JPS6054379B2 - V‐Ti‐Ta系超電導マグネツト用線材及びその製造法 - Google Patents
V‐Ti‐Ta系超電導マグネツト用線材及びその製造法Info
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- JPS6054379B2 JPS6054379B2 JP57205982A JP20598282A JPS6054379B2 JP S6054379 B2 JPS6054379 B2 JP S6054379B2 JP 57205982 A JP57205982 A JP 57205982A JP 20598282 A JP20598282 A JP 20598282A JP S6054379 B2 JPS6054379 B2 JP S6054379B2
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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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- Conductive Materials (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は超流動ヘリウム温度域ての使用に適した新し
いV−Ti−Ta37c合金からなる超電導マグネット
用線材及びその製造法に関する。
いV−Ti−Ta37c合金からなる超電導マグネット
用線材及びその製造法に関する。
従来、超電導線材は液体ヘリウム温度
(4.2に)において使用されることが前提であつたた
めに4.2ににおける性能のみが問われた。
めに4.2ににおける性能のみが問われた。
そこで、超電導体合金としては、9〜10にの臨界温度
(Tc)及び4.2にの臨界温度において、約11.5
T(テスラ)の臨界磁界(Hc0)を持ち、常温におけ
る加工性も良いNb−Ti合金が実用化され、’に及び
4.2ににおけるHc。がNb−Ti合金より劣るV一
Ti、Ta−Tiなどの合金は顧みられなかつた。 し
かし、冷却冷凍技術の進歩により4.2に以下の温度が
容易に得られるようになつたこと、及び核融合炉や大型
加速器など応用面からの要請で一層高い磁界の発生が必
要となり、合金超電導体を使用する場合には温度を4.
2に以下に下げ、Hc。を高めて使用しなければならな
い状況が生れてきたことなどのために、液体ヘリウム温
度以下における超電導体の特性の挙動が重要となつてき
た。 従来、Nb−Ti及びNb−Ti基合金以外の合
金では4.2に以下の温度域において使用する超電導特
性の優れた合金は殆んど知られていない。一方化合物超
電導体は知られているが、これは臨界磁界は高いが、極
めて脆く、応力下での使用に適さない等の問題があつた
。 本発明は超流動ヘリウム温度域での使用に適した新
しい合金からなる超電導マグネット用線材及びその製造
法を提供するにある。
(Tc)及び4.2にの臨界温度において、約11.5
T(テスラ)の臨界磁界(Hc0)を持ち、常温におけ
る加工性も良いNb−Ti合金が実用化され、’に及び
4.2ににおけるHc。がNb−Ti合金より劣るV一
Ti、Ta−Tiなどの合金は顧みられなかつた。 し
かし、冷却冷凍技術の進歩により4.2に以下の温度が
容易に得られるようになつたこと、及び核融合炉や大型
加速器など応用面からの要請で一層高い磁界の発生が必
要となり、合金超電導体を使用する場合には温度を4.
2に以下に下げ、Hc。を高めて使用しなければならな
い状況が生れてきたことなどのために、液体ヘリウム温
度以下における超電導体の特性の挙動が重要となつてき
た。 従来、Nb−Ti及びNb−Ti基合金以外の合
金では4.2に以下の温度域において使用する超電導特
性の優れた合金は殆んど知られていない。一方化合物超
電導体は知られているが、これは臨界磁界は高いが、極
めて脆く、応力下での使用に適さない等の問題があつた
。 本発明は超流動ヘリウム温度域での使用に適した新
しい合金からなる超電導マグネット用線材及びその製造
法を提供するにある。
本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結果、り−
Ti−Ta合金はHc。
Ti−Ta合金はHc。
の温度変化(dHc。/dT)が大きく、また質量の大
きいTaを含むため、スピン軌道散乱効果によりNb−
Ti合金のHClを制限しているパウリ常磁性効果が軽
減されるなどの理由から超流動ヘリウム温度域での特性
に優れ、Nb−Ti合金を上回るHC2を示すこと。さ
らに、この合金系は体心立方晶相の全率固溶域をもち、
常温における加工性が極めて優れているので、極細多芯
型の線材化が容易であること、適当な温度域及び組成域
を選んで熱処理を行なうと2相分離あるいは析出などの
微細組織変化を生じ、超電導特性を調整し得られること
。及び靭性・延性に優れており応力に対して安定である
ことから、特定組成割合からなるV−Ti−Ta合金は
超流動ヘリウム温度域での使用に適した超電導マグネッ
ト用線材合金であること、及びその合金の1σ以上の断
面減少化の冷間加工の途中で熱処理すると高磁界の臨界
電流密度(Jc)が大きな極細多芯線材が得られること
を究明し得た。これの知見に基いて本発明を完成した。
本発明の要旨は、(1)V58〜20原子%、Ti4O
〜78原子%、Ta2〜20原子%の組成合金からなる
超流動ヘリウム温度域(2.2K以下)て使用する超電
−導マグネット用線材、及び(2)前記合金を1σ量上
の断面減少比の冷間加工により線材に加工する途中で、
250〜600℃で熱処理を1回以上行い、最終熱処理
後に50%以上の冷間加工を行うことを特徴とする超流
動ヘリウム温度域て使用する超電導マ,グネツト用線材
の製造法にある。
きいTaを含むため、スピン軌道散乱効果によりNb−
Ti合金のHClを制限しているパウリ常磁性効果が軽
減されるなどの理由から超流動ヘリウム温度域での特性
に優れ、Nb−Ti合金を上回るHC2を示すこと。さ
らに、この合金系は体心立方晶相の全率固溶域をもち、
常温における加工性が極めて優れているので、極細多芯
型の線材化が容易であること、適当な温度域及び組成域
を選んで熱処理を行なうと2相分離あるいは析出などの
微細組織変化を生じ、超電導特性を調整し得られること
。及び靭性・延性に優れており応力に対して安定である
ことから、特定組成割合からなるV−Ti−Ta合金は
超流動ヘリウム温度域での使用に適した超電導マグネッ
ト用線材合金であること、及びその合金の1σ以上の断
面減少化の冷間加工の途中で熱処理すると高磁界の臨界
電流密度(Jc)が大きな極細多芯線材が得られること
を究明し得た。これの知見に基いて本発明を完成した。
本発明の要旨は、(1)V58〜20原子%、Ti4O
〜78原子%、Ta2〜20原子%の組成合金からなる
超流動ヘリウム温度域(2.2K以下)て使用する超電
−導マグネット用線材、及び(2)前記合金を1σ量上
の断面減少比の冷間加工により線材に加工する途中で、
250〜600℃で熱処理を1回以上行い、最終熱処理
後に50%以上の冷間加工を行うことを特徴とする超流
動ヘリウム温度域て使用する超電導マ,グネツト用線材
の製造法にある。
本発明におけるV−Ti−Ta合金において、Vが20
原子%以下の組成では加工性は極めて乏しく、HC2も
低い。
原子%以下の組成では加工性は極めて乏しく、HC2も
低い。
また、v濃度が58原子%以上の場合、HC2は極めて
低くなる。Ti濃度が78原子%!以上では加工性が乏
しくなりHC2も低い。また、Ti濃度が40原子%以
下ではHC2が極めて低くなる。Ta濃度が2原子%以
下ではHC2が低いし、Ta濃度が20原子%を越える
と加工性が乏しくなり実用に適さない。以上の理由から
本発明の合金3は■関〜20原子%、Tl4O〜78原
子%、Ta2〜20原子%であることを必要とする。こ
の組成合金から線材に冷間加工するには、目的寸法の1
σ以上の断面減少比に加工する途中の段階で1回以上の
250〜60CfCの熱処理を行い、最終の熱処理後5
0%以上の冷間加工を与える。
低くなる。Ti濃度が78原子%!以上では加工性が乏
しくなりHC2も低い。また、Ti濃度が40原子%以
下ではHC2が極めて低くなる。Ta濃度が2原子%以
下ではHC2が低いし、Ta濃度が20原子%を越える
と加工性が乏しくなり実用に適さない。以上の理由から
本発明の合金3は■関〜20原子%、Tl4O〜78原
子%、Ta2〜20原子%であることを必要とする。こ
の組成合金から線材に冷間加工するには、目的寸法の1
σ以上の断面減少比に加工する途中の段階で1回以上の
250〜60CfCの熱処理を行い、最終の熱処理後5
0%以上の冷間加工を与える。
250〜600′Cの熱処理は微細組織の変化を与えJ
cを高める作用をする。
cを高める作用をする。
250℃より低い温度では組織変化が緩慢に過ぎ、60
(代)を超えると組織の粗大化が生じJcが劣化する。
(代)を超えると組織の粗大化が生じJcが劣化する。
冷間加工が断面減少比が1σより小さいとJcを大巾に
増加させえない。また、最終の熱処理後の50%以上の
冷間加工はHC2″近傍のJcを大巾に増加させ、2.
ボ以下の温度で使用した場合、優れた超電導特性を得る
ためである。50%より小さいとその目的を達成し難い
。
増加させえない。また、最終の熱処理後の50%以上の
冷間加工はHC2″近傍のJcを大巾に増加させ、2.
ボ以下の温度で使用した場合、優れた超電導特性を得る
ためである。50%より小さいとその目的を達成し難い
。
本発明におけるV−Ti−Ta合金は、加工性に優れ、
中間焼鈍を必要としないで冷間加工により容易に線材が
得られ、また熱処理により微細組織を変化させ、超電導
特性を調整することができる。また冷間加工と熱処理を
組合せ、最終熱処理後、さらに50%以上の冷間加工を
与えることにより、HC2付近のJCを高め、2.2K
以下の温度域で従来のNb−Ti合金線材より強い磁界
を発生し大きな電流容量を持つから機器の高磁界化、小
型化ができる。更に応力に対しも安定であり、且つVは
Nbよりも軽く、Taの量も比較的小さいので、従来の
Nb−Tl線材に比べて軽量となる優れた効果を有する
。
中間焼鈍を必要としないで冷間加工により容易に線材が
得られ、また熱処理により微細組織を変化させ、超電導
特性を調整することができる。また冷間加工と熱処理を
組合せ、最終熱処理後、さらに50%以上の冷間加工を
与えることにより、HC2付近のJCを高め、2.2K
以下の温度域で従来のNb−Ti合金線材より強い磁界
を発生し大きな電流容量を持つから機器の高磁界化、小
型化ができる。更に応力に対しも安定であり、且つVは
Nbよりも軽く、Taの量も比較的小さいので、従来の
Nb−Tl線材に比べて軽量となる優れた効果を有する
。
以上のことから、核融合炉、粒子加速器、エネルギー貯
蔵、磁気浮上列車などにおける各種強磁界マグネット用
線材として利用できるものと思われる。
蔵、磁気浮上列車などにおける各種強磁界マグネット用
線材として利用できるものと思われる。
実施例1
高純度のV,Ti,Talの原料を使用しアーク炉を用
いて下記組成のV−Ti−Ta合金を溶製した。
いて下記組成のV−Ti−Ta合金を溶製した。
溶製したままの合金についてのHc2(2K)の値を示
すと第1表の通りである。比較のため、V一Ti27c
合金のHc2(2K)の値も示した。HC2は4端子抵
抗法により測定した。第1表の結果から明らかなように
Taの添加により、Hc2(2K)は著しく向上し、1
3T′以上の値が得られた。
すと第1表の通りである。比較のため、V一Ti27c
合金のHc2(2K)の値も示した。HC2は4端子抵
抗法により測定した。第1表の結果から明らかなように
Taの添加により、Hc2(2K)は著しく向上し、1
3T′以上の値が得られた。
外径10Tn!111内径8wnの銅バイブに直径7.
6?の■31原子%、TI6O原子%、Ta9原子%の
合金棒を挿入し、冷間加工により外径3.2Trr!F
tとした。
6?の■31原子%、TI6O原子%、Ta9原子%の
合金棒を挿入し、冷間加工により外径3.2Trr!F
tとした。
これを7本束ねて再び外径10TnIn内径8悶の銅バ
イブに挿入して外径3.2順とした。この工程を繰返し
てv−Ti−Ta合金芯が343X.の多芯線を製造し
た。このようにして、V−Ti−Ta合金芯の断面積減
少比が1CPの段階て350℃で5叫間の熱処理を与え
た後、さらに冷間加工を行い、最終の断面積減少比が約
1Cfとした。得られた線材の臨界磁界の液体ヘリウム
温度4.2K以下における変化曲線は第1図の曲線1の
通りである。比較のため、Nb−T1合金のそれを曲線
2で示した。
イブに挿入して外径3.2順とした。この工程を繰返し
てv−Ti−Ta合金芯が343X.の多芯線を製造し
た。このようにして、V−Ti−Ta合金芯の断面積減
少比が1CPの段階て350℃で5叫間の熱処理を与え
た後、さらに冷間加工を行い、最終の断面積減少比が約
1Cfとした。得られた線材の臨界磁界の液体ヘリウム
温度4.2K以下における変化曲線は第1図の曲線1の
通りである。比較のため、Nb−T1合金のそれを曲線
2で示した。
この図が示すように2.2K以下で本発明の線材のHC
2はNb−T1のそれより優れている。また、1.8K
における線材の臨界電流密度(Jc)と磁界(H)との
関係をNb−T1合金線材の,それとの比較を示すと第
2図の通りである。曲線1は本発明の線材、曲線2はN
b−T1合金線材の場合を示す。この図が示すように、
1.8Kにおいて本発明の線材のJcはNb−T1線材
のJcより優れており、例一えは17/Vては約5倍と
なる。
2はNb−T1のそれより優れている。また、1.8K
における線材の臨界電流密度(Jc)と磁界(H)との
関係をNb−T1合金線材の,それとの比較を示すと第
2図の通りである。曲線1は本発明の線材、曲線2はN
b−T1合金線材の場合を示す。この図が示すように、
1.8Kにおいて本発明の線材のJcはNb−T1線材
のJcより優れており、例一えは17/Vては約5倍と
なる。
実施例2
実施例1と同様な方法で、V36原子%、Ti55原子
%、Ta9原子%からなる合金の多芯線(343芯)を
製造した。
%、Ta9原子%からなる合金の多芯線(343芯)を
製造した。
製造工程において断面減少比1Cf′の段階で35C)
Cの温度で5時間熱処理を与えた後、断面減少比が10
3になるまで冷間加工した。得られた線材のJC−H特
は第3図曲線1の通りであつた。第3図に示す曲線3は
、製造途中で熱処理を行わないで断面減少比1fまで冷
間加工した線材、曲線2は、断面減少比1σまて冷間加
工した後、350℃で5時間熱処理を行い、その後は冷
間加工しなかつた線材のJC−H特性で、これらは比較
のために示した。この図が示すように、本発明の製造法
で製造した線材はHC2近傍のJcが著しく増加するこ
とがわかる。
Cの温度で5時間熱処理を与えた後、断面減少比が10
3になるまで冷間加工した。得られた線材のJC−H特
は第3図曲線1の通りであつた。第3図に示す曲線3は
、製造途中で熱処理を行わないで断面減少比1fまで冷
間加工した線材、曲線2は、断面減少比1σまて冷間加
工した後、350℃で5時間熱処理を行い、その後は冷
間加工しなかつた線材のJC−H特性で、これらは比較
のために示した。この図が示すように、本発明の製造法
で製造した線材はHC2近傍のJcが著しく増加するこ
とがわかる。
実施例3
実施例1と同様な方法でV4l原子%、Tl5O原子%
、Ta9原子%の組成合金の多芯線(343芯)を製造
した。
、Ta9原子%の組成合金の多芯線(343芯)を製造
した。
この製造工程において断面減少比101の段階で350
℃の温度で50時間の熱処理を与えた後、断面減少比1
Cf′になるまで冷間加工した。この線材の1.8K、
10TにおけるJcの熱処理温度に対する依存性を示す
と第4図の通りであつた。250〜600℃の熱処理が
Jc向上に有効であることがわかる。
℃の温度で50時間の熱処理を与えた後、断面減少比1
Cf′になるまで冷間加工した。この線材の1.8K、
10TにおけるJcの熱処理温度に対する依存性を示す
と第4図の通りであつた。250〜600℃の熱処理が
Jc向上に有効であることがわかる。
すなわち、この温度範囲をはずれるとJcが低下する。
実施例4 実施例1と同様な方法てV3l原子%、TIω原子%、
Ta9原子%の組成合金の多芯線(343芯)を製造し
た。
実施例4 実施例1と同様な方法てV3l原子%、TIω原子%、
Ta9原子%の組成合金の多芯線(343芯)を製造し
た。
この製造工程において断面減少比2X101の段階で3
50℃て(4)時間熱処理を与えた後、断面減少比が1
CPになるまで冷間加工した。この線材の1.8K,1
mにおけるJcの熱処理時間に対する依存性を示すと第
5図の通りであつた。熱処理時間は2〜1,000時間
の高範囲でJcは向上する。最も好ましい範囲は10〜
150時間である。実施例5 ■31原子%、Ti6O原子%、Ta9原子%の組成合
金を断面減少比5,5×101,5×1f′,5×1(
P,5×1σの冷間加工を加えた後、350℃で50時
間の熱処理をし、さらに50%の冷間加工(断面減少比
2)を加えた。
50℃て(4)時間熱処理を与えた後、断面減少比が1
CPになるまで冷間加工した。この線材の1.8K,1
mにおけるJcの熱処理時間に対する依存性を示すと第
5図の通りであつた。熱処理時間は2〜1,000時間
の高範囲でJcは向上する。最も好ましい範囲は10〜
150時間である。実施例5 ■31原子%、Ti6O原子%、Ta9原子%の組成合
金を断面減少比5,5×101,5×1f′,5×1(
P,5×1σの冷間加工を加えた後、350℃で50時
間の熱処理をし、さらに50%の冷間加工(断面減少比
2)を加えた。
この線材の1.8K,10T′におけるJCを示すと表
2の通りであつた。
2の通りであつた。
この結果から明らかなように、線材の総合断面減少比が
大きい程JCは大きくなり、特に1σ以上の減少比にな
るとJcが大きくなることが分る。図面の簡単な説明第
1図はV−Ti−Ta3元合金線材とNb−Ti2元合
金線材の臨界磁界一温度特性の関係図、曲線1は本発明
の線材の曲線、2はNb−Ti線材の曲線を示す。
大きい程JCは大きくなり、特に1σ以上の減少比にな
るとJcが大きくなることが分る。図面の簡単な説明第
1図はV−Ti−Ta3元合金線材とNb−Ti2元合
金線材の臨界磁界一温度特性の関係図、曲線1は本発明
の線材の曲線、2はNb−Ti線材の曲線を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 V58〜20原子%、Ti40〜78原子%、Ta
2〜20原子%の組成合金からなる超流動ヘリウム温度
域(2.2K以下)で使用する超電導マグネット用線材
。 2 V58〜20原子%、Ti40〜78原子%、Ta
2〜20原子%の組成合金を、10^2以上の断面減少
比の冷間加工により線材に加工する途中で、250〜6
00℃で熱処理を1回以上行い、最終熱処理後に50%
以上の冷間加工を与えることを特徴とする超流動ヘリウ
ム温度域(2.2K以下)で使用する超電導マグネット
用線材の製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57205982A JPS6054379B2 (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | V‐Ti‐Ta系超電導マグネツト用線材及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP57205982A JPS6054379B2 (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | V‐Ti‐Ta系超電導マグネツト用線材及びその製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5996240A JPS5996240A (ja) | 1984-06-02 |
JPS6054379B2 true JPS6054379B2 (ja) | 1985-11-29 |
Family
ID=16515934
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP57205982A Expired JPS6054379B2 (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | V‐Ti‐Ta系超電導マグネツト用線材及びその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6054379B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0415275U (ja) * | 1990-05-28 | 1992-02-06 |
-
1982
- 1982-11-26 JP JP57205982A patent/JPS6054379B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0415275U (ja) * | 1990-05-28 | 1992-02-06 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5996240A (ja) | 1984-06-02 |
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