JPS6089530A - 化合物超電導複合線材の製造法 - Google Patents

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】 本発明は化合物超電導複合線材の製造法に関する。

超電導特性を持つ化合物の代表的なものとしてＮｂ３Ｓ
ｎ：Ｆ　Ｖ３Ｇａ化合物がある。（以下これ濠代表とし
て説明する。）ｉ、、“゛゛”１Ｎｂ３ＳｎあるいはＶ
３Ｇａの超電導化合線材苓ま現在、実用化が進んでいる
が、核融合炉や加速器など大型応用が進展するためには
さらに性能が向上する必要がある。これら線材が電力損
失をともなわずに電流を輸送する能力、すなわち臨界電
流密度（Ｊｃ）は、超電導臨界温度（Ｔｃ）、上部臨界
磁界（ＨＯ２）および超電導体中の微細組織に依存する
。Ｔｃ　、　Ｈｃ２が高いほどあるいは微細組織が細か
いほど一１ｃは一般に大きくなる。

Ｔｃ、Ｈｃ２を茜くするには、Ｎｂ３ＳｎのＮｂ：５ｎ
＝３＝１あるいはＶ３ＧａのＶ’：Ｇａ＝　３　：１１
７）比が精確に達成されるような、比較的高い温度で線
拐を熱処理することが望ましい。しかし、微細組織を粗
大化させないためには熱処理温度は低い方がよい。また
、超電導体を多量に生成させるには高温における熱処理
の方が短時間で済む。現在は、比較的低温において長時
間熱処理する方法がとられているが、ＴＣ，ＨＣ２の向
上には不利な条件となっている上に、微細組織に異方性
が発生するという問題がある。

従来の技術によって超電導線を製造した後にＨＩＰ処理
を行って空孔の圧潰、修復を行う方法（ｌｒｊ開昭５７
−１３６２０号公報）があるが、コノ方法ではボイドを
圧潰して、応力下での超電導特性の劣下を少くするだけ
であり、超電導特性そのものの改善はない。

本発明の目的は超ｔｓ％性を本質的に改善する新規な製
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鋭意研究の結果、
複合加工法、内部拡散法、外部拡散法等で、ＮｂとＣｕ
−８ｎ合金あるいは■とＣｕ−Ｇａ）（ＩＰ　）を用い
て高温高静水圧下における熱ｉを適用したところ、次の
効果が発生することを究明し得た。■再結晶化が均一に
起こる結果と１により近付くので、Ｔｃ、Ｈｃ２の向上
が期待できる。■拡散による原子の移動のあとに残され
る空孔（カーケンダルボイド）は外力に対するクラック
発生場所になるが、ＨＩＰ処理によりこ４よ。。、よ、
□、□８、。：ｉ による拡散反応により超電導化合物相を含む超電導線材
を製作する際、圧力１００〜１０，０００気圧、温度６
００〜９００℃の高温高静水圧下の不活性雰囲気下で１
〜１００時間処理して超電導化合物を形成させることを
特徴とする化合物超電導複合線材の製造法にある。

気圧以上１０，０００気圧以下の圧力を加える。圧Ｓｎ
あるいはＶ３Ｇａを形成させるためには、Ｎｂ３Ｓｒ＋
ｌＣ対して７５０℃以上９００℃以下、Ｖ３Ｇａに対し
て６００℃以上８５０℃以下の熱処理を１時間以上１０
０時間以下施す。熱処理温度と時間の下限値は実用上必
要な量の化合物相を生成さまた、 せるための臨界的な温度と時間である。臨処理温度と時
間の上限値は微細組織を粗大化させないための臨界的な
温度と時間である。

向上することが知られている。本発明においては、この
添加による特性の向上と高温高静水圧処理による効果の
相乗作用を実現させた。その場合、芯への第３元素の添
加は、１０原子係以下、基地への第３元素の添加は５原
子チ以下とする。この添加される元素量の上限値は線材
の加工性を劣化させない範囲の値である。

本発明によって製造されたＮｂ３Ｓｎ化合物超電導服材
およびＶ３Ｇａ化合物超電４想材は、結晶粒が細かく、
また、その形状に異方性が無いとしてクラックが生じ難
く、機械的安定度が高い。

すなわち、大型超電導機器用の線材と［７て適当である
。熱処理を大きな空間を用いて静水圧子分であり、同時
にＴｃ、Ｈｃ２の優れた線材が得られる。合金元素の添
加効果が高温高静水圧処理により一層増幅される。

実施例１゜ Ｎｂの芯Ａ、Ｃｕ−７原子％８ｎＣを基地とする、第１
図（ａ）に示Ｉまたような複合体の線材を、冷間加工と
中間焼鈍により作製した。これに８００℃、１０４気圧
において４０時間の熱処理を施すと、第２図Ａに示した
ような高磁界のＪｃ性能を持つＮｂ５Ｓｎｉ材を得た。

通常の１気圧において熱処理したＮ　ｂ３　Ｓ　ｎ綿材
Ｂの性能も比較のために記入しであるが、本発明の線材
の特性が１０テス特開昭ＧＯ−８９５３０（’３） う以上の高磁界において約７０チ優れていることがわか
る。第３図には外部から歪を加えた場合のＪｃの変化を
同様に比較した。本発明のＮｂ３Ｓｎ線材は従来の線材
に比べて、およそ０．２チ大きい歪に耐えることができ
る。第３図にお吠、る。

実施例２゜ Ｎｂ−２原子チＨｆ合金の芯ＡとＣｕ−６原子チ５ｎ−
４原子％Ｇａ合金Ｃの基地とから構成され、第１図ｔｂ
）の配置をもつ複合線材を作製した。こｔｌ、に８５０
℃、１０３気圧において１０時間の熱処理を施した場合
の特性を同一の組成をもつ通常の製造法による線材の特
性と比較して第４図に示した。本発明の線材の性能が１
０〜１５テスａｎ線材、Ｃは添加元素を含まない通常法
によるＮｂ３Ｓｎ線材を示す。

実施例３゜ ■の芯Ａ、Ｃｕ−１９原子チＱａの基地Ｃから成り、第
１図（ａｌの配置の複合体を作製し、これに６５０℃、
５　Ｘ　１０３気圧において５０時間の熱処理を施した
。この線材の高磁界における超電導特性を通常の製造法
による線材の特性と比較して第５図に示した。Ａ線は本
実施例のＶ３Ｇａ線材、Ｂ線は通常法によるＶ３Ｇａ線
材を示す。また、第６図には歪による超電導特性の変化
を比較した。

Ａ線は本実施例のＶ３Ｇａ線材、Ｂ線は通常法による■
５ＧａＩｖ１５１材、Ｃは臨界電流密度が可逆的に変化
する限界の歪を示す。本発明の線材は超電導特性が１５
テスラ付近でも約６０チ、歪に対する安定性が約２０９
１＋、ともに従来の線材よりも優れている。

×１０３気圧において２０時間の熱処理を施した。

これと同一の組成をもち、通常の複合加工法で製造され
た線材の％性との比較を第７図に示し実施例５゜ を１気圧において施した線材に比べてＮ　ｂ３Ｓ　ｎの
結晶粒径が６０チも細かくなり、臨界電流特性：・・ｊ が改善された。第８１控は、線材断面の走奔型。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂｌ、（（Ｊ　超電導線材の断面図Ａ
　複合体の芯 Ｂ　熱処理後に生ずるＮｂ３Ｓｎ層あるいはＶＲＧ　ａ
層 Ｃ複合体の基地（ブロンズ） 第２図　高磁界の臨界電流密度特性の比較Ａ　本発明の
Ｎｂ３Ｓｎ線材 Ｂ　通常のＮｂ３Ｓｎ線材 第３図　歪による臨界電流密度の変化の比較によ・て規
格化した値（Ｊ　ｃ／Ｊ　二庇シＡ　本発明のＮｂ３Ｓ
ｎ線材 Ｂ　通常のＮｂ３Ｓｎ線材 Ｃ臨界電流密度が可逆的に変化する限界の歪 第４図　添加元素を含むＮｂ３Ｓｎ超電導線材の高磁界
電流密度の比較 第５図　高磁界の臨界電流密度ｌ醪性の比較人　本発明
のＶ３　Ｇ　ａ　ｍ＠ Ｂ　通常の製造法によるＶ３Ｇａ＋ｍｌ材第６図　歪に
よる臨界電流密度の変化の比較（１４テスラ） Ａ　本発明のＶ３Ｇａ線材 Ｂ　通常の製造法によるＶ３Ｇａ線材 Ｃ臨界電流密度が可逆的に変化する限界の歪 第７図　添加元素を含むＶ３Ｇａ超電導線拐の高磁界電
流密度の比較 組織の比較 （ａｌ　本発明の線材（倍率Ｘ４３００）Ａ　Ｎｂ芯 Ｂ　Ｃｕ−８原子％８ｎ−０，３５％Ｔｉ基地ＣＮｂ３
８ｎ層 （ｂ）　通常の製法による線材（倍率Ｘ４３００）Ａ、
Ｂ、Ｃ（ａｌと同じ 特許出願人　科学技術庁金属材料技術研究所長第１図 （ （ａ）　（ｂ）　（ｃ） ×１０５ 不ｎ界（テλ刀 於す〃（％） ×１０ 不能界（テスラ） １０ １０　１５　２０ 石舷零−（テλう） 込す′み（χ） 矛　７　図 ×１０４ ４ム界（テＺう） 手続補正書口式） 昭和５９年　２　月　７３　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１９４２１９号２
、発明の名称　化合物超電導線材の製造法５、補正の対
象

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　金属、金属合金間の熱処理による拡散反応によ
   り超電導化合物相を含む超電導線材を作製する際、圧力
   １００〜１０，０００気圧、温度６００〜９００℃の高
   温高静水圧下の不活性雰囲気下で１〜１００時間処理し
   て超電導化合物を形成させることを特徴とする化合物超
   電導複合線材の製造法。
2. （２）超電導化合物がＮ　ｂ、＋　Ｓ　ｎ化合物であり
   、原料線材が、Ｎ、ｂまたはこれに１０原子−以下のＩ
   ｌｌ　ｉ、Ｚｒ、Ｈｆまたは１゛ａを含ませたものと、
   Ｃｕ　−８ｎ合金またはこれに５原子−以下のＴ１、Ａ
   Ｉ、ＧａまたはＭｇを含ませたものとの間で拡散反応を
   行うことからなる特許請求の範囲第１項記載の方法。
3. （３）超電導化合物がＶ３Ｇａ化合物であり、原料線材
   が、■またはこれに１０原子−以下のＺｒ、Ｈｆ、　Ａ
   ＩまたはＧａを含ませたものと、Ｃｕ　−Ｇａ合金また
   はこれに５原子チ以下のＰｂ、Ｍｎ。 ＡＩまたはＭｇを含ませたものとの間で拡散反応を行う
   ことからなる特許請求の範囲第１項記載の方法。