処理した後のＸ線マイ
クロアナライザー線分折図。 第１図第２図
熱処理後口の走査電顕写真、第２図は第１図イ，口の各
試料にガリウムを塗付して拡散熱処理した後のＸ線マイ
クロアナライザー線分折図。 第１図第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ Ｃｕ−Ｖを主成分とする合金を線状あるいはテープ
状に加工した後、該加工物を３００〜１０００℃で予備
熱処理し、その表面にＧａを付着させて拡散熱処理する
ことを特徴とするＶ＿３Ｇａ繊維分散型化合物超電導線
材の製造法。 ２ Ｃｕ−Ｖを主成分とする合金を線状あるいはテープ
状に加工した後、該加工物を３００〜１０００℃で予備
熱処理し、更に加工を加えてその表面にＧａを付着させ
て拡散熱処理を施すことを特徴とするＶ＿３Ｇａ繊維分
散型化合物超電導線材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56006291A JPS6014818B2 (ja) | 1981-01-21 | 1981-01-21 | Ｖ↓３Ｇａ繊維分散型化合物超電導線材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56006291A JPS6014818B2 (ja) | 1981-01-21 | 1981-01-21 | Ｖ↓３Ｇａ繊維分散型化合物超電導線材の製造法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24459984A Division JPS60145371A (ja) | 1984-11-21 | 1984-11-21 | Ｎｂ，Ｓｎ繊維分散型化合物超電導線材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57120658A JPS57120658A (en) | 1982-07-27 |
| JPS6014818B2 true JPS6014818B2 (ja) | 1985-04-16 |
Family
ID=11634274
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56006291A Expired JPS6014818B2 (ja) | 1981-01-21 | 1981-01-21 | Ｖ↓３Ｇａ繊維分散型化合物超電導線材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6014818B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59226414A (ja) * | 1983-06-04 | 1984-12-19 | 科学技術庁金属材料技術研究所長 | Ｖ↓３Ｇａ繊維分散型超電導線材の製造法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3953246A (en) * | 1974-11-14 | 1976-04-27 | Timex Corporation | Gold diffusion process and shaped metal articles thereby |
| JPS5814504B2 (ja) * | 1975-12-12 | 1983-03-19 | 三菱重工業株式会社 | キンゾクヒヨウメンシヨリホウ |
-
1981
- 1981-01-21 JP JP56006291A patent/JPS6014818B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57120658A (en) | 1982-07-27 |
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