JPS61266528A - 粉末冶金法による高性能化合物超電導材料の製法 - Google Patents
粉末冶金法による高性能化合物超電導材料の製法Info
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- JPS61266528A JPS61266528A JP60107996A JP10799685A JPS61266528A JP S61266528 A JPS61266528 A JP S61266528A JP 60107996 A JP60107996 A JP 60107996A JP 10799685 A JP10799685 A JP 10799685A JP S61266528 A JPS61266528 A JP S61266528A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
本発明は、粉末冶金法による高性能化合物超電導材料の
製法に係り、超電導大型トランス、超電導回転機、超電
導発電機等の交流用超電導線乃至テープに利用されるも
のである。
製法に係り、超電導大型トランス、超電導回転機、超電
導発電機等の交流用超電導線乃至テープに利用されるも
のである。
(従来の技術)
NbTtで開発されている交流用線材は、超電導転移温
度Tcが9.4にと低く温度マージンがとれないこと、
また超電導素線を0.5μm程度までの極細線に加工し
なければならないこと等の問題がある。
度Tcが9.4にと低く温度マージンがとれないこと、
また超電導素線を0.5μm程度までの極細線に加工し
なければならないこと等の問題がある。
前者においては、Nb1Sn 系材料を使用すること
で解決されるが、後者においては、現在利用されている
超電導素線(〜5μm)より、さらに細い素線径まで加
工せねばならず、非常に大きな製造コストを必要とする
。
で解決されるが、後者においては、現在利用されている
超電導素線(〜5μm)より、さらに細い素線径まで加
工せねばならず、非常に大きな製造コストを必要とする
。
上記の欠点を解決すべく開発されたものが、インサイチ
ュ−法(in 5itu法)線材であった。
ュ−法(in 5itu法)線材であった。
Cu −Nb二元素が状態図的には二相分離型に属し、
Cu基のこの合金を溶製すると、Cu母相内にNbがデ
ンドライト状に晶出した混合組織が得られる。インサイ
チュー法はCu −Nb合金を線材加工することで分散
したNbが加工方向に微細フィラメント化し、これにS
nを拡散させて、Nb3Snフィラメントを生成させる
方法である。
Cu基のこの合金を溶製すると、Cu母相内にNbがデ
ンドライト状に晶出した混合組織が得られる。インサイ
チュー法はCu −Nb合金を線材加工することで分散
したNbが加工方向に微細フィラメント化し、これにS
nを拡散させて、Nb3Snフィラメントを生成させる
方法である。
即ち、インサイチュ−法は多量のNbを一体化させる工
程を省略して簡単にサブミクロンの11b3snフイラ
メントをもつ多芯線を製造する方法である。
程を省略して簡単にサブミクロンの11b3snフイラ
メントをもつ多芯線を製造する方法である。
ところが、インサイチュ−法による線材中のNb3Sn
フィラメントは、それぞれ不連続であるが、超電導電流
はフィラメントの部分的接触または近接効果によって流
れるため、フィラメント間の結合は強く、線材自身は単
芯線的な挙動を示す。つまり、構造的にはサブミクロン
のNb3Snフィラメントをもつ多芯線でありながら、
電磁特性は同じサイズの単芯線にしかすぎない。
フィラメントは、それぞれ不連続であるが、超電導電流
はフィラメントの部分的接触または近接効果によって流
れるため、フィラメント間の結合は強く、線材自身は単
芯線的な挙動を示す。つまり、構造的にはサブミクロン
のNb3Snフィラメントをもつ多芯線でありながら、
電磁特性は同じサイズの単芯線にしかすぎない。
この挙動の改善策としてNb含有量を低くして、Nbフ
ィラメント間隔を大きくとり、フィラメント間の結合を
弱くすることが考えられたが、この結果は、単芯線的な
挙動こそ見られなかったが、数10本のフィラメントが
束になった状態となっている。
ィラメント間隔を大きくとり、フィラメント間の結合を
弱くすることが考えられたが、この結果は、単芯線的な
挙動こそ見られなかったが、数10本のフィラメントが
束になった状態となっている。
(発明が解決しようとする問題点)
粉末法によるNb3Sn線材は、インサイチュ−法によ
るものと全く同じ線材構成をもつ。この場合、第1図に
示す如<Cu−Nbインゴット1のNb2は粉末形状の
まま孤立性よ(Cu母相3内に分散することになり、最
終線材中のNb3Snフィラメント4間結合が弱くなる
と考えられた。
るものと全く同じ線材構成をもつ。この場合、第1図に
示す如<Cu−Nbインゴット1のNb2は粉末形状の
まま孤立性よ(Cu母相3内に分散することになり、最
終線材中のNb3Snフィラメント4間結合が弱くなる
と考えられた。
ところが、Cu−15〜4Qwt%Nb焼結体を細線加
工し、Snメッキ、熱処理によりNb3Snを生成させ
電磁特性を測定した結果、15wt%Nbの低含有量に
おいても、インサイチュ−法同様、単芯線的挙動しか得
られていない。
工し、Snメッキ、熱処理によりNb3Snを生成させ
電磁特性を測定した結果、15wt%Nbの低含有量に
おいても、インサイチュ−法同様、単芯線的挙動しか得
られていない。
この問題の解決なくしては、粉末法NJSn超電導線材
のパルスの交流用途への展開はなし得ない。
のパルスの交流用途への展開はなし得ない。
(問題点を解決するための手段)
上記問題点を解決すべく、本発明者らは超電導線条材試
料の組織観察、電磁特性測定等の実験を積み重ね研究し
た結果、 ■ 使用したNb粉末粒子のうち、ある特定粒子径範囲
以下にある微細粒子が、最終線条材で、NJSn微細フ
ィラメントとなり、これと他のNb3Snフィラメント
との絡まり、あるいは近接効果により、低Nb含有量に
かか゛わらず強い結合をもたらすこと。
料の組織観察、電磁特性測定等の実験を積み重ね研究し
た結果、 ■ 使用したNb粉末粒子のうち、ある特定粒子径範囲
以下にある微細粒子が、最終線条材で、NJSn微細フ
ィラメントとなり、これと他のNb3Snフィラメント
との絡まり、あるいは近接効果により、低Nb含有量に
かか゛わらず強い結合をもたらすこと。
■ 低Nb含有量で、かつ焼結に用いるNb粒子径があ
る特定範囲数値にある場合、従来の問題点の解決に有効
であること。
る特定範囲数値にある場合、従来の問題点の解決に有効
であること。
を知見した。
本発明はこの知見に基いて、従来の問題点を解決する手
段として、Cu Nb焼結体を減面加工し、内部芯ま
たは外部メッキにより添加したSnを、熱処理による拡
散でNJSn超電導線条を製作する方法において、 焼結に用いるNbの平均粒子径をdN&(μm)、各N
bの粒子径をdとしたとき |d−dN、1≦0.35 dN、・・・・・・ ■で
示される値であり、 焼結後のCu−Nb焼結体中に含まれるNb粒子の含有
量は−t%で 5≦CM≦25 ・・・・・・■で示される値と
なるように、上記特定粒子径の、かつ特定量のNb粉末
を用いる構成を採用した。
段として、Cu Nb焼結体を減面加工し、内部芯ま
たは外部メッキにより添加したSnを、熱処理による拡
散でNJSn超電導線条を製作する方法において、 焼結に用いるNbの平均粒子径をdN&(μm)、各N
bの粒子径をdとしたとき |d−dN、1≦0.35 dN、・・・・・・ ■で
示される値であり、 焼結後のCu−Nb焼結体中に含まれるNb粒子の含有
量は−t%で 5≦CM≦25 ・・・・・・■で示される値と
なるように、上記特定粒子径の、かつ特定量のNb粉末
を用いる構成を採用した。
なお、本発明において、焼結に用いるNbの粒子径dM
を上記0式の数値に限定する理由は、第2図で示す如<
tJb3snフィラメント径を一様にし微小フィラメン
トによる絡まりを低くするためであり、また0式による
Nb含有量の制限において、5%以下では不連続フィラ
メントによる使用上不都合な残留抵抗が発生し、25%
以上では第3図で示す如く接触が増大、良好な電磁特性
が得られなくなるからである。
を上記0式の数値に限定する理由は、第2図で示す如<
tJb3snフィラメント径を一様にし微小フィラメン
トによる絡まりを低くするためであり、また0式による
Nb含有量の制限において、5%以下では不連続フィラ
メントによる使用上不都合な残留抵抗が発生し、25%
以上では第3図で示す如く接触が増大、良好な電磁特性
が得られなくなるからである。
(実施例)
本発明の具体的実施例は下記■〜■に示す如くである。
なお、本発明は従来の問題点を解決する手段は先に説明
したとおりであるが、実験研究の結果、最終Nb3Sn
フィラメント径d、のバラツキを次の特定範囲内に制限
することも有効であることを付記する。
したとおりであるが、実験研究の結果、最終Nb3Sn
フィラメント径d、のバラツキを次の特定範囲内に制限
することも有効であることを付記する。
0.05≦dM/ R≦ 5.0
d t=dm/ R、R= A/ A6(A:線
材断面図、へ〇:初期ビレット断面積)〈実施例■〉 230メツシュ以下325メツシュ以上のNbH粉末と
150μh以下のアトマイズCu粉をCu−15wt%
NbHとなるよう調合し、ボールミルにより2日間の混
合後、冷間静水圧プレスにより、2000 k+r f
/ crAで圧粉成形した。
材断面図、へ〇:初期ビレット断面積)〈実施例■〉 230メツシュ以下325メツシュ以上のNbH粉末と
150μh以下のアトマイズCu粉をCu−15wt%
NbHとなるよう調合し、ボールミルにより2日間の混
合後、冷間静水圧プレスにより、2000 k+r f
/ crAで圧粉成形した。
得られた成形体を10−’torr以下の真空中で90
0℃18時間の熱処理でNbf(の脱水素を行い、Cu
−15wt%Nb焼結体を得るやこの焼結体を、外径6
8m、内径52mの銅パイプに挿入、ビレットを作製後
、熱間静水圧押出で13.5φに押出し、さらにスウェ
ージング、線引きにより0.3 φまで減面加工した。
0℃18時間の熱処理でNbf(の脱水素を行い、Cu
−15wt%Nb焼結体を得るやこの焼結体を、外径6
8m、内径52mの銅パイプに挿入、ビレットを作製後
、熱間静水圧押出で13.5φに押出し、さらにスウェ
ージング、線引きにより0.3 φまで減面加工した。
この線材中のNb量に当量のSnを外部よりメッキし、
650℃で4日間の熱処理でNb3Sn超電導線材を作
製した。
650℃で4日間の熱処理でNb3Sn超電導線材を作
製した。
この実施例で得たNb3Sn超電導線は、磁化測定によ
り、6μ謡の等価的フィラメント径を得た。
り、6μ謡の等価的フィラメント径を得た。
これは、同Nb含有量のインサイチュ−法によるものよ
りも優れた特性である。
りも優れた特性である。
〈実施例■シ
実施例■の熱間静水圧押出で得た13.5φの同クラッ
ドCu−15wt%Nb線材を3φの孔明加工し、Sn
欅を挿入後、線引きにより、0.5 φまで減面加工し
た。得られた複合線材を650℃×4日間の熱処理で、
Nb3Sn超電導線材試料とした。
ドCu−15wt%Nb線材を3φの孔明加工し、Sn
欅を挿入後、線引きにより、0.5 φまで減面加工し
た。得られた複合線材を650℃×4日間の熱処理で、
Nb3Sn超電導線材試料とした。
ここで得たNJSn超電導線材を磁化測定した結果5μ
mの等価的フィラメント径を得た。
mの等価的フィラメント径を得た。
〈実施例■〉
様々な粒子径をもつ、水素化−脱水素処理により精製し
たNb粉末と、200μm以下のガスアトマイズCu粉
を種々の割合で調合し、ボールミルにより2日間の混合
後、冷間静水圧プレスにより、20001urf /c
sAT:圧粉成形シタ。
たNb粉末と、200μm以下のガスアトマイズCu粉
を種々の割合で調合し、ボールミルにより2日間の混合
後、冷間静水圧プレスにより、20001urf /c
sAT:圧粉成形シタ。
この成形体を68φの銅バイブに挿入し、税気封入し押
出ビレットとした。その後、熱間静水圧押出(950℃
)で13.5φに押出し、さらにスウェージング、線引
加工により、0.3 φに減面した。これらの線材中の
Nb量に当量のSnを外部メッキし、650’Cx 4
d、の熱処理でNb3Sn超電導線材とした。
出ビレットとした。その後、熱間静水圧押出(950℃
)で13.5φに押出し、さらにスウェージング、線引
加工により、0.3 φに減面した。これらの線材中の
Nb量に当量のSnを外部メッキし、650’Cx 4
d、の熱処理でNb3Sn超電導線材とした。
これらのNb!Sn線材の超電導特性を表■に示し、第
2図及び第3図にまとめて示している。
2図及び第3図にまとめて示している。
次 葉
表 ■
上記表■において、超電導線材の電磁特性は等価的フィ
ラメント径deffで表される。deffは履歴損失に
比例する値で、単芯線の場合は、超電導部分径2Rに等
しくなり、多芯線の場合は、各素線径d4に等しくなる
。ブロンズ法におけるNb3Snフィラメントのように
連続なフィラメントをもつ線材では、deff〜ci+
となるが、粉末法やインサイチュ−法のように、不連続
Nb3Snフィラメントをもつ場合、はとんどdef
f≠ct、となり、deffは通常d、の数10〜数1
00倍の値となる。
ラメント径deffで表される。deffは履歴損失に
比例する値で、単芯線の場合は、超電導部分径2Rに等
しくなり、多芯線の場合は、各素線径d4に等しくなる
。ブロンズ法におけるNb3Snフィラメントのように
連続なフィラメントをもつ線材では、deff〜ci+
となるが、粉末法やインサイチュ−法のように、不連続
Nb3Snフィラメントをもつ場合、はとんどdef
f≠ct、となり、deffは通常d、の数10〜数1
00倍の値となる。
一般に、フィラメント間結合の強さを議論する場合、d
eff/2Rなるパラメーターを使用する。従って、理
想的にはΩ<deff/2R≦1なる値をとり、def
f/2Rが1に近いほど単芯線的であり、deft/2
Rが小さいほど多芯線的挙動であるといえる。
eff/2Rなるパラメーターを使用する。従って、理
想的にはΩ<deff/2R≦1なる値をとり、def
f/2Rが1に近いほど単芯線的であり、deft/2
Rが小さいほど多芯線的挙動であるといえる。
インサイチュ−法や粉末法による超電導線材をマグネッ
ト等に応用する場合、deff/2R〜0.1程度あれ
ばよく、さらに、パルス用マグネットの場合には、de
ff/2R≦0.05となる。即ち、本試料のように、
Cu −Nb −Sn部分の径が250μ匍の場合、d
eff/2R= 0.1では de4f=25/jmで
あるから、通常のマグネットへの応用には、充分な値と
いえる。
ト等に応用する場合、deff/2R〜0.1程度あれ
ばよく、さらに、パルス用マグネットの場合には、de
ff/2R≦0.05となる。即ち、本試料のように、
Cu −Nb −Sn部分の径が250μ匍の場合、d
eff/2R= 0.1では de4f=25/jmで
あるから、通常のマグネットへの応用には、充分な値と
いえる。
表■において、試料番号の7. 8.12.13がそれ
ぞれ本発明の範囲内であることは明らかである。
ぞれ本発明の範囲内であることは明らかである。
そして試料1〜4は、44μm以下のNb粉末を用いて
いるが、いずれもdeff/2Rは高い。また試料5〜
9は44μm≦d≦66μ−のNb粉末で、試料9は残
留抵抗発生のため、deff/2Rが求められないが、
本発明に係る試料7.8のdeff/2Rは非常に低い
ことがわかる。試料10〜21は、44μ■≦d≦88
#I11 、149 μm 、210μmの3種のNb
粒度範囲に対して、4種のNb濃度をとった試料である
。低いdeff/2Rが得られたのは、試料12.13
のみである。
いるが、いずれもdeff/2Rは高い。また試料5〜
9は44μm≦d≦66μ−のNb粉末で、試料9は残
留抵抗発生のため、deff/2Rが求められないが、
本発明に係る試料7.8のdeff/2Rは非常に低い
ことがわかる。試料10〜21は、44μ■≦d≦88
#I11 、149 μm 、210μmの3種のNb
粒度範囲に対して、4種のNb濃度をとった試料である
。低いdeff/2Rが得られたのは、試料12.13
のみである。
(発明の効果)
本発明によれば、Nb3Snフィラメントサイズを一様
にし、微少フィラメントによる絡まりを低くすることが
できる。
にし、微少フィラメントによる絡まりを低くすることが
できる。
また、不連続フィラメントによる使用上不都合な残留抵
抗の発生がな(、接触がすくなくて良好な電磁特性を得
ることができる。
抗の発生がな(、接触がすくなくて良好な電磁特性を得
ることができる。
従って、NbTi超電導線材で開発されている交流用超
電導線材を安価でかつより強磁場に用途の拡大を可能に
する高性能化合物超電導科料の製作法として有益である
。
電導線材を安価でかつより強磁場に用途の拡大を可能に
する高性能化合物超電導科料の製作法として有益である
。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の粉末法Nb3Sn超電導線材の製造方法
一部の工程を示す説明図、第2図は本発明によるフィラ
メント間結合の強さと粉末粒度範囲との関係を示すグラ
フ、第3図は同じくフィラメント間結合の強さとNb含
有!(wt%)の関係を示すグラフである。
一部の工程を示す説明図、第2図は本発明によるフィラ
メント間結合の強さと粉末粒度範囲との関係を示すグラ
フ、第3図は同じくフィラメント間結合の強さとNb含
有!(wt%)の関係を示すグラフである。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、Cu−Nb焼結体を減面加工し、内部芯または外部
メッキにより添加したSnを、熱処理による拡散でNb
_3Sn超電導線条を製作する方法において、焼結に用
いるNbの平均粒子径をd_N_b(μm)、各_N_
bの粒子径をdとしたとき |d−d_N_b|≦0.35d_N_b・・・・・・
(1)で示される値であり、 焼結後のCu−Nb焼結体中に含まれるNb粒子の含有
量はwt%で 5≦C_N_b≦25・・・・・・(2) で示される値となるように、上記特定粒子径の、かつ特
定量のNb粉末を用いることを特徴とする粉末冶金法に
よる高性能化合物超電導材料の製法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60107996A JPH072978B2 (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 粉末冶金法による高性能化合物超電導材料の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP60107996A JPH072978B2 (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 粉末冶金法による高性能化合物超電導材料の製法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61266528A true JPS61266528A (ja) | 1986-11-26 |
JPH072978B2 JPH072978B2 (ja) | 1995-01-18 |
Family
ID=14473339
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP60107996A Expired - Lifetime JPH072978B2 (ja) | 1985-05-20 | 1985-05-20 | 粉末冶金法による高性能化合物超電導材料の製法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH072978B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106756141A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 北京有色金属研究总院 | Cu‑Nb原位复合材料的气体保护固液混合凝固装置 |
CN109943782A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 北京有色金属研究总院 | 一种00Cr17Ni14Mo2不锈钢阀块的加工方法 |
KR20220000912A (ko) * | 2017-08-21 | 2022-01-04 | 제이엑스금속주식회사 | 적층 조형용 구리 합금 분말, 적층 조형물의 제조 방법 및 적층 조형물 |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57171629A (en) * | 1981-04-13 | 1982-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | Production of compound superconductive wire rod |
JPS59184404A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | 昭和電線電纜株式会社 | Nb↓3Sn超電導線の製造方法 |
JPS60143512A (ja) * | 1983-12-29 | 1985-07-29 | 株式会社日立製作所 | 超電導部材の製造方法 |
-
1985
- 1985-05-20 JP JP60107996A patent/JPH072978B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS57171629A (en) * | 1981-04-13 | 1982-10-22 | Mitsubishi Electric Corp | Production of compound superconductive wire rod |
JPS59184404A (ja) * | 1983-04-04 | 1984-10-19 | 昭和電線電纜株式会社 | Nb↓3Sn超電導線の製造方法 |
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106756141A (zh) * | 2016-12-28 | 2017-05-31 | 北京有色金属研究总院 | Cu‑Nb原位复合材料的气体保护固液混合凝固装置 |
KR20220000912A (ko) * | 2017-08-21 | 2022-01-04 | 제이엑스금속주식회사 | 적층 조형용 구리 합금 분말, 적층 조형물의 제조 방법 및 적층 조형물 |
CN109943782A (zh) * | 2017-12-20 | 2019-06-28 | 北京有色金属研究总院 | 一种00Cr17Ni14Mo2不锈钢阀块的加工方法 |
CN109943782B (zh) * | 2017-12-20 | 2021-02-02 | 有研工程技术研究院有限公司 | 一种00Cr17Ni14Mo2不锈钢阀块的加工方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH072978B2 (ja) | 1995-01-18 |
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