JPS6366890B2 - - Google Patents
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- JPS6366890B2 JPS6366890B2 JP24874085A JP24874085A JPS6366890B2 JP S6366890 B2 JPS6366890 B2 JP S6366890B2 JP 24874085 A JP24874085 A JP 24874085A JP 24874085 A JP24874085 A JP 24874085A JP S6366890 B2 JPS6366890 B2 JP S6366890B2
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Description
産業上の利用分野
本発明はTi添加Nb3Sn超電導線材の製造法に
関する。 Nb3Sn超電導線材は、従来のNb−Ti系合金線
材と比較して超電導特性が優れており、核融合装
置などに必要な10T以上の強磁界を発生させる上
で最も実用性のある超電導材料の１つとして知ら
れている。 超電導の応用として、核融合炉用、高エネルギ
ー物理用、エネルギー貯蔵用等の大型強磁界マグ
ネツトの需要が最近増大しており、そのため
Nb3Sn線材の超電導特性の改善が要望されてい
る。 マグネツトの発生磁界を上げるためには、上部
臨界磁界Hc2（以下Hc2と記載する）を高め、高
磁界中の臨界電流密度Jc（以下Jcと記載する）を
増加させることが不可欠である。なお、Jcは実際
に磁界中で測定される臨界電流値Icを超電導体の
断面積で除して求められる。 従来技術 従来のNb3Sn超電導線材の製造法としては、
Nb粉末焼結体にSnを浸透させた後、冷間加工
し、反応熱処理を行うことにより線材内部に
Nb3Sn化合物を生成させる方法が知られている。 しかし、この方法で作られたNb3Sn線材の磁界
−Jc特性は、14T以上で急速に低下し、この線材
によつては14T以上の磁界を発生し得る超導電マ
グネツトを作ることが困難であつた。 発明の目的 本発明は従来のNb3Sn超電導線材の欠点を解消
すべくなされたもので、その目的はHc2及び14T
以上の強磁界中でのJcが顕著に改善されたNb3Sn
超電導線材の製造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鋭意研究の
結果、Nb粉末焼結体またはNb線束を真空中で加
熱溶融したSn−TiまたはSn−Ti−Cu浴中に浸漬
した後、アルゴン雰囲気を導入して、これらの合
金を浸透させ、冷間加工により線またはテープに
した後、700〜1200℃の温度で熱処理すると、
Nb3Sn超電導線材のHc2及び強磁界中でのJcを顕
著に改善し得ることを見出した。また該浴の使用
により、NbとSn浴とのぬれ性が改善され、Snの
浸透が容易となることも分かつた。これらの知見
に基いて本発明を完成した。 本発明の要旨は、 Nn粉末焼結体またはNb線束を、Snに0.1〜20
重量％のTiまたは更に0.1〜30重量％のCuを加え
た浴に浸漬処理してこれらの合金を浸透させた
後、冷間加工し、反応熱処理を施すことを特徴と
するTi添加Nb3Sn超電導線材の製造法にある。 本発明におけるSn浴中に加えたTiは、Nb3Sb
層の生成を促進すると共に、そのHc2を大巾に増
大させる効果を持つ。Nb3Sn層の生成促進により
線材の臨界電流値Icが著しく増大し、またHc2の
増大により線材の強磁界でのIc及びJcが顕著に増
大する。 さらにSn浴へのTi添加はぬれ性を改善し、Sn
の浸透を容易にする効果を有する。 そのTiの添加量は0.1〜20重量％の範囲である
ことが必要である。0.1重量％より少ないとTiの
添加効果が殆んど得られず、20重量％を超えると
Sn−Ti浴の融点が高くなり、Snの浸透が困難と
なる。 Sn浴に添加するCuは、低温でのNb3Sn層の生
成を可能にし、Nb3Sn結晶粒を微細化させて全磁
界領域でのIc及びJcを増加させる。またTiの
Nb3Sn層中への拡散を容易にすると共に強磁界中
でのIc及びJcを増加させる効果を有する。 そのCuの添加量は0.1〜30重量％の範囲である
ことが必要である。0.1重量％より少ないとCuの
添加効果が殆んど得られず、30重量％を超えると
Sn合金浴の融点が高くなり、Snの浸透が困難と
なる。 本発明の方法で得られる線材は、フラツクスジ
ヤンプの安定化のために銅被覆または銀被覆する
ことが望ましく、また電磁力に対抗するために、
更にステンレステープ等で補強することが望まし
い。 発明の効果 本発明の方法で得られるTi添加Nb3Sn超電導
線材は下記のような優れた効果を奏し得られる。 (1) Hc2が高く、また強磁界中のIc及びJcが顕著
に改善されたものとなる。線材全断面積当たり
のJc（over all Jc）が２×104A／cm2以上あるの
で、発生磁界が16T以上の超電導マグネツト用
線材に用いることが可能である。 (2) Sn浴へのTiの添加により、NbとSn浴のぬれ
性が改善されるのでSnの浸透が均一良好とな
り、Nb3Sn層の生成が促進され、Hc2を大巾に
増大させる。 実施例 １ 粒径50〜100μｍのNb粉末をプレス成型した後、
約2000℃で30分間焼結を行つた。この焼結体（10
mm×10mm×50mm）を真空中で700℃に加熱溶融し
た表１に示す組成を持つSn、Sn合金浴中に浸漬
した後、１気圧のアルゴン雰囲気中に導入して、
Sn、Sn−TiまたはSn−Ti−Cu合金をNb粉末焼
結体中に浸透させた。 これにNbシースを被せた後、冷間加工により
中間焼鈍を加えずに幅５mm、厚さ0.25mmのテープ
に加工した。このテープから長さ５cmの試料１、
２、３、４、５、６を切り取り、アルゴンガス雰
囲気中で、１、３、４は950℃で15分間、２、５、
６は900℃で15分間熱処理した。なお、１、２は
比較例を示す。これらの試料の16TでのIc及び線
材全断面積当たり（over all）Jcを測定した結果
を示すと、表１の通りであつた。 なお、％は重量％を示す。 この結果が示すように、本発明の３、４、５、
６の場合におけるIc及びover all Jcは共に顕著
に改善されている。Ti濃度は2.5重量％より５重
量％の方がより改善されている。 実施例 ２ 約2000本のNb線（直径約200μｍ）を束ねて内
径10mm、外径14mmのNbパイプに詰め、真空中で
700℃に加熱溶融した表２に示す組成を持つSn合
金浴中に浸漬した後、１気圧のアルゴン雰囲気中
に導入して、Sn、Sn−Ti合金をNb線束中に浸透
させた。これを冷間加工により直径0.5mmの線に
加工した。この線から長さ５cmの試料を切り取
り、アルゴンガス雰囲気中で950℃で15分間熱処
理を施した。得られた
関する。 Nb3Sn超電導線材は、従来のNb−Ti系合金線
材と比較して超電導特性が優れており、核融合装
置などに必要な10T以上の強磁界を発生させる上
で最も実用性のある超電導材料の１つとして知ら
れている。 超電導の応用として、核融合炉用、高エネルギ
ー物理用、エネルギー貯蔵用等の大型強磁界マグ
ネツトの需要が最近増大しており、そのため
Nb3Sn線材の超電導特性の改善が要望されてい
る。 マグネツトの発生磁界を上げるためには、上部
臨界磁界Hc2（以下Hc2と記載する）を高め、高
磁界中の臨界電流密度Jc（以下Jcと記載する）を
増加させることが不可欠である。なお、Jcは実際
に磁界中で測定される臨界電流値Icを超電導体の
断面積で除して求められる。 従来技術 従来のNb3Sn超電導線材の製造法としては、
Nb粉末焼結体にSnを浸透させた後、冷間加工
し、反応熱処理を行うことにより線材内部に
Nb3Sn化合物を生成させる方法が知られている。 しかし、この方法で作られたNb3Sn線材の磁界
−Jc特性は、14T以上で急速に低下し、この線材
によつては14T以上の磁界を発生し得る超導電マ
グネツトを作ることが困難であつた。 発明の目的 本発明は従来のNb3Sn超電導線材の欠点を解消
すべくなされたもので、その目的はHc2及び14T
以上の強磁界中でのJcが顕著に改善されたNb3Sn
超電導線材の製造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鋭意研究の
結果、Nb粉末焼結体またはNb線束を真空中で加
熱溶融したSn−TiまたはSn−Ti−Cu浴中に浸漬
した後、アルゴン雰囲気を導入して、これらの合
金を浸透させ、冷間加工により線またはテープに
した後、700〜1200℃の温度で熱処理すると、
Nb3Sn超電導線材のHc2及び強磁界中でのJcを顕
著に改善し得ることを見出した。また該浴の使用
により、NbとSn浴とのぬれ性が改善され、Snの
浸透が容易となることも分かつた。これらの知見
に基いて本発明を完成した。 本発明の要旨は、 Nn粉末焼結体またはNb線束を、Snに0.1〜20
重量％のTiまたは更に0.1〜30重量％のCuを加え
た浴に浸漬処理してこれらの合金を浸透させた
後、冷間加工し、反応熱処理を施すことを特徴と
するTi添加Nb3Sn超電導線材の製造法にある。 本発明におけるSn浴中に加えたTiは、Nb3Sb
層の生成を促進すると共に、そのHc2を大巾に増
大させる効果を持つ。Nb3Sn層の生成促進により
線材の臨界電流値Icが著しく増大し、またHc2の
増大により線材の強磁界でのIc及びJcが顕著に増
大する。 さらにSn浴へのTi添加はぬれ性を改善し、Sn
の浸透を容易にする効果を有する。 そのTiの添加量は0.1〜20重量％の範囲である
ことが必要である。0.1重量％より少ないとTiの
添加効果が殆んど得られず、20重量％を超えると
Sn−Ti浴の融点が高くなり、Snの浸透が困難と
なる。 Sn浴に添加するCuは、低温でのNb3Sn層の生
成を可能にし、Nb3Sn結晶粒を微細化させて全磁
界領域でのIc及びJcを増加させる。またTiの
Nb3Sn層中への拡散を容易にすると共に強磁界中
でのIc及びJcを増加させる効果を有する。 そのCuの添加量は0.1〜30重量％の範囲である
ことが必要である。0.1重量％より少ないとCuの
添加効果が殆んど得られず、30重量％を超えると
Sn合金浴の融点が高くなり、Snの浸透が困難と
なる。 本発明の方法で得られる線材は、フラツクスジ
ヤンプの安定化のために銅被覆または銀被覆する
ことが望ましく、また電磁力に対抗するために、
更にステンレステープ等で補強することが望まし
い。 発明の効果 本発明の方法で得られるTi添加Nb3Sn超電導
線材は下記のような優れた効果を奏し得られる。 (1) Hc2が高く、また強磁界中のIc及びJcが顕著
に改善されたものとなる。線材全断面積当たり
のJc（over all Jc）が２×104A／cm2以上あるの
で、発生磁界が16T以上の超電導マグネツト用
線材に用いることが可能である。 (2) Sn浴へのTiの添加により、NbとSn浴のぬれ
性が改善されるのでSnの浸透が均一良好とな
り、Nb3Sn層の生成が促進され、Hc2を大巾に
増大させる。 実施例 １ 粒径50〜100μｍのNb粉末をプレス成型した後、
約2000℃で30分間焼結を行つた。この焼結体（10
mm×10mm×50mm）を真空中で700℃に加熱溶融し
た表１に示す組成を持つSn、Sn合金浴中に浸漬
した後、１気圧のアルゴン雰囲気中に導入して、
Sn、Sn−TiまたはSn−Ti−Cu合金をNb粉末焼
結体中に浸透させた。 これにNbシースを被せた後、冷間加工により
中間焼鈍を加えずに幅５mm、厚さ0.25mmのテープ
に加工した。このテープから長さ５cmの試料１、
２、３、４、５、６を切り取り、アルゴンガス雰
囲気中で、１、３、４は950℃で15分間、２、５、
６は900℃で15分間熱処理した。なお、１、２は
比較例を示す。これらの試料の16TでのIc及び線
材全断面積当たり（over all）Jcを測定した結果
を示すと、表１の通りであつた。 なお、％は重量％を示す。 この結果が示すように、本発明の３、４、５、
６の場合におけるIc及びover all Jcは共に顕著
に改善されている。Ti濃度は2.5重量％より５重
量％の方がより改善されている。 実施例 ２ 約2000本のNb線（直径約200μｍ）を束ねて内
径10mm、外径14mmのNbパイプに詰め、真空中で
700℃に加熱溶融した表２に示す組成を持つSn合
金浴中に浸漬した後、１気圧のアルゴン雰囲気中
に導入して、Sn、Sn−Ti合金をNb線束中に浸透
させた。これを冷間加工により直径0.5mmの線に
加工した。この線から長さ５cmの試料を切り取
り、アルゴンガス雰囲気中で950℃で15分間熱処
理を施した。得られた
【表】
【表】
線材の16TにおけるIc及びover all Jcの測定結果
を示すと表２の通りであつた。 この結果が示すように、Tiを添加した本発明
のNb3Sn線材は添加しない場合に比べてIc及び
over all Jcが顕著に改善されることが分かる。
を示すと表２の通りであつた。 この結果が示すように、Tiを添加した本発明
のNb3Sn線材は添加しない場合に比べてIc及び
over all Jcが顕著に改善されることが分かる。
Claims (1)
- １ Nb粉末焼結体またはNb線束を、Snに0.1〜
20重量％のTiまたは更に0.1〜30重量％のCuを加
えた浴に浸漬処理してこれらの合金を浸透させた
後、冷間加工し、反応熱処理を施すことを特徴と
するTi添加Nb3Sn超電導線材の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24874085A JPS62109953A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Ｔｉ添加Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線材の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24874085A JPS62109953A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Ｔｉ添加Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線材の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62109953A JPS62109953A (ja) | 1987-05-21 |
| JPS6366890B2 true JPS6366890B2 (ja) | 1988-12-22 |
Family
ID=17182657
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24874085A Granted JPS62109953A (ja) | 1985-11-08 | 1985-11-08 | Ｔｉ添加Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線材の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62109953A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109234565B (zh) * | 2018-08-22 | 2020-11-06 | 哈尔滨工程大学 | 一种磁性记忆合金颗粒增强锡基复合材料及制备方法 |
-
1985
- 1985-11-08 JP JP24874085A patent/JPS62109953A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62109953A (ja) | 1987-05-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |