KR101044890B1 - FABRICATION METHOD OF MgB2 SUPERCONDUCTING WIRE - Google Patents

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Abstract

이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법이 개시된다. 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법은 밀링된 붕소 분말 및 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 각각 준비하는 단계; 붕소 분말 및 마그네슘 분말을 혼합한 혼합 분말을 금속 튜브에 충진하는 단계; 혼합 분말이 충진된 금속 튜브를 인발하는 단계; 및 인발된 금속 튜브를 650℃ 미만에서 열처리하는 단계를 포함한다.Disclosed is a method for producing a magnesium diboron superconducting wire. The method for producing a magnesium diboron superconducting wire may include preparing milled boron powder and unmilled magnesium powder, respectively; Filling a metal tube with a mixed powder mixed with boron powder and magnesium powder; Drawing a metal tube filled with the mixed powder; And heat treating the drawn metal tube below 650 ° C.

Description

이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법 {FABRICATION METHOD OF MgB2 SUPERCONDUCTING WIRE}Manufacturing Method of Magnesium Diboron Superconducting Wire {FABRICATION METHOD OF MgB2 SUPERCONDUCTING WIRE}

본 발명은 초전도 선재의 제조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to the production of superconducting wires, and more particularly to a method for producing a magnesium diboron superconducting wire.

상대적으로 높은 임계온도 (critical temperature: T c)를 갖는 초전도체인 이붕소마그네슘 (MgB2, T c = 39K)은 다양한 전력기기에서 저온 초전도체인 Nb-Ti (T c = 9 K) 및 Nb3Sn (T c = 18 K)보다 높은 온도에서 작동할 수 있다. 또한, 상기 이붕소마그네슘은 Nb-Ti 또는 Nb3Sn과 비교하여 저렴한 마그네슘 (Mg) 분말 및 붕소 (B) 분말을 시작물질로 하여 제조되기 때문에, 실용적으로 응용하는데 있어서 이점이 있다.Magnesium diborate (MgB 2, T c = 39 K), a superconductor with relatively high critical temperature ( T c ), is a low temperature superconductor, Nb-Ti ( T c = 9 K) and Nb 3 Sn Can operate at temperatures higher than ( T c = 18 K). In addition, since the magnesium diboron is prepared using a cheap magnesium (Mg) powder and a boron (B) powder as a starting material as compared to Nb-Ti or Nb 3 Sn, there is an advantage in practical applications.

상기 이붕소마그네슘은 높은 임계온도를 갖는 고온 초전도체들과는 달리 결정립계(grain boundary)들 사이에 약한 결합(weak link)이 없고 결맞음 길이 (coherence length)가 길다는 특성이 있다. 이 때문에, 만약 상기 이붕소마그네슘이 보다 작은 결정립 크기를 갖는다면, 상기 이붕소마그네슘은 다른 저온 초전도체 들과 마찬가지로 자속 고정점(flux pinning center)으로 작용하는 결정립계 밀도가 높아짐에 따라 이붕소마그네슘의 임계특성들을 향상시킬 수 있다.Unlike high temperature superconductors having a high critical temperature, the magnesium diboron has no weak link between grain boundaries and has a long coherence length. Because of this, if the magnesium diboron has a smaller grain size, the magnesium diboron, like other low temperature superconductors, has a critical grain boundary of magnesium diboron as the density of the grain boundary acts as a flux pinning center. Can improve the characteristics.

본 발명의 일 실시예는 저온 열처리 공정 및 밀링된 붕소 분말을 이용하여 작은 결정립 크기를 갖는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for producing a magnesium diboron superconducting wire having a small grain size using a low temperature heat treatment process and milled boron powder.

본 발명의 일 실시예는 상부임계자기장 (upper critical field: H c2), 비가역자기장 (irreversibility field: H irr), 임계전류밀도 (critical current density: J c) 등과 같은 초전도 특성을 향상시킬 수 있는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention is a duplex capable of improving superconducting characteristics such as upper critical field ( H c2 ), irreversibility field ( H irr ), critical current density ( J c ), and the like. Provided is a method for producing a small magnesium superconducting wire.

본 발명의 일 실시예는 저온에서 마그네슘 및 붕소의 반응 시간을 단축할 수 있는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법을 제공한다.One embodiment of the present invention provides a method for producing a magnesium diboron superconducting wire that can shorten the reaction time of magnesium and boron at low temperatures.

본 발명의 일 실시예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법은 밀링된 붕소 분말 및 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 각각 준비하는 단계; 상기 붕소 분말 및 상기 마그네슘 분말을 혼합한 혼합 분말을 금속 튜브에 충진하는 단계; 상기 혼합 분말이 충진된 상기 금속 튜브를 인발하는 단계; 및 상기 인발된 금속 튜브를 650℃ 미만에서 저온 열처리하는 단계를 포함한다.Method for producing a magnesium diboron superconducting wire according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing milled boron powder and unmilled magnesium powder, respectively; Filling a metal tube with a mixed powder of the boron powder and the magnesium powder; Drawing the metal tube filled with the mixed powder; And low temperature heat treatment of the drawn metal tube below 650 ° C.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 밀링에 의해 붕소 분말의 반응성이 향상되므로 붕소 분말 및 마그네슘 분말이 저온에서도 빠른 시간 안에 반응할 수 있다. 아 울러, 저온 열처리 및 밀링된 붕소 분말을 사용하므로 이붕소마그네슘은 작은 결정립 크기를 가질 수 있으며, 상부임계자기장, 비가역자기장, 임계전류밀도 등과 같은 초전도 특성이 향상될 수 있다.According to one embodiment of the present invention, since the reactivity of the boron powder is improved by milling, the boron powder and magnesium powder can be reacted in a short time even at low temperatures. In addition, since the low-temperature heat treatment and milled boron powder are used, magnesium diboron may have a small grain size, and superconducting characteristics such as upper critical magnetic field, irreversible magnetic field, and critical current density may be improved.

이하, 본 발명의 일 측면에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a magnesium diboron superconducting wire according to an aspect of the present invention will be described in detail.

본 발명의 일 측면에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하기 위해, 먼저, 밀링된 붕소 분말 및 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 준비한다.To prepare the magnesium diboron superconducting wire according to one aspect of the present invention, first, milled boron powder and unmilled magnesium powder are prepared.

상기 밀링된 붕소 분말을 준비하기 위해 밀링되지 않은 붕소 분말을 건식 밀링, 또는 습식 밀링할 수 있다. 그런데, 상기 붕소 분말을 건식 밀링할 경우, 붕소 분말이 산화되어 산화 붕소(B2O3) 분말이 생성되기 쉽다. 따라서, 상기 붕소 분말의 밀링시 산화 방지 분위기가 조성된, 예를 들어, 산소가 없는 용매를 이용한 습식 밀링을 행하는 것이 바람직하다. 상기 붕소 분말의 밀링은 붕소 분말의 반응성을 향상시킬 수 있다. 한편, 본 발명의 일 측면에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하기 위해 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 사용하는 이유는 다음과 같다. 즉, 예를 들어, 마그네슘 분말 및 붕소 분말을 동시에 밀링할 경우, 마그네슘 분말의 높은 활성(activity) 때문에 밀링시 마그네슘 분말이 쉽게 산화되어 산화마그네슘(MgO) 분말이 형성될 수 있다. 이때, 상기 생성된 산화마그네슘 상의 분율이 증가하면, 이붕소마그네슘의 초전도상 분율이 작아지고, 이에 따라 이붕소마그네슘의 초전도 특성이 저하될 수 있다. 따라서, 상술한 바와 같이, 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 사용하는 것이다.The unmilled boron powder may be dry milled or wet milled to prepare the milled boron powder. However, when dry milling the boron powder, the boron powder is easily oxidized to form a boron oxide (B 2 O 3 ) powder. Therefore, it is preferable to perform wet milling using, for example, a solvent free from oxygen, in which an anti-oxidation atmosphere is formed during milling of the boron powder. Milling the boron powder may improve the reactivity of the boron powder. On the other hand, the reason for using the unmilled magnesium powder to manufacture the magnesium diboron superconducting wire according to an aspect of the present invention is as follows. That is, for example, when the magnesium powder and the boron powder are milled simultaneously, the magnesium powder may be easily oxidized during milling to form magnesium oxide (MgO) powder due to the high activity of the magnesium powder. At this time, if the fraction of the produced magnesium oxide phase is increased, the superconducting phase fraction of magnesium diborate is reduced, and thus the superconducting characteristics of magnesium diborate may be reduced. Therefore, as described above, the use of unmilled magnesium powder is used.

상기 밀링된 붕소 분말 및 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 각각 준비한 후에는, 상기 밀링된 붕소 분말 및 상기 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 혼합하여 혼합 분말을 준비한 다음, 상기 혼합 분말을 금속 튜브에 충진한다. 상기 금속 튜브의 재료로는 본 발명의 일 측면에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 특성을 저하시키지 않음과 아울러 이붕소마그네슘과 반응성이 없고 인발성(drawbility)이 있는 금속을 사용할 수 있다.After preparing the milled boron powder and the unmilled magnesium powder, respectively, the milled boron powder and the unmilled magnesium powder are mixed to prepare a mixed powder, and then the mixed powder is filled into a metal tube. As the material of the metal tube, it is possible to use a metal which does not deteriorate the properties of the magnesium diboron superconducting wire according to an aspect of the present invention and which is not reactive with magnesium diborate and has drawability.

상기 혼합 분말을 금속 튜브에 충진한 후에는, 상기 금속 튜브의 외경이 작아지도록 함과 동시에 상기 금속 튜브의 길이가 길어지도록 상기 금속 튜브를 인발한다. 이러한 과정을 통해 상기 금속 튜브 내의 혼합 분말은 강하게 압축될 수 있다.After the mixed powder is filled in the metal tube, the metal tube is drawn to reduce the outer diameter of the metal tube and to lengthen the metal tube. Through this process, the mixed powder in the metal tube can be strongly compressed.

상기 금속 튜브를 인발한 후에는 필요에 따라 상기 혼합 분말 및 상기 인발된 금속 튜브가 산화되지 않도록 할 수 있다. 일 예로, 상기 인발된 금속 튜브를 다른 금속 튜브를 이용하여 밀봉할 수 있으나, 이에 의해 본 발명이 제한되거나 한정되지 않는다. 상기 밀봉시 상기 인발된 금속 튜브 전체를 밀봉하거나, 또는 상기 인발된 금속 튜브를 소정 크기로 절단하여 밀봉할 수 있다.After drawing out the metal tube, the mixed powder and the drawn metal tube may be prevented from being oxidized as necessary. For example, the drawn metal tube may be sealed using another metal tube, but the present invention is not limited or limited thereto. In the sealing, the entire drawn metal tube may be sealed, or the drawn metal tube may be cut to a predetermined size and sealed.

다음으로, 상기 인발된 또는 산화 방지 처리된 금속 튜브를 마그네슘의 용융점(650℃) 미만, 예를 들어, 불활성 분위기에서 500 내지 600℃에서 열처리한 후, 냉각하면 본 발명의 일 측면에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조할 수 있 다. 여기서, 상기 열처리 온도가 상기 마그네슘의 용융점에 가까울수록 상기 붕소 분말 및 상기 마그네슘 분말이 충분히 고상 반응하는 데 필요한 열처리 시간이 짧아질 수 있는 반면, 상기 열처리 온도가 떨어질수록 상기 열처리 시간이 길어질 수 있다. 이때, 상기 열처리 온도가 450℃ 미만이면, 사용되는 붕소 분말 자체의 여러 변수, 예를 들어, 순도 및 분말 입경 등에 의해 달라질 수 있으나, 오랜 시간 열처리해도 이붕소마그네슘 상 형성이 미비하거나 또는 거의 이루어지지 않을 수 있다. 따라서, 상기한 점들을 고려할 경우, 상기 열처리는 450℃ 이상 650℃ 미만에서 수행되는 것이 바람직하다.Next, the drawn or anti-oxidized metal tube is heat treated at less than the melting point (650 ° C.) of magnesium, for example, in an inert atmosphere at 500 to 600 ° C., and then cooled to diboron according to an aspect of the present invention. Magnesium superconducting wire can be produced. Here, as the heat treatment temperature is closer to the melting point of the magnesium, the heat treatment time required for sufficiently solid phase reaction of the boron powder and the magnesium powder may be shortened, while the heat treatment time may be longer as the heat treatment temperature decreases. At this time, if the heat treatment temperature is less than 450 ℃, it may vary depending on various variables of the boron powder itself used, for example, purity and powder diameter, but even if the heat treatment for a long time is insufficient or almost no magnesium diboron phase formation You may not. Therefore, in consideration of the above points, the heat treatment is preferably carried out at 450 ℃ or less than 650 ℃.

상기와 같은 저온 열처리에 의해 상기 금속 튜브 내의 붕소 분말 및 마그네슘 분말은 고상 반응할 수 있다. 이때, 밀링된 붕소 분말은 밀링되지 않은 붕소 분말에 비해 향상된 반응성을 가지므로, 상기 고상 반응이 보다 빠르면서도 원활히 일어날 수 있다. 또한, 상기 저온 열처리에 의한 고상 반응은 느린 결정립 성장 속도로 인하여 작은 결정립 크기를 갖는 이붕소마그네슘 상(phase)을 형성할 수 있다. 또한, 붕소 분말의 밀링에 의해 이붕소마그네슘의 결정성(crystallinity)이 나빠져서 초전도 선재의 임계온도(critical temperature: T c)가 낮아지게 되나, 상부임계자기장, 비가역자기장, 임계전류밀도 등과 같은 초전도 특성은 오히려 향상될 수 있다. 여기서, “저온”이란 마그네슘 용융점 이상의 온도, 즉, 고온과 대비되는 개념으로, 붕소 분말 및 마그네슘 분말이 고상 반응할 수 있는 온도를 말한다.By the low temperature heat treatment as described above, the boron powder and the magnesium powder in the metal tube may be in a solid phase reaction. At this time, the milled boron powder has an improved reactivity compared to the unmilled boron powder, so that the solid phase reaction may occur more quickly and smoothly. In addition, the solid phase reaction by the low temperature heat treatment may form a magnesium diboron phase having a small grain size due to the slow grain growth rate. In addition, the crystallinity of magnesium diboride decreases due to the milling of the boron powder, thereby lowering the critical temperature ( T c ) of the superconducting wire. Rather can be improved. Here, the term “low temperature” refers to a temperature at or above the magnesium melting point, that is, a concept in contrast to the high temperature, and a temperature at which the boron powder and the magnesium powder can react in a solid phase.

상기 저온 열처리는 상기 붕소 분말 및 상기 마그네슘 분말이 충분히 고상 반응할 수 있도록 수행되면 되므로, 상기 열처리 시간은 특별히 한정되지는 않으나, 수시간 내지 수백시간, 예를 들어, 5 내지 100시간 동안 열처리를 수행할 수 있다. 또한, 상기 열처리는 상기 이붕소마그네슘 초전도 선재와 반응성이 없는 비활성 가스, 예를 들어, 아르곤 가스 분위기 하에서 수행될 수 있다.Since the low-temperature heat treatment may be performed so that the boron powder and the magnesium powder sufficiently react with the solid phase, the heat treatment time is not particularly limited, but the heat treatment may be performed for several hours to several hundred hours, for example, 5 to 100 hours. can do. In addition, the heat treatment may be performed in an inert gas, for example, argon gas atmosphere that is not reactive with the magnesium diboron superconducting wire.

이하, 하기 실시예를 참조하여 본 발명을 상세하게 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명의 기술적 사상이 그에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the following examples. However, the technical spirit of the present invention is not limited or limited thereto.

[[ 실시예Example ]]

1. One. 이붕소마그네슘Magnesium diborate 초전도  Superconductivity 선재의Wire rod 제조 Produce

실시예Example 1 One

마그네슘 분말 (99 %, 4 내지 6 ㎛, Tangshan Weihao Magnesium Powder 사, 중국) 및 낮은 순도의 붕소 분말 (95-97 %, 1 ㎛ 이하, Tangshan Weihao Magnesium Powder 사, 중국)을 준비하였다. 이후, 직경이 1.9 mm인 지르코니아 볼들을 구비하는 planetary ball milling machine (Pulverisette 5, Fritsch, 독일)을 사용하여 붕소 분말을 톨루엔 (C7H8) 용매와 함께 200 rpm의 planetary disc 속도로 2시간 동안 습식 밀링한 다음, 진공 오븐에서 100℃로 건조하였다. 이후, 밀링된 붕소 분말을 마그네슘 분말과 Mg:B=1:2의 비율로 혼합하였다. 이후, 마그네슘 및 붕소(Mg + 2B)가 혼합된 혼합 분말을 8 mm의 외경 및 6 mm의 내경을 갖는 철 튜브(Fe tube)에 채워 넣었다. 이후, 그 복합 튜브를 외경이 1.58 mm가 되도록 인발하였다. 이후, 이붕소마그네슘/철 선재의 산화 방지를 위해 적당 길이로 자른 이붕 소마그네슘/철 선재를 티타늄(Ti) 튜브 내에 밀봉한 후, 고순도의 아르곤 가스 하에서 5℃/min의 가열 속도로 500℃에서 40시간 동안 열처리한 다음, 노(furnace)를 상온으로 냉각하여 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium powder (99%, 4-6 μm, Tangshan Weihao Magnesium Powder, China) and low purity boron powder (95-97%, 1 μm or less, Tangshan Weihao Magnesium Powder, China) were prepared. Subsequently, using a planetary ball milling machine (Pulverisette 5, Fritsch, Germany) equipped with 1.9 mm diameter zirconia balls, boron powder with toluene (C 7 H 8 ) solvent at 200 rpm planetary disc speed for 2 hours. Wet milling and then dried at 100 ° C. in a vacuum oven. The milled boron powder was then mixed with magnesium powder in a ratio of Mg: B = 1: 2. Thereafter, a mixed powder mixed with magnesium and boron (Mg + 2B) was filled into an iron tube (Fe tube) having an outer diameter of 8 mm and an inner diameter of 6 mm. The composite tube was then drawn to have an outer diameter of 1.58 mm. Thereafter, the magnesium diborate / iron wire, which was cut to a suitable length to prevent oxidation of the magnesium diborate / iron wire, was sealed in a titanium (Ti) tube, and then at 500 ° C. at a heating rate of 5 ° C./min under high purity argon gas. After heat treatment for 40 hours, the furnace (furnace) was cooled to room temperature to prepare a magnesium diboron superconducting wire.

실시예Example 2 2

500℃에서 80시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.A magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as in Example 1 except that the heat treatment was performed at 500 ° C. for 80 hours.

실시예Example 3 3

550℃에서 10시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as Example 1 except that heat treatment was performed at 550 ° C. for 10 hours.

실시예Example 4 4

550℃에서 20시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as in Example 1 except that heat treatment was performed at 550 ° C. for 20 hours.

실시예Example 5 5

550℃에서 40시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed at 550 ° C. for 40 hours.

실시예Example 6 6

550℃에서 80시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed at 550 ° C. for 80 hours.

실시예Example 7 7

600℃에서 10시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as Example 1 except that heat treatment was performed at 600 ° C. for 10 hours.

실시예Example 8 8

600℃에서 20시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed at 600 ° C. for 20 hours.

실시예Example 9 9

600℃에서 40시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed at 600 ° C. for 40 hours.

비교예Comparative example 1 One

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.A magnesium diboron superconducting wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that the boron powder was used without milling.

비교예Comparative example 2 2

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 500℃에서 80시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as in Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 500 ° C. for 80 hours.

비교예Comparative example 3 3

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 550℃에서 10시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 550 ° C. for 10 hours.

비교예Comparative example 4 4

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 550℃에서 20시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 550 ° C. for 20 hours.

비교예Comparative example 5 5

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 550℃에서 40시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was manufactured through the same process as Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 550 ° C. for 40 hours.

비교예Comparative example 6 6

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 550℃에서 80시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was manufactured through the same process as Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 550 ° C. for 80 hours.

비교예Comparative example 7 7

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 600℃에서 10시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was manufactured through the same process as Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 600 ° C. for 10 hours.

비교예Comparative example 8 8

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 600℃에서 20시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as in Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 600 ° C. for 20 hours.

비교예Comparative example 9 9

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 600℃에서 40시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as in Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 600 ° C. for 40 hours.

비교예Comparative example 10 10

800℃에서 0.5시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.Magnesium diboron superconducting wire was prepared in the same manner as in Example 1 except that heat treatment was performed at 800 ° C. for 0.5 hour.

비교예Comparative example 11 11

붕소 분말을 밀링하지 않은 상태로 사용하고 800℃에서 0.5시간 동안 열처리 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 과정을 거쳐 이붕소마그네슘 초전도 선재를 제조하였다.A magnesium diboron superconducting wire was prepared through the same process as in Example 1 except that the boron powder was used without milling and heat-treated at 800 ° C. for 0.5 hour.

2. 2. 이붕소마그네슘Magnesium diborate 초전도  Superconductivity 선재의Wire rod 특성 분석 Characterization

이붕소마그네슘 초전도 선재의 특성을 분석하기 전에, 각각의 측정 방법 내지는 분석 방법 등에 대해 먼저 상세히 설명하도록 한다. 상형성 및 결정 구조는 X-선 회절 (X-ray diffraction: XRD) 패턴을 통하여 얻었다. 또한, 도 3a 및 도 3b의 임계온도는 반자성(diamagnetism)을 이용한 자화법으로 측정하였다. 한편, 도 4의 임계온도, 상부임계자기장 및 비가역자기장은 5 내지 300 K의 범위에서 4 단자법에 의한 초전도 물리적 물성 측정 시스템 (Physical Properties Measurement System, PPMS, up to 9 T, Quantum Design)을 사용하여 자기-저항 (magneto-resistivity) 곡선을 통해 측정되었다. 상기 상부임계자기장 및 비가역자기장 값들은 각각 다양한 자기장에서의 저항 (R) 대 온도 (T)의 곡선으로부터 정상 상태 저항의 90 % 및 10 %로 각각 정의되었다. 또한, 이붕소마그네슘의 임계전류밀도는 최 대 7 T 크기를 갖는 시간 변화 (time-varying) 자기장에서 직류 초전도 양자 간섭 소자 (dc superconducting quantum interference device: SQUID) 자기계를 사용하여 측정되었다. 또한, 자기적인 임계전류밀도는 선재의 길이 방향에 평행한 자기장을 5 K 및 20 K에서 가하여 측정되었다. 이때, 임계전류밀도 값은 빈 임계모델(Bean critical model)을 사용한 자기 루프의 폭 (△M) 으로부터 얻었다.Before analyzing the properties of the magnesium diboron superconducting wire, each measurement method or analysis method will be described in detail. Image formation and crystal structure were obtained through X-ray diffraction (XRD) pattern. In addition, the critical temperature of FIGS. 3A and 3B was measured by the magnetization method using diamagnetism. Meanwhile, the critical temperature, the upper critical magnetic field and the irreversible magnetic field of FIG. 4 use a superconducting physical property measurement system (Physical Properties Measurement System, PPMS, up to 9 T, Quantum Design) by the 4-probe method in the range of 5 to 300 K. Was measured via a magneto-resistivity curve. The upper critical and irreversible magnetic field values were defined as 90% and 10% of steady state resistance, respectively, from the curves of resistance (R) versus temperature (T) at various magnetic fields, respectively. In addition, the critical current density of magnesium diboron was measured using a DC superconducting quantum interference device (SQUID) magnetic field in a time-varying magnetic field with a maximum size of 7T. In addition, the magnetic critical current density was measured by applying a magnetic field parallel to the longitudinal direction of the wire rod at 5K and 20K. At this time, the critical current density values were obtained from the empty threshold model width (△ M) of the magnetic loop with (Bean critical model).

도 1은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 X-선 회절 패턴을 나타낸 도면으로서, 도 1a에는 실시예 3 및 비교예 3의 X-선 회절 패턴을, 도 1b에는 실시예 5 및 비교예 5 의 X-선 회절 패턴을, 도 1c에는 실시예 7 및 비교예 7 의 X-선 회절 패턴을, 도 1d에는 비교예 10 및 비교예 11의 X-선 회절 패턴을 각각 도시하였다.1 is a view showing the X-ray diffraction pattern of the magnesium diboron superconducting wire according to the Examples and Comparative Examples of the present invention, Figure 1a shows the X-ray diffraction patterns of Example 3 and Comparative Example 3, Figure 1b The X-ray diffraction patterns of Example 5 and Comparative Example 5, the X-ray diffraction patterns of Example 7 and Comparative Example 7 in Figure 1c, the X-ray diffraction patterns of Comparative Examples 10 and 11 in Figure 1d Each is shown.

도 1a 내지 도 1c에 도시된 바와 같이, 마그네슘의 용융점 미만의 가열 온도에서 열처리하였을 경우, 미반응된 마그네슘 피크가 검출된 반면, 도 1d에 도시된 바와 같이, 마그네슘의 용융점 이상의 가열 온도에서 열처리하였을 경우, 미반응된 마그네슘 피크는 검출되지 않았다. 이는 고상 (B)-액상 (Mg) 공정에 비해 저온에서 이붕소마그네슘의 형성시의 고상 확산 반응의 동력학이 상당히 느리기 때문이다. 한편, 도 1에 도시된 실시예 및 비교예 X-선 회절 패턴 모두에서 작은 양의 산화마그네슘 상이 주요 불순물 상으로서 유사한 수준으로 존재하였다.As shown in FIGS. 1A-1C, when unheated at a heating temperature below the melting point of magnesium, unreacted magnesium peaks were detected, whereas as shown in FIG. 1D, heat treatment at a heating temperature above the melting point of magnesium was observed. In this case, no unreacted magnesium peaks were detected. This is because the kinetics of the solid phase diffusion reaction in the formation of magnesium diboron at low temperatures are significantly slower than in the solid (B) -liquid (Mg) process. On the other hand, in both the Example and Comparative X-ray diffraction patterns shown in Fig. 1, a small amount of magnesium oxide phase was present at a similar level as the main impurity phase.

도 1a 내지 도 1c를 참조하면, 미반응된 마그네슘은 밀링되지 않은 붕소 분말을 사용한 비교예들에서 실시예들과 비교시 상대적으로 많이 잔존하고 있었다. 즉, 이붕소마그네슘 상형성의 동력학은 밀링된 붕소 분말을 사용한 실시예들이 밀 링되지 않은 붕소 분말을 사용한 비교예들 보다 큼을 알 수 있었으며, 이는 상기 비교예들에서 잔존하는 마그네슘이 많은 이유를 나타낸다. 또한, 열처리 온도가 550℃에서 600℃로 증가함에 따라, 이붕소마그네슘 상형성이 증가하였다. 이를 통해, 밀링된 붕소 분말을 사용하여 600℃에서 10시간 동안 열처리된 실시예 7은 미반응된 마그네슘을 적게 함유하는, 즉, 보다 개선된 이붕소마그네슘 상을 갖는다는 것을 알 수 있었다. 1A to 1C, unreacted magnesium remained relatively large in comparison with the examples in the comparative examples using the unmilled boron powder. In other words, the kinetics of magnesium diboron phase formation was found to be greater than those using the milled boron powder compared to the comparative examples using the unmilled boron powder, which indicates why there is much magnesium remaining in the comparative examples. . In addition, as the heat treatment temperature increased from 550 ° C. to 600 ° C., magnesium diboron phase formation increased. It was found that Example 7, which was heat treated at 600 ° C. for 10 hours using milled boron powder, contained less unreacted magnesium, ie, a more improved magnesium diboron phase.

도 1d를 참조하면, 800℃에서의 고상-액상 반응의 경우, 피크 형상 및 이붕소마그네슘 상의 양은, 비교예 10 내지 11에서 모두 비슷하였다. Referring to FIG. 1D, for the solid-liquid reaction at 800 ° C., the peak shape and the amount of magnesium diborate phase were all similar in Comparative Examples 10 to 11.

하기 표 1에 기재된 바와 같이, 동일 열처리 조건 하에서, 붕소 분말의 밀링이 수행된 경우가 붕소 분말의 밀링이 수행되지 않은 경우보다 이붕소마그네슘 피크들의 반가폭(full width at half-maximum: FWHM) 값이 더 큼을 알 수 있었다. 상기 반가폭 값의 증가는 밀링에 의한 이붕소마그네슘의 결정립 크기의 감소 및 결정성의 저하에 기인한 것으로 분석할 수 있다. 상기 반가폭 값들을 이용하여 하기 표 1에 기재된 계산된(calculated) 결정립 크기를 예측하기 위하여 Williamson-Hall 분석을 하였다. 동일 온도 조건에서 실시예 및 비교예를 비교할 경우, 실시예의 계산된 결정립 크기가 더 작았다. 즉, 결정립계 밀도는 증가함을 알 수 있었다. 아울러, 상기 붕소 분말을 밀링한 경우에서, 열처리 온도가 상승함에 따라 상기 계산된 결정립 크기는 증가하였으며, 이와 마찬가지로 상기 붕소 분말을 밀링하지 않은 경우에서, 온도가 상승함에 따라 상기 계산된 결정립 크기는 증가하였다.As shown in Table 1, under the same heat treatment conditions, the milling of the boron powder was performed in the case where the milling of the boron powder was less than the full width at half-maximum (FWHM) value. I could see this greater. The increase in the half width value may be attributed to the decrease in grain size and the decrease in crystallinity of magnesium diboron by milling. The half-width values were used to Williamson-Hall analysis to predict the calculated grain size shown in Table 1 below. When comparing Examples and Comparative Examples at the same temperature conditions, the calculated grain size of the Examples was smaller. In other words, it was found that the grain boundary density increased. In addition, in the case where the boron powder is milled, the calculated grain size increases as the heat treatment temperature increases. Likewise, in the case of not milling the boron powder, the calculated grain size increases as the temperature increases. It was.

도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 이붕소마그네슘 분율을 나타낸 도면으로서, 실시예 1 내지 9, 및 비교예 1 내지 11의 이붕소마그네슘 분율을 도시하였다.FIG. 2 is a diagram showing the magnesium diborate fraction of the magnesium diboron superconducting wire according to the Examples and Comparative Examples of the present invention, and shows the magnesium diborate fractions of Examples 1 to 9 and Comparative Examples 1 to 11. FIG.

도 2를 참조하면, 500℃에서 열처리된 경우 실시예 및 비교예 모두에서 형성된 이붕소마그네슘의 양은 80시간 동안 열처리되었음에도 불구하고 작았다. 또한, 550℃에서는 실시예 및 비교예 모두에서 열처리 시간이 증가함에 따라 이붕소마그네슘 상의 분율은 증가하였다. 또한, 600℃에서, 즉, 실시예 7 내지 9에서, 이붕소마그네슘 상의 분율은 거의 88 %로 높은 값을 나타냈다. 또한, 동일 열처리 온도 및 시간 하에서, 실시예의 경우가 비교예보다 이붕소마그네슘 형성량이 컸음을 알 수 있었다. 이는 밀링 후 붕소 분말의 반응성이 향상되었기 때문이라 분석할 수 있다. 실시예 7의 경우, 고상-액상간 반응인 800℃에서 0.5시간 동안 열처리된 비교예 10 및 11과 유사한 수준을 나타내었다.Referring to Figure 2, when the heat treatment at 500 ℃ the amount of magnesium diboron formed in both the Example and Comparative Example was small despite the heat treatment for 80 hours. Also, at 550 ° C., the fraction of magnesium diboron phase increased with increasing heat treatment time in both Examples and Comparative Examples. In addition, at 600 ° C., ie in Examples 7-9, the fraction of magnesium diboron phase showed a high value of almost 88%. In addition, it was found that, under the same heat treatment temperature and time, the amount of magnesium diborate was greater in the case of Examples than in Comparative Example. This can be analyzed because the reactivity of the boron powder is improved after milling. For Example 7, the levels were similar to those of Comparative Examples 10 and 11, which were heat-treated at 800 ° C. for a solid-liquid reaction.

도 3은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 임계온도를 나타낸 도면으로서, 도 3a에는 비교예 2 내지 9의 임계온도를, 도 3b에는 실시예 2 내지 9의 임계온도를 도시하였다.3 is a view showing the critical temperature of the magnesium diboron superconducting wire according to the Examples and Comparative Examples of the present invention, Figure 3a, the critical temperature of Comparative Examples 2 to 9, Figure 3b the critical temperature of Examples 2 to 9 Is shown.

도 3을 참조하면, 실시예 2, 3, 4, 및 비교예 2, 3, 4를 동일 열처리 조건끼리 비교하였을 경우, 실시예 2, 3, 4 각각의 임계온도가 비교예 2, 3, 4 각각의 임계온도보다 높았다. 이는, 상술한 바와 같이, 밀링된 붕소 분말을 사용할 경우 이붕소마그네슘 상의 형성이 더 원활하기 때문이라 분석할 수 있다. 따라서, 너무 낮은 열처리 온도에서 짧은 시간 동안 어닐링하였을 때, 밀링되지 않은 붕소 분말을 사용한 경우에 비해 밀링된 붕소 분말을 사용한 경우가 더 높은 임계온도를 가질 수 있다. 한편, 실시예 6, 7, 8, 9, 및 비교예 6, 7, 8, 9의 이붕소마그네슘 상의 양의 유사하였으나, 실시예의 임계온도 값이 비교예의 임계온도 값보다 낮았다. 이는 밀링 과정에 기인한 결정성의 악화 및 증가된 격자 무질서(또는 스트레인) 때문이라 분석할 수 있다.Referring to FIG. 3, when Examples 2, 3, and 4 and Comparative Examples 2, 3, and 4 are compared with each other under the same heat treatment conditions, the critical temperatures of Examples 2, 3, and 4 are respectively Comparative Examples 2, 3, and 4 Higher than each critical temperature. This can be analyzed because, as described above, when the milled boron powder is used, the formation of the magnesium diboron phase is more smooth. Thus, when annealed for a short time at too low a heat treatment temperature, the use of milled boron powder may have a higher critical temperature than when using unmilled boron powder. On the other hand, the amounts of magnesium diboron phases of Examples 6, 7, 8, 9, and Comparative Examples 6, 7, 8, and 9 were similar, but the critical temperature value of the Example was lower than that of the comparative example. This can be attributed to the deterioration of crystallinity due to the milling process and the increased lattice disorder (or strain).

도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 온도-저항을 나타낸 도면으로서, 실시예 5, 7, 및 비교예 5, 7, 10, 11에 대해 자기장이 0인 상태에서의 저항 천이(resistive transition) 및 임계온도를 도시하고 있다.4 is a view showing the temperature-resistance of the magnesium diboron superconducting wire according to the Examples and Comparative Examples of the present invention, the magnetic field is 0 for Examples 5, 7, and Comparative Examples 5, 7, 10, 11 The resistive transition and the critical temperature at is shown.

도 4 및 표 1을 참조하면, 비교예 10 및 11은 상승된 온도에서 열처리하여 결정성이 향상되기 때문에, 보다 높은 임계온도를 나타낸 반면, 실시예 5, 7, 및 비교예 5, 7은 상대적으로 낮은 임계온도 천이를 나타냈다. 이때, 상기 실시예 5, 7의 임계온도 값들은 비교예 5, 7의 임계온도 값보다 낮았다. 한편, 동일 열처리 조건 하에서, 하기 표 1에 기재된 바와 같이, 실시예의 비저항 (ρ) 값이 비교예의 비저항 값보다 높았다. 이는 밀링 과정에 의해 결정성이 악화되었을 뿐만 아니라 결정립계 밀도가 증가하였기 때문이라 분석할 수 있으며 임계온도가 상대적으로 낮은 이유이다.4 and Table 1, Comparative Examples 10 and 11 show a higher critical temperature because the crystallinity is improved by heat treatment at an elevated temperature, whereas Examples 5, 7, and Comparative Examples 5, 7 are relative Low threshold temperature transitions. At this time, the critical temperature values of Examples 5 and 7 were lower than those of Comparative Examples 5 and 7. On the other hand, under the same heat treatment conditions, as shown in Table 1 below, the specific resistance (ρ) value of the example was higher than that of the comparative example. This can be analyzed not only due to the deterioration of crystallinity due to the milling process but also to the increase in grain boundary density, which is why the critical temperature is relatively low.

도 5는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 상부임계자기장 및 비가역자기장을 나타낸 도면으로서, 도 5a에는 실시예 5, 7, 및 비교예 5, 7, 10, 11의 상부임계자기장을, 도 5b에는 실시예 5, 7, 및 비교예 5, 7, 10, 11의 비가역자기장을 각각 도시하였다.5 is a view showing the upper critical magnetic field and irreversible magnetic field of the magnesium diboron superconducting wire according to the embodiment and comparative example of the present invention, Figure 5a of Examples 5, 7, and Comparative Examples 5, 7, 10, 11 The upper critical magnetic field is shown in FIG. 5B, irreversible magnetic fields of Examples 5, 7, and Comparative Examples 5, 7, 10, and 11, respectively.

도 5를 참조하면, 동일 열처리 조건 하에서, 상부임계자기장 및 비가역자기장은 모두 밀링된 붕소 분말을 사용한 경우가 밀링되지 않은 붕소 분말을 사용한 경우보다 높았다. 이는 하기 표 1에 기재된 잔류 비저항비(residual resistivity ratio: RRR)의 감소가 나타내듯이, 밀링 과정에 기인한 낮은 결정성 및 결함들이 생성되며 작은 결정립으로 인한 결정립계 산란 (grain boundary scattering)의 증가로 설명할 수 있다.Referring to FIG. 5, under the same heat treatment conditions, the upper critical magnetic field and the irreversible magnetic field were both higher in the case of using the milled boron powder than in the case of the unmilling boron powder. This is explained by an increase in grain boundary scattering due to small grains, with low crystallinity and defects resulting from the milling process, as indicated by the reduction of the residual resistivity ratio (RRR) described in Table 1 below. can do.

도 6은 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 임계전류밀도를 나타낸 도면으로서, 도 6a에는 비교예 2 내지 9의 임계전류밀도를, 도 6b에는 실시예 2 내지 9의 임계전류밀도를, 도 6c에는 실시예 5, 7, 및 비교예 5, 7, 10, 11의 임계전류밀도를 각각 도시하였다.6 is a view showing the critical current density of the magnesium diboron superconducting wire according to the Examples and Comparative Examples of the present invention, Figure 6a shows the critical current density of Comparative Examples 2 to 9, Figure 6b of Examples 2 to 9 6C shows the critical current densities of Examples 5, 7, and Comparative Examples 5, 7, 10, and 11, respectively.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 밀링되지 않은 붕소 분말들을 사용한 비교예들에 따른 이붕소마그네슘 선재들의 경우, 이붕소마그네슘의 초전도 분율이 열처리 온도 및 시간에 따라 증가하였으며, 그 결과 5 K 및 20 K에서 임계전류밀도가 증가하였다. 자기장의 전 영역에 걸쳐 밀링된 붕소 분말들을 사용한 실시예들에 따른 이붕소마그네슘 선재들의 임계전류밀도 값이 밀링되지 않은 붕소 분말들을 사용한 비교예들보다 높았다. 이는 초전도상 분율 증가 및 결정립 크기 감소에 따른 결정립계 피닝 증가에 기인한다. 또한, 실시예들의 임계전류밀도 경향은 비교예들과 유사하였으나 밀링된 붕소 분말을 사용하여 600℃에서 10시간 동안 열처리된 실시예 7이 가장 높은 임계전류밀도 값을 가졌다. 실시예 7 내지 9의 이붕소마그네슘 분율이, 도 2에 도시된 바와 같이, 유사함에도 불구하고, 자속 고정점 역할을 하는 결 정립계의 밀도는 더 짧은 열처리 시간으로 인하여 실시예 7이 높을 수 있으며, 이로 인해 향상된 임계전류밀도를 나타낼 수 있었다. 또한, 실시예 7, 및 비교예 10 및 11의 이붕소마그네슘 분율이, 도 2에 도시된 바와 같이, 유사함에도 불구하고, 결정립계 밀도는 실시예 7에서 높았으며, 그 결과 도 6c에 도시된 바와 같이, 실시예 7의 임계전류밀도 값이 보다 높아질 수 있었다. 이는 고온 열처리에 비하여 저온 고상 반응을 통하여 이붕소마그네슘의 결정립계 피닝이 향상되었기 때문이라고 분석할 수 있다.6A and 6B, in the case of magnesium diboron wires according to comparative examples using unmilled boron powders, the superconducting fraction of magnesium diboron increased with heat treatment temperature and time, and as a result, 5 K and 20 The critical current density increased at K. The critical current density values of the magnesium diboron wires according to the embodiments using milled boron powders over the whole area of the magnetic field were higher than the comparative examples using the unmilled boron powders. This is due to an increase in grain boundary pinning with increasing superconducting fraction and decreasing grain size. In addition, the critical current density tendency of the examples was similar to the comparative examples, but Example 7, which was heat-treated at 600 ° C. for 10 hours using milled boron powder, had the highest critical current density value. Although the magnesium diborate fractions of Examples 7 to 9 are similar, as shown in FIG. 2, the density of the grain boundaries serving as the flux fixation point may be higher in Example 7 due to the shorter heat treatment time. This resulted in an improved critical current density. In addition, although the magnesium diborate fractions of Example 7, and Comparative Examples 10 and 11 were similar, as shown in Fig. 2, the grain boundary density was high in Example 7, and as a result, as shown in Fig. 6c. Likewise, the critical current density value of Example 7 could be higher. This can be attributed to the improvement of grain boundary pinning of magnesium diboron through the low temperature solid phase reaction as compared with the high temperature heat treatment.

이상과 같이, 밀링된 붕소 분말을 사용하고 마그네슘의 용융점보다 낮은 온도에서 수행되는 고상-고상 확산 반응은, 이붕소마그네슘의 결정립 크기를 작게하고 결정성을 저하시켜 상부임계자기장 및 비가역자기장을 향상시킬 수 있으며, 아울러 임계전류밀도를 증가시킬 수 있다.As described above, the solid-phase diffusion reaction using milled boron powder and performed at a temperature lower than the melting point of magnesium reduces the grain size of magnesium diborate and lowers the crystallinity to improve the upper critical magnetic field and irreversible magnetic field. In addition, it is possible to increase the critical current density.

(100)
반가폭
(deg.)
(100)
Half width
(deg.)
(002)
반가폭
(deg.)
(002)
Half width
(deg.)
계산된
결정립
크기
(nm)
Calculated
Crystal grain
size
(nm)
임계온도
(K)
Critical temperature
(K)
ρ300K
(μΩ·㎝)
ρ 300 K
(μΩ · cm)
ρ40K
(μΩ·㎝)
ρ 40 K
(μΩ · cm)
잔류 비저항비Residual resistivity ratio
비교예 5Comparative Example 5 0.3430.343 0.2990.299 7373 36.436.4 120120 60.460.4 1.991.99 실시예 5Example 5 0.4230.423 0.480.48 4747 36.136.1 151151 97.697.6 1.551.55 비교예 7Comparative Example 7 0.360.36 0.3940.394 103103 36.436.4 100100 56.256.2 1.781.78 실시예 7Example 7 0.4110.411 0.5220.522 5353 35.935.9 142142 91.291.2 1.561.56 비교예 11Comparative Example 11 0.3440.344 0.3110.311 162162 36.736.7 101101 5050 2.022.02 비교예 10Comparative Example 10 0.3740.374 0.3390.339 7070 36.536.5 9393 5555 1.691.69

이상 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains can realize that the present invention can be implemented in other specific forms without changing the technical spirit or essential features. I can understand that.

따라서, 이상에서 기술한 실시예들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이므로, 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 하며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.Therefore, it should be understood that the above-described embodiments are provided so that those skilled in the art can fully understand the scope of the present invention. Therefore, it should be understood that the embodiments are to be considered in all respects as illustrative and not restrictive, The invention is only defined by the scope of the claims.

도 1a 내지 도 1d는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 X-선 회절 패턴을 나타낸 도면이다.1A to 1D are diagrams showing X-ray diffraction patterns of magnesium diboron superconducting wires according to Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 이붕소마그네슘 분율을 나타낸 도면이다.2 is a view showing the magnesium diborate fraction of the magnesium diboron superconducting wire according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 3a 및 도 3b는 본 발명의 비교예 및 실시예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 임계온도를 나타낸 도면이다.3a and 3b are views showing the critical temperature of the magnesium diboron superconducting wire according to the comparative example and the embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 저항-온도를 나타낸 도면이다.4 is a view showing the resistance-temperature of the magnesium diboron superconducting wire according to the Examples and Comparative Examples of the present invention.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 상부임계자기장 및 비가역자기장을 나타낸 도면이다.5A and 5B illustrate upper critical magnetic fields and irreversible magnetic fields of magnesium diboron superconducting wires according to examples and comparative examples of the present invention.

도 6a는 본 발명의 비교예에 따른, 도 6b는 본 발명의 실시예에 따른, 도 6c는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 이붕소마그네슘 초전도 선재의 임계전류밀도를 나타낸 도면이다.Figure 6a is a comparative example of the present invention, Figure 6b is according to an embodiment of the present invention, Figure 6c is a view showing the critical current density of the magnesium diboron superconducting wire according to the embodiment and the comparative example of the present invention.

Claims (6)

습식 밀링된 붕소 분말 및 밀링되지 않은 마그네슘 분말을 각각 준비하는 단계;Preparing wet milled boron powder and unmilled magnesium powder, respectively; 상기 붕소 분말 및 상기 마그네슘 분말을 혼합한 혼합 분말을 금속 튜브에 충진하는 단계;Filling a metal tube with a mixed powder of the boron powder and the magnesium powder; 상기 혼합 분말이 충진된 상기 금속 튜브를 인발하는 단계; 및Drawing the metal tube filled with the mixed powder; And 상기 인발된 금속 튜브를 650℃ 미만에서 열처리하는 단계Heat-treating the drawn metal tube below 650 ° C. 를 포함하는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법.Method for producing a magnesium diboron superconducting wire comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 인발된 금속 튜브를 열처리하기 전에 상기 혼합 분말 및 상기 금속 튜브의 산화를 방지하는 단계Preventing oxidation of the mixed powder and the metal tube before heat treatment of the drawn metal tube 를 더 포함하는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법.Method for producing a magnesium diboron superconducting wire further comprising. 삭제delete 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리는 비활성 가스 분위기 하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법.The heat treatment is a method for producing a magnesium diboron superconducting wire, characterized in that carried out under an inert gas atmosphere. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리 온도는 500 내지 600℃인 것을 특징으로 하는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법.The heat treatment temperature is 500 to 600 ℃ method for producing a magnesium diboron superconducting wire. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 열처리 시간은 5 내지 100시간인 것을 특징으로 하는 이붕소마그네슘 초전도 선재의 제조 방법.The heat treatment time is a method for producing a magnesium diboron superconducting wire, characterized in that 5 to 100 hours.
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