JPS6293812A - 電子ビ−ム照射による超電導化合物の製造法 - Google Patents
電子ビ−ム照射による超電導化合物の製造法Info
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- JPS6293812A JPS6293812A JP60233468A JP23346885A JPS6293812A JP S6293812 A JPS6293812 A JP S6293812A JP 60233468 A JP60233468 A JP 60233468A JP 23346885 A JP23346885 A JP 23346885A JP S6293812 A JPS6293812 A JP S6293812A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E40/00—Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- 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
本発明は電子ビーム照射による超電導化合物の製造法に
関する。
関する。
電気抵抗零の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、しかも強い磁界まで超電導状態
が保たれることから、ＮＭＲ分析装置、エネルギー貯蔵
、核融合炉、高エネルギー物理用粒子加速器などの強磁
界発生用電磁石の巻線材としての利用が進められている
。
電流を流すことができ、しかも強い磁界まで超電導状態
が保たれることから、ＮＭＲ分析装置、エネルギー貯蔵
、核融合炉、高エネルギー物理用粒子加速器などの強磁
界発生用電磁石の巻線材としての利用が進められている
。
従来技術
現在、強磁界発生用［磁石の巻線材としての超電導材料
としては、合金系のＮ ｂ−Ｔ ｉ、、Ａ−１５型化合
物と呼ばれるＮｂ、５ｎＸＶ、Ｇａが使用されている。
としては、合金系のＮ ｂ−Ｔ ｉ、、Ａ−１５型化合
物と呼ばれるＮｂ、５ｎＸＶ、Ｇａが使用されている。
Ｎｂ−Ｔｉ合金は可塑性に富み、直接線材に加工するこ
とが可能であるが、Ｎｂ、Ｓｎ、 Ｖ、ＧａのＡ−１５
型化合物は硬くて脆いため、直接加工が不可能であるの
で、従来は表面拡散法や複合加工法などの拡散反応を利
用して線材を製造していた。
とが可能であるが、Ｎｂ、Ｓｎ、 Ｖ、ＧａのＡ−１５
型化合物は硬くて脆いため、直接加工が不可能であるの
で、従来は表面拡散法や複合加工法などの拡散反応を利
用して線材を製造していた。
これらのＮｂ−Ｔｉ合金、Ｎｂ、５ｎＸＶ、ＧａのＡ−
１５型化合物の４．２Ｋにおける臨界磁界Ｈ６２は、そ
れぞれ、１２Ｔ、２１Ｔ、２２Ｔ（Ｔ：テスラ）で、印
加磁界がこの値に近くなるほど臨界電流密度Ｊｃが急速
に低下する。
１５型化合物の４．２Ｋにおける臨界磁界Ｈ６２は、そ
れぞれ、１２Ｔ、２１Ｔ、２２Ｔ（Ｔ：テスラ）で、印
加磁界がこの値に近くなるほど臨界電流密度Ｊｃが急速
に低下する。
従って、Ｖ、Ｇａｆｉ材を用いても超電導磁石としての
発生磁界は１７．５Ｔが限界であった。一方超電導応用
の発展に伴い超電導磁石に対して、従来よりも強い磁界
発生が要求され、高性能超電導化合物の開発が要望され
ている。例えば、ミラー型核融合炉用超電導マグネット
では、２０〜２４Ｔの磁界発生が必要であるとされてい
る。
発生磁界は１７．５Ｔが限界であった。一方超電導応用
の発展に伴い超電導磁石に対して、従来よりも強い磁界
発生が要求され、高性能超電導化合物の開発が要望され
ている。例えば、ミラー型核融合炉用超電導マグネット
では、２０〜２４Ｔの磁界発生が必要であるとされてい
る。
しかし、このような強磁界を既存のＮ ｂ、 Ｓ ｎ
。
。
Ｖ２Ｏａ線材で得ることは困難である。現在、優れた超
電導特性を持つものとして、Ａ−１５型化合物であるＮ
ｂ、ＡＩ、 Ｎｂ、（ＡＩＸＧｅ ）、Ｎｂ、Ｇａ１シ
工ブレル型化合物であるＰｂＭｏ６Ｓ、などが見い出さ
れている。
電導特性を持つものとして、Ａ−１５型化合物であるＮ
ｂ、ＡＩ、 Ｎｂ、（ＡＩＸＧｅ ）、Ｎｂ、Ｇａ１シ
工ブレル型化合物であるＰｂＭｏ６Ｓ、などが見い出さ
れている。
Ｎｂ、ＡｌＸＮｂ、（ＡＩＸＧｅ ）、Ｐ ｂ Ｍｏ、
Ｓ、のＨ，は、それぞれ３０Ｔ、４１Ｔ、ｓｏ’ｒと
Ｎｂ、ＳｎやＶ、Ｇ ａを凌ぐ特性を持っているが、こ
れらを従来法の表面拡散法や複合加工法でｆＭ造しよう
とすると、生成温度が極めて高くなるため結晶粒が粗大
化して実用的に重要な臨界電流密度Ｊｃが著しく低下す
る間爪点があった。
Ｓ、のＨ，は、それぞれ３０Ｔ、４１Ｔ、ｓｏ’ｒと
Ｎｂ、ＳｎやＶ、Ｇ ａを凌ぐ特性を持っているが、こ
れらを従来法の表面拡散法や複合加工法でｆＭ造しよう
とすると、生成温度が極めて高くなるため結晶粒が粗大
化して実用的に重要な臨界電流密度Ｊｃが著しく低下す
る間爪点があった。
発明の目的
本発明は従来法における問題点を解消せんとするもので
あり、その目的は従来法では得難かりた優れた特性を持
つ化合物超電導線材を容易に製造することができる方法
を提供するにある。
あり、その目的は従来法では得難かりた優れた特性を持
つ化合物超電導線材を容易に製造することができる方法
を提供するにある。
発明の構成
本発明者らは前記目的を達成すべく研究の結果、浸透法
によって作った超電導体の構成元素からなる複合体に、
高エネルギー密度の電子ビームを照射することにより急
加熱・急冷却すると、従来法では得られ々かった優れた
Ｊｃ値を持つ超電導化合物が得られることを究明し得た
。
によって作った超電導体の構成元素からなる複合体に、
高エネルギー密度の電子ビームを照射することにより急
加熱・急冷却すると、従来法では得られ々かった優れた
Ｊｃ値を持つ超電導化合物が得られることを究明し得た
。
この知見に基いて本発明を完成した。
本発明の要旨は超電導化合物の構成元素の１つ以上から
なる粉末の焼結体または細線を束ねたものの間隙に、他
の構成元素からなる融体を浸透させて得た複合体に、加
速電圧５〜１５０ＫＶ、電力密度１０３〜ｘｏ’Ｗ／ｉ
の電子ビームを照射することを特徴とする超電導化合物
の製造法にある。
なる粉末の焼結体または細線を束ねたものの間隙に、他
の構成元素からなる融体を浸透させて得た複合体に、加
速電圧５〜１５０ＫＶ、電力密度１０３〜ｘｏ’Ｗ／ｉ
の電子ビームを照射することを特徴とする超電導化合物
の製造法にある。
本発明において使用する超電導化合物としては、優れた
超電導特性を持つものとするにはＡ−１５型化合物であ
るＮｂ込１． Ｎｂ、（ＡＩ、 Ｇｅ ）、Ｎｈ、Ｇａ
、またはシュプレル型化合物であるＰｂＭｏ６Ｓ、であ
ることが好ましい。しかし、これらの化合物に限定され
るものではない。
超電導特性を持つものとするにはＡ−１５型化合物であ
るＮｂ込１． Ｎｂ、（ＡＩ、 Ｇｅ ）、Ｎｈ、Ｇａ
、またはシュプレル型化合物であるＰｂＭｏ６Ｓ、であ
ることが好ましい。しかし、これらの化合物に限定され
るものではない。
電子ビームを照射する時の加速電圧は、複合体に有効に
エネルギーが吸収されるためには、５〜１５０ＫＶの範
囲にあることが必要である。、５ＫＶ未涜ではエネルギ
ーの吸収が十分でなく、１５０ＫＶを超えるとビームが
透過し無だになる。
エネルギーが吸収されるためには、５〜１５０ＫＶの範
囲にあることが必要である。、５ＫＶ未涜ではエネルギ
ーの吸収が十分でなく、１５０ＫＶを超えるとビームが
透過し無だになる。
電力密度は１０３〜１０’ Ｗ／−であることが必要で
ある。ｔｏ’Ｗ／ｆｆ１未満であると化合物相が反応生
成されるだけの十分な高温が得られなく、またｘｏ’Ｗ
／−を超えると複合体が過熱されて溶断等の不都合な現
象が生ずる。
ある。ｔｏ’Ｗ／ｆｆ１未満であると化合物相が反応生
成されるだけの十分な高温が得られなく、またｘｏ’Ｗ
／−を超えると複合体が過熱されて溶断等の不都合な現
象が生ずる。
複合体における融体は、体積百分率が５〜５０チである
ことが好ましい。５４未満であると超電導化合物が十分
に生成されず、また５０％を超えると超電導化合物以外
の化合物が生成されて、いずれも超電導特性が劣化する
。
ことが好ましい。５４未満であると超電導化合物が十分
に生成されず、また５０％を超えると超電導化合物以外
の化合物が生成されて、いずれも超電導特性が劣化する
。
電子ビームの照射前後に加熱処理すると、超電導特性が
向上する。照射前における熱処理温度は４ｏｏ〜２００
０℃、照射後における熱処理温度は３００〜１５００℃
であることが好ましい。
向上する。照射前における熱処理温度は４ｏｏ〜２００
０℃、照射後における熱処理温度は３００〜１５００℃
であることが好ましい。
’ｃＥ 、又ｉ（：工’） ’！、 ｈ ｆ；’） Ｔ
表１；タ柊文ヱ王ＴＶ屯オ）亡−（了テア ７毛、と・
１ 実施例１ 粒径約０．１ ｒｍのＮｂ粉末を加圧、成形し、２２０
０℃で１時間加熱して焼結した。これを約ＳＯＯ℃に加
熱したＡＩ温浴中浸して焼結体の間隙にＡＩを浸透させ
た後、Ｎｂ管に挿入して線引き、圧延して幅６箪、厚さ
０．１ ｍのテープを作った。
表１；タ柊文ヱ王ＴＶ屯オ）亡−（了テア ７毛、と・
１ 実施例１ 粒径約０．１ ｒｍのＮｂ粉末を加圧、成形し、２２０
０℃で１時間加熱して焼結した。これを約ＳＯＯ℃に加
熱したＡＩ温浴中浸して焼結体の間隙にＡＩを浸透させ
た後、Ｎｂ管に挿入して線引き、圧延して幅６箪、厚さ
０．１ ｍのテープを作った。
このテープを真空中で１０ ｃｍ／ ｓｅｃの速度で移
動させながら、加速電圧２０ＫＶＸ［光密度５〜ｔｏｒ
ｒＪ−／ｌｄで電子ビームを照射した。
動させながら、加速電圧２０ＫＶＸ［光密度５〜ｔｏｒ
ｒＪ−／ｌｄで電子ビームを照射した。
これにより照射部は加熱されてＮｂ、ＡＩ超電導化合物
が生成され、その後熱は未照射部分に逃げ急冷された。
が生成され、その後熱は未照射部分に逃げ急冷された。
電流密度７ｍＡ／ｗＪで照射した場合、超電導化合物に
なった部分は、断面で幅約１ｍｍ、厚さ約０．０５！で
あった。
なった部分は、断面で幅約１ｍｍ、厚さ約０．０５！で
あった。
これらのテープについて、超電導臨界温度′１゛ｃ及び
１７テスラでの臨界電流Ｉｃを測定した結果は下記の表
−１の通りであった。
１７テスラでの臨界電流Ｉｃを測定した結果は下記の表
−１の通りであった。
表−１
なお、臨界電流密度Ｔｃに換算すると、４ Ｘ １０’
Ａ／−以上の値である。
Ａ／−以上の値である。
このテープを更に７００℃で１００時間熱処理したとこ
ろ、表−１に示すように１．５に＠後のＴｃの上昇が得
られ、これに伴い高磁界でのＪｃ値も上昇した。
ろ、表−１に示すように１．５に＠後のＴｃの上昇が得
られ、これに伴い高磁界でのＪｃ値も上昇した。
また、電子ビーム照射前に１０００℃で３０分間熱処理
を行ったところ、反応が容易となね、１７にのＴｃと２
５ＡのＩｃ（１７Ｔ’）が得られた。これを電子ビーム
照射後更に７００℃でｉｏｏ時間熱処理したところ、Ｔ
ｃ、 １８．ＯＫ、 Ｉｃ３０Ａに上昇した。
を行ったところ、反応が容易となね、１７にのＴｃと２
５ＡのＩｃ（１７Ｔ’）が得られた。これを電子ビーム
照射後更に７００℃でｉｏｏ時間熱処理したところ、Ｔ
ｃ、 １８．ＯＫ、 Ｉｃ３０Ａに上昇した。
実施例２
径０．３ｍのＮｂの細線を約ｓｏｏ本束ねてＮｂ管に挿
圓十 入し、２２００℃で１時間加熱してＮｂ線許ケｔを焼結
させた。これを約８００℃で加熱したＡ−１−１０原子
％（）ｅ浴中に浸漬してＮｂ線の間隙にＡｌ−Ｇｅ合金
を浸透させた後、線引き、圧延して幅６■、厚さ０．１
哩のテープとした。このテープを真空中で１０ｃｒＩｔ
／ｓｅｃの速度で移動させながら加速電圧２０ＫＶ、電
流密度５〜ＬＯｒｒｓＡ／−で電子ビームを照射した。
圓十 入し、２２００℃で１時間加熱してＮｂ線許ケｔを焼結
させた。これを約８００℃で加熱したＡ−１−１０原子
％（）ｅ浴中に浸漬してＮｂ線の間隙にＡｌ−Ｇｅ合金
を浸透させた後、線引き、圧延して幅６■、厚さ０．１
哩のテープとした。このテープを真空中で１０ｃｒＩｔ
／ｓｅｃの速度で移動させながら加速電圧２０ＫＶ、電
流密度５〜ＬＯｒｒｓＡ／−で電子ビームを照射した。
これにより照射部は加熱されてＮｂ、（ＡＩ、 Ｇｅ
）超電導化合物が生成され、その後熱は未照射部分に逃
げて急冷された。得られたテープのＴｃ及び１７Ｔでの
ｒｃを測定したところ、それぞれ、１７．１に、 ２０
Ａであった。これを更に７００℃で１００時間熱処理し
たところ、’ｒｃ及びＩｃ（１７Ｔにおける）は、それ
ぞれ、１９．３Ｋ。
）超電導化合物が生成され、その後熱は未照射部分に逃
げて急冷された。得られたテープのＴｃ及び１７Ｔでの
ｒｃを測定したところ、それぞれ、１７．１に、 ２０
Ａであった。これを更に７００℃で１００時間熱処理し
たところ、’ｒｃ及びＩｃ（１７Ｔにおける）は、それ
ぞれ、１９．３Ｋ。
２４Ａと上昇した。
実施例３
させた。これを約１２００℃に加熱したＰｂ−４０原子
％Ｓ浴中に浸してＭｏ線の間隙にｐｂ−ｓ融体を浸透さ
せた後、線引き、圧延して幅６！１１１１．厚さ０．２
ｍのテープを作った。次にこのテープを真空中で１０ｅ
ｐｎ／ ｓ ｅ ｃの速度で移動させながら加速電圧２
０ＫＶ。
％Ｓ浴中に浸してＭｏ線の間隙にｐｂ−ｓ融体を浸透さ
せた後、線引き、圧延して幅６！１１１１．厚さ０．２
ｍのテープを作った。次にこのテープを真空中で１０ｅ
ｐｎ／ ｓ ｅ ｃの速度で移動させながら加速電圧２
０ＫＶ。
電流密度５〜１０ｙｙｓＡ／−で電子ビームを照射した
。
。
これにより照射部は加熱されてＰｂＭｏ６Ｓ、超電導化
合物が生成されて、その後熱は未照射部分に逃げて急冷
された。得られたテープのＴｃ及び１７ＴでのＩｃを測
定したところ、それぞれＩＺ８Ｋ、ＩＯＡであった。こ
れを更に５００℃で１００時間熱処理したところ、Ｔｃ
及びＩｃ（１７Ｔにおける）はそれぞれ１λＯＫ、１３
Ａに上昇した。
合物が生成されて、その後熱は未照射部分に逃げて急冷
された。得られたテープのＴｃ及び１７ＴでのＩｃを測
定したところ、それぞれＩＺ８Ｋ、ＩＯＡであった。こ
れを更に５００℃で１００時間熱処理したところ、Ｔｃ
及びＩｃ（１７Ｔにおける）はそれぞれ１λＯＫ、１３
Ａに上昇した。
発明の効果
本発明の方法によると、次のような優れた効果を奏し得
られるう （１）電子ビームはエネルギー密度が非常に高いため、
素線材に対し、照射部が相対的に高速で移動しても、照
射部分は瞬間的に十分高温まで加熱され、高温で安定な
化学量論組成の特性の優れた化合物相を容易に作ること
ができる、従って、従来の拡散法を適用することが困難
であったＮｂ、Ａ Ｉ、 Ｎｂ、（Ａ Ｉ −Ｇｃ ）
、ＰｂＭｏ、Ｓ、等の特性の優れた超電１仕合物の線材
化が極めて容易にできる。
られるう （１）電子ビームはエネルギー密度が非常に高いため、
素線材に対し、照射部が相対的に高速で移動しても、照
射部分は瞬間的に十分高温まで加熱され、高温で安定な
化学量論組成の特性の優れた化合物相を容易に作ること
ができる、従って、従来の拡散法を適用することが困難
であったＮｂ、Ａ Ｉ、 Ｎｂ、（Ａ Ｉ −Ｇｃ ）
、ＰｂＭｏ、Ｓ、等の特性の優れた超電１仕合物の線材
化が極めて容易にできる。
（２）電子ビーム加熱であるため、加熱は照射部に限定
され、照射後は熱伝導により熱が急速に発散されるため
、急冷効果が天衣く、高温安定相をそのｉｔ室温に壕で
保つことができ、また結晶粒を小さく抑えることができ
、実用上重要な高いＪｅ値を持つ線材が得られる。
され、照射後は熱伝導により熱が急速に発散されるため
、急冷効果が天衣く、高温安定相をそのｉｔ室温に壕で
保つことができ、また結晶粒を小さく抑えることができ
、実用上重要な高いＪｅ値を持つ線材が得られる。
（３）素線材または電子ビームを高速度で移動させて電
子ビームを照射することが可能なため、製造も能率的に
行い得られると共に、長尺の線材も極めて容易に製造し
得られ、コストも安価に得られる。
子ビームを照射することが可能なため、製造も能率的に
行い得られると共に、長尺の線材も極めて容易に製造し
得られ、コストも安価に得られる。
（４）本発明の方法で得られる線材の超屯導臨界電流特
性が優れているため、強磁界を発生させるための線材の
所要量が少なくてすみ、冷却経費等を節減し、得られる
。
性が優れているため、強磁界を発生させるための線材の
所要量が少なくてすみ、冷却経費等を節減し、得られる
。
特許出願人 科学技術庁金属材料技術研究所長中用龍−
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）超電導化合物の構成元素の１つ以上からなる粉末の
焼結体または細線を束ねたものの間隙に、他の構成元素
からなる融体を浸透させて得た複合体に、加速電圧５〜
１５０ＫＶ、電力密度１０＾３〜１０＾７Ｗ／ｃｍ＾２
の電子ビームを照射することを特徴とする超電導化合物
の製造法。 ２）超電導化合物がＡ−１５型超電導化合物またはシュ
プレル型超電導化合物である特許請求の範囲第１項記載
の超電導化合物の製造法。 ３）焼結体、または細線がＮｂ粉末の焼結体またはＮｂ
細線であり、融体がＡｌ、Ｇｅ及びＧａから選ばれた１
種または２種以上のものからなる特許請求の範囲第１項
記載の超電導化合物の製造法。 ４）焼結体または細線がＭｏ粉末の焼結体またはＭｏ細
線であり、融体がＰｂ、Ｓｎ、及Ｃｕから選ばれた１種
または２種以上とＳからなる特許請求の範囲第１項記載
の超電導化合物の製造法。 ５）電子ビームの照射前または照射後、あるいは両方で
３００〜２０００℃で熱処理する特許請求の範囲第１項
記載の超電導化合物の製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60233468A JPS6293812A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 電子ビ−ム照射による超電導化合物の製造法 |
| US06/890,655 US4729801A (en) | 1985-07-30 | 1986-07-30 | Process for producing superconducting compound tape or wire material by electron beam irradiation |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60233468A JPS6293812A (ja) | 1985-10-21 | 1985-10-21 | 電子ビ−ム照射による超電導化合物の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6293812A true JPS6293812A (ja) | 1987-04-30 |
| JPH0453050B2 JPH0453050B2 (ja) | 1992-08-25 |
Family
ID=16955498
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60233468A Granted JPS6293812A (ja) | 1985-07-30 | 1985-10-21 | 電子ビ−ム照射による超電導化合物の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6293812A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6472905A (en) * | 1987-06-12 | 1989-03-17 | American Telephone & Telegraph | Production of superconductor and device and system comprising same |
-
1985
- 1985-10-21 JP JP60233468A patent/JPS6293812A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6472905A (en) * | 1987-06-12 | 1989-03-17 | American Telephone & Telegraph | Production of superconductor and device and system comprising same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0453050B2 (ja) | 1992-08-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |