JPS6086705A - 繊維分散型Νb↓3Sn超電導線材の製造法 - Google Patents

繊維分散型Νb↓3Sn超電導線材の製造法

Info

Publication number
JPS6086705A
JPS6086705A JP58193426A JP19342683A JPS6086705A JP S6086705 A JPS6086705 A JP S6086705A JP 58193426 A JP58193426 A JP 58193426A JP 19342683 A JP19342683 A JP 19342683A JP S6086705 A JPS6086705 A JP S6086705A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
wire
tin
copper
niobium
alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP58193426A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0349164B2 (ja
Inventor
恭治 太刀川
伊藤 喜久男
勇二 吉田
飯島 安男
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Research Institute for Metals
Original Assignee
National Research Institute for Metals
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by National Research Institute for Metals filed Critical National Research Institute for Metals
Priority to JP58193426A priority Critical patent/JPS6086705A/ja
Publication of JPS6086705A publication Critical patent/JPS6086705A/ja
Publication of JPH0349164B2 publication Critical patent/JPH0349164B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は繊維分散型Nb5Sn超電導線材の製造法に関
する。さらに詳しくは加工性の良い銅−二オプ合金と、
さらに加工性の良いチタン、ジルコニウムおよびハフニ
ウムから選ばれた1種または2種以上を含む錫合金を複
合化させたものを使用し、加工性および強磁界特性の改
良された繊維分散型Nb、 Sn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しに大電流を流すこと
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材として利用が進められ
ている。現在、最も広く使用されている線材はNb−T
i系の合金線材であるが、この合金線材の発生磁界は9
テスラ(9QOOOガウス)の限度がちり、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。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が発明され、Nbs Sn (臨界
温度:約18K、臨界磁界:約22テスラ)の化合物系
超電導線材が実用化されるようになった。この内複合加
工法は、例えばNbs Snにおいてはニオブ基体と銅
−錫合金基体とを密着させ、線状またはテープ状に力n
工したのち、熱処理によって銅−錫合金基体中の錫を選
択的にニオブと反応させてNb5Sn化合物層を樟界面
に生成させる方法で、固体拡散法の114である。この
固体拡散法を利用して銅−錫合金基体中に多数のニオブ
棒を埋込んだ複合体を線状に加工して熱処理することに
よって、磁界変化に対して安定なNba Sn化合物極
細多芯線の製造が可能となった。また、v3Ga化合物
極細多芯紳も同様の製造法で作製できる。
このような表面拡散法や複合加工法によって作製された
Nbs Snあるいは%Ga化合物線材はすでに物性研
究用などの小型強磁界マグネットとして利用されている
しかし、この複合加工法では、最初に複合体を作製する
複雑な1租が必要であり、また、Nb5Snの場合、銅
−錫合金基体は加工によシ著しく硬化するため、鋼中の
錫の含有量は8原子係程度以下に限定され、大量のNb
s Sn層の生成が困難であるとともに、断面縮小率が
約40チ毎に中間焼鈍を必要とし、実用的な長尺線材を
作るには焼鈍回数が極めて多くなシ、合金線材に比較し
て製造コストが著しく高くなる。さらK、複合加工線材
は機械的強度が比較的弱く、実用に供するときは補強材
との組合せから全断面積当りの臨界電流容量が低くなる
難点があった。
最近、この難点を克服した繊維分散型の線材作製法が開
発された。この製造法は銅−ニオブ合金基体をアーク溶
解あるいは高周波溶解によシ溶製して、銅マトリツクス
内にニオブの微細なデンドライト粒子が均一に分散した
インゴットを作製する。この合金は加工性に優れ、中間
焼鈍を必要とせずに任意の径に加工することができる。
この加工によシニオプ粒子は大きな変形を受け極めて細
長い繊維状となって、線材のなかに密接して多数分散さ
れたものとなる。この線材表面に好ましい量の錫を電気
メッキなどによって付着させて熱処理を行うと錫が内部
に拡散してニオブ繊維と反応して、Nb3 Snの極細
繊維を多数含んだ線材となる。この含有繊維は径が細か
く間隔も狭いため繊維自体が強化の役目を果して線材自
身の強度を高めると共に曲げや引張りなどによる歪に対
する超電導特性の劣化を少なくすることができる。化合
物系超電導線材では臨界電流劣化の開始歪が約lチ以上
であることが実用上の目標値となっているが、この線材
はこの条件を充分に満足するものである。
この製法において、溶製された銅−ニオブ合金基本はな
るべく強度の加工を行った方が繊維の密度が高くなり超
電導特性ならびに機械的特性が向上する。
さらに、最近になって銅−ニオブ合金に■a族元素であ
るチタンを少量添加した繊維分散型窩Sn線材の製造法
(特願昭56−121478号)および銅−ニオブ合金
基体とニオブ−チタン合金あるいは銅−チタン合金基体
を複合した繊維分散型Nbx Sn線材の製造法(特願
昭57−71461号)が相ついで発明された。これら
の製法において■a族元素はNb、 Snフィラメント
の拡散生成を促進させるほか、その一部がNbs Sn
化合物相内に固溶して、強磁界中での臨界電流容量を著
しく高める作用を有する。しかし、これらの製造法にお
いて、■a族元素は銅−ニオブ合金中、鋼中またはニオ
ブ中に含有せしめられるために、それらの硬度が上昇し
、■a族元素を含まぬ従来の繊維分散型線材に比べると
、線材への加工性が若干低下した。
本発明は従来法の難点を克服するためKなされたもので
あシ、その目的はその製造が容易で、且つ強磁界での超
電導特性と磯波的特性の優れた繊維分散型Nbs Sn
 1gi電導線材の製造法を提供するにある。本発明は
IVa族元素であるチタン、ジルコニウムおよびハフニ
ウムから選ばれた一種または2種以上を含む錫合金基体
と銅−ニオブ合金基体とからなる複合体を作製し、これ
を線、テープあるいは管に加工したのち、400〜90
0℃での拡散熱処理を行いNbs Sn化合物極細繊維
を生成させる方法を特徴とするっまた錫合金基体として
は上記元素の他傾銅を少量含んでもよい。鋼中の錫、チ
タン、ジルコニウムまたはハフニウムの拡散は極めて速
やかであるため、銅−ニオブ合金基体に複合させる錫基
合金基体は拡散熱処理のとき、同時に線材全体に拡散す
る。その結果、添加されたチタン、ジルコニウムまたは
ハフニウムはニオブ繊維と拡散した錫との反応により生
じるNbs Sn極細繊維の生成を促進するほか、一部
がNb5Sn化合物相内に固溶して、Nb、 Snの強
磁界特性を著しく改善する。
また、Nbs Sn層中に固溶しないで残存したチタン
、ジルコニウムまたはハフニウムは熱処理後の線材の機
械的強度を増加させるのに役立つ。
なお、銅−ニオブ合金基体内のニオブ含M景は10〜6
0原子チであることが必要であシ、10原子係未満であ
ると線材内部のニオブ繊維密度が小さくなり、繊維間隔
が大きくなって超電導特性が低下する。また、60原子
係を越えると銅−ニオブ合金基体の加工性が劣化するほ
か、錫の線材全体への均一な拡散が困難となって超電導
特性および機械的特性を低下させる。錫基体に添加する
チタン、ジルコニウムまたはハフニウム量は優れた超電
導特性を得るために1種または2!M以上を合dトシて
0.1原子−以上、また錫合金基体の良好な加工性を保
持するうえから15原子饅以下の範囲になければならな
い。好ましくは1〜10原子係の範囲である。錫合金基
体には拡散熱処理の際、錫およびチタン、ジルコニウム
、ハフニウムの拡散を助は優れた鰐電導特性を得るため
に、鋼を少量添加することが好ましい。錫合金基体に加
える銅の知は錫の拡散速度を高めるのに2原子係以上、
また、錫合金基体の良好な加工性を保持するうえから3
0原子チ以下の範囲になけれはなL:)ない、 複合する錫合金基体の量は崖材全断面積当91体積係か
ら50体積係が適当で、1体積係未満であるとNb、、
 Sn極細繊維が生成されHf#’<、50体積%を越
えるとNb3Sn化合物相以外の化合物が生成されて超
電導特性および機械的特性の点で好ましくない。拡散熱
処理におけるNbs Sn極細繊維の生成には400〜
900℃の温度範囲が望ましく、400℃よシ低い温度
ではNbs Sn極細繊維の生成速度が極めて遅く、ま
た、超電導特性も劣化させる。900℃を越えると生成
されたNb。
Snの結晶粒が粗大化して超電導特性を劣化させる。
本発明において、溶製した錫合金基体は、鍋中にチタン
、ジルコニウム、ハフニウムノ析出相が細かく一様に分
布した金属組織となるために、その加工性は純錫のそれ
と変わらぬ程の極めて優れたものである。他に加工性の
良い銅−ニオブ基体から構成される本発明の方法は、チ
タン、ジルコニウムあるいはハフニウムを銅−ニオブ基
体もしくはニオブ基体に含有せしめた従来法の繊維分散
型Nbs Sn線材の製法に比べると伸線加工が著しく
容易となシ、強度の加工を要する実用規模の極細多芯線
においても中間焼鈍を省いて細線への加工が可能となシ
線材作製におけるコストが著しく軽減される。また、添
加元素としてのチタン等はNbs Sn極細繊維の生成
を促進するだけでなく、I’Jbs Sn化合物層内に
固溶することにより、臨界磁界を向上させ、15テスラ
以上での臨界電流を顕著に増加させる。
なお、拡散工程では充分な量の錫を複合体の内部から拡
散させて供給することが出来るので、Nbs Sn極細
繊維が大量に生成されて臨界電流の小型化による冷却コ
ストの軽減が達成されて。
さらに、広い範囲への利用の道を開くことが出来る等の
優れた効果を奏し得られる。
実施例 銅とニオブを複合した棒状消耗電極を用いたアーク溶解
により銅−30原子チニオブ合金基体を溶製したのち、
機械加工により外径25mの丸棒に加工した。この丸棒
に4+Mnφの穴を7ケ所あけて、錫−5原子チチタン
合金、錫−5原子係ジルコニウム合金、錫−4原子チチ
タン−3原子チハフニウム合金あるいは錫−5原子受チ
タン−10原子係銅合金棒のうちいずれかをそれぞれ7
本挿入して図IK示すような複合体を作製した、この複
合体を中間焼鈍iしに雫ロールおよび線引きにより、外
径05胡の線に加工した。これらをアルゴン雰囲気中の
石英管に封入し、600℃×100時間の拡散熱処理を
行いNb3Snを生成させた。本発明を従来法と比較す
るためK、比較例1として錫合金のかわりに純錫棒を使
用して実施例1と同じ形状および方法によた複合体をL
 Ommφの線に加工し、熱処理を行った。さらに比較
例3および4として25向φの銅−30原子チニオブ合
金基体を作製し、その中心に7.2謔φの純錫棒を挿入
し、その周囲に1.7箭φのニオブ−50原子チチタン
合金あるいは23掴φの銅−3原子チチタン合金棒をそ
れぞれ6本挿入して複合したのち同様な方法で外径0.
5闇φの線に加工および熱処理を行った。このように作
製した試料の12テスラおよび16テスラの強磁界中で
の臨界電流密度、Jo(線材断面積当りの超電3導通電
容量)の値を表1に示した。表からチタン、ジルコニウ
ムあるいはハフニウムを錫に添加すると従来法の比較例
1に比べて16テスラの強磁界のJc値が特に著しく太
きくなシ、15テスラ以上の強磁界での使用が可能にな
ることがわかる。通電2 X 1o’A/cJ以上のJ
。があれば超電導線材として使用可能と考えられる。な
お比較例20線材は銅−ニオブ−チタン合金基体の加工
#硬化が著しく、1解φ以下の伸線加工は出来なかった
(破線した)。トヒ較例3,4の線材の場合、05謔φ
までの伸線加工は可能であったが、加工後の線材の断面
観察によれば、加工硬化のためにニオブ−チタン合金芯
または銅−チタン合金芯はその芯径が不揃いになったジ
、また、一部の芯は破断していた。比較例2〜4の16
テスラの強磁界のJc値も、表1に示さ九るように木兄
8A実施例に比べてかな4)劣っていた。
表1
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の方法における複合体の断面図で、図中1
はチタン、ジルコニウムあるいはフッニウムを含有する
錫合金芯。2は銅−ニオブ合金基体である。 特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長図1 2 手続補正書 昭和58年 12月 23日 特許庁長官 若杉和夫 殿 (特許庁審査官 殿) 1、事件の表示 昭和58年特許願第193426号2
、発明の名称 繊維分数型Nb3 Sn超電導線材の製
造法3、補正をする者 事件との関係 態」願人 自発補正 −−−− 6、補正の内容 別紙のとおり 別紙 (1) HAi書第5頁下から9行目「基本」の記載を
1−基体」に訂正する。 (2)明i書第6頁下から8行目「磯波的」の記載を「
機械的」に訂正する。 (3)明細書第13頁下から4行目「フッニウム」の記
載を「ハフニウム」に訂正する。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) チタン、ジルコニウムおよびハフニウムがら選
    ばれた1種または2種以上を合計して0.1〜15原子
    チ含む錫基合金と10〜6o原子係のニオブを含む銅−
    ニオブ合金基体とからなる複合体を作製し、これを線、
    テープあるいは管に加工したのち、400〜900℃で
    の拡散熱処理を行うことを特徴とする繊維分散型Nb5
    Sn超電導線材の製造法。
  2. (2)錫合金基体としてチタン、シルコニfyムおよび
    ハフニウムから選ばれた1種または2種以上を合計して
    01〜15原子チ含み、さらに銅を2〜30原子チ含む
    錫合金を用いることを特徴とする特許請求の範囲第1項
    記載の方法。
JP58193426A 1983-10-18 1983-10-18 繊維分散型Νb↓3Sn超電導線材の製造法 Granted JPS6086705A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58193426A JPS6086705A (ja) 1983-10-18 1983-10-18 繊維分散型Νb↓3Sn超電導線材の製造法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP58193426A JPS6086705A (ja) 1983-10-18 1983-10-18 繊維分散型Νb↓3Sn超電導線材の製造法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS6086705A true JPS6086705A (ja) 1985-05-16
JPH0349164B2 JPH0349164B2 (ja) 1991-07-26

Family

ID=16307770

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP58193426A Granted JPS6086705A (ja) 1983-10-18 1983-10-18 繊維分散型Νb↓3Sn超電導線材の製造法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS6086705A (ja)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5823109A (ja) * 1981-08-04 1983-02-10 科学技術庁金属材料技術研究所長 Nb↓3Sn超電導線材の製造法
JPS59108202A (ja) * 1982-12-13 1984-06-22 住友電気工業株式会社 Nb↓3Sn化合物超電導線の製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5823109A (ja) * 1981-08-04 1983-02-10 科学技術庁金属材料技術研究所長 Nb↓3Sn超電導線材の製造法
JPS59108202A (ja) * 1982-12-13 1984-06-22 住友電気工業株式会社 Nb↓3Sn化合物超電導線の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0349164B2 (ja) 1991-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4435228A (en) Process for producing NB3 SN superconducting wires
JPS5823110A (ja) Nb↓3Sn複合超電導体の製造法
US4385942A (en) Method for producing Nb3 Sn superconductors
JPS6086705A (ja) 繊維分散型Νb↓3Sn超電導線材の製造法
JP3945600B2 (ja) Nb 3 Sn超伝導線材の製造方法
JPH06158212A (ja) Nb3Al系超電導導体とその製造方法、並びにNb3Al系超電導前駆組成物、並びに高磁界発生用超電導マグネット
JPH0570888B2 (ja)
JPS6086704A (ja) Νb↓3Sn超電導線材の製造法
US3761254A (en) Alloy for superconductive magnet
JP3046828B2 (ja) Nb▲下3▼Sn複合超電導体の製造方法
JPS6262406B2 (ja)
JPH0317332B2 (ja)
JPH0259572B2 (ja)
JPS5823109A (ja) Nb↓3Sn超電導線材の製造法
Tachikawa et al. Process for producing Nb 3 Sn superconducting wires
JPH0636331B2 (ja) Nb▲下3▼A1化合物超電導線材の製造法
Tachikawa et al. Alloy for superconductive magnet
Iwasa Recent developments in multifilament V 3 Ga & Nb 3 Sn wires in Japan
Tachikawa et al. Process for producing Nb 3 Sn superconductor
JPS60421B2 (ja) Nb↓3Sn複合超電導体の製造法
JPS6054379B2 (ja) V‐Ti‐Ta系超電導マグネツト用線材及びその製造法
JPH08287749A (ja) Nb3Sn系化合物超電導線材
JPS6134811A (ja) 繊維分散型V↓3G↓a超電導線材の製造法
JPS60422B2 (ja) Nb↓3Sn複合加工材の製造法
JPH0315285B2 (ja)