KR20210087067A - 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체, 전구체의 제조 방법 및 초전도 선재 - Google Patents

초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체, 전구체의 제조 방법 및 초전도 선재 Download PDF

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Abstract

본 발명의 전구체는, 복합 선재군과 배리어층과 보호층을 구비하는 복합관의 신선 가공품이며, 상기 복합 선재군이 하나 또는 복수의 주석 코어재 및 이 주석 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖는 복수의 주석 선재와, 복수의 니오븀 코어재 및 이들 니오븀 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖고, 상기 주석 선재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 니오븀 선재를 구비하고, 또한 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하이고, 횡단면으로 보아, 상기 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형으로 위치하고 있으며, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 상기 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리가 30㎛ 이상 50㎛ 이하이다.

Description

초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체, 전구체의 제조 방법 및 초전도 선재
본 발명은 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체, 전구체의 제조 방법 및 초전도 선재에 관한 것이다.
핵자기 공명 장치(NMR 장치), 자기 공명 화상 촬영 장치(MRI 장치), 핵 융합로, 가속기 등에서는 강자장을 발생시키기 위해 초전도 전자석이 이용되고 있다. 근년, 초전도 전자석에는 고성능화 및 소형화가 요구되고 있으며, 초전도 전자석용 초전도 선재에 대해서도 강자장을 발생시키기 위해 임계 자장 및 임계 전류 밀도를 크게 하는 요구가 있다. 종래, 강자장을 발생시킬 수 있는 초전도 선재로서는, Nb3Sn 초전도 선재가 사용되고 있다.
Nb3Sn 초전도 선재의 제조 방법으로는, 브론즈법 및 내부 주석 확산법이 제안되어 있다. 여기서, 내부 주석 확산법이란, 니오븀 코어재 및 주석 코어재가 구리 매트릭스 내에서 서로 접촉하지 않도록 배치된 초전도 선재의 전구체에 열처리를 실시하여, 구리 매트릭스 내를 확산하는 주석을 니오븀과 반응시킴으로써 Nb3Sn을 생성하는 방법이며, 브론즈법과 비교하여 Nb3Sn의 생성 효율 및 선재에 대한 열처리의 비용의 관점에서 유리하다는 것이 알려져 있다.
내부 주석 확산법에 사용되는 전구체로서는, 니오븀 코어재를 구리 매트릭스 내에 묻은 니오븀 선재와 주석의 표면에 구리 매트릭스를 갖지 않는 주석 선재를 조합한 전구체가 제안되어 있다(일본 특허 공개 제2010-15821호 공보 참조). 이 종래의 전구체에서는, 전구체 중의 구리 매트릭스의 체적을 감소시킴으로써, Nb3Sn 초전도 선재의 임계 전류 밀도를 높일 수 있다고 되어 있다.
또한, 주석 코어재의 주위에 구리 매트릭스 및 복수의 니오븀 코어재를 배치한 전구체도 제안되었다(일본 특허 공개 제2007-214002호 공보). 이 종래의 전구체에서는, 전구체 중의 니오븀 코어재의 선 직경을 5㎛ 내지 30㎛로 하고, 주석 코어재의 최근방에 존재하는 니오븀 코어재와 주석 코어재의 평균 거리를 100㎛ 이하로 함으로써, Nb3Sn 초전도 선재의 임계 전류 밀도를 높일 수 있다고 되어 있다.
이들 종래의 전구체는, 전구체 중의 니오븀의 체적 비율을 상대적으로 증대시킴으로써, Nb3Sn 초전도 선재의 임계 전류 밀도를 높이는 것이지만, 초전도 선재의 임계 전류 밀도, 특히 고자장 하의 임계 전류 밀도가 가일층의 향상이 요구되고 있다.
일본 특허 공개 제2010-15821호 공보 일본 특허 공개 제2007-214002호 공보
본 발명은 상술한 바와 같은 사정에 기초하여 이루어진 것이며, 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 얻는 것이 가능한 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체, 전구체의 제조 방법 및 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 제1 발명은, 복합 선재군과, 이 복합 선재군을 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과, 이 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층을 구비하는 복합관의 신선(伸線) 가공품이며, 내부 주석 확산법에 의한 Nb3Sn 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체이며, 상기 복합 선재군이, 주석제 또는 주석 합금제의 하나 또는 복수의 주석 코어재 및 이 주석 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖는 복수의 주석 선재와, 니오븀제 또는 니오븀 합금제의 복수의 니오븀 코어재 및 이들 니오븀 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖고, 상기 주석 선재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 니오븀 선재를 구비하고, 또한 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하이고, 횡단면으로 보아, 상기 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형으로 위치하고 있으며, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 상기 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리가 30㎛ 이상 50㎛ 이하이다.
본 발명자들은, 예의 검토한 결과, 전구체의 열처리에 있어서의 주석의 확산 거리가 50㎛ 정도이고, 주석으로부터 이 확산 거리보다 멀리 떨어진 위치에서 조대한 Nb3Sn의 결정립이 생성되고, 초전도 선재의 임계 전류 밀도가 저하되기 쉬움을 확인하였다. 그래서, 당해 전구체는, 횡단면으로 보아, 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심을 대략 평면 격자형으로 위치시키고, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리를 상기 범위 내로 하고 있다. 복합관의 복합 선재군은, 주석 선재의 주위에 복수의 니오븀 선재를 인접시키는 구조이므로, 복합관의 신선 가공품인 당해 전구체는, 주석 선상체로부터 상기 상한 이하의 범위 내에 니오븀 선재에서 유래하는 니오븀 선상체를 위치시키고, 내부 주석 확산법에 의한 열처리에 있어서 니오븀 선상체의 구석구석에 충분한 양의 주석을 확산시키는 것을 가능하게 한다. 즉, 당해 전구체는, 주석 선상체로부터 멀리 떨어진 위치에 있어서의 주석의 확산량의 부족을 방지하고, 자속 피닝 사이트가 되는 미세하고 등축립인 Nb3Sn의 결정립의 생성을 촉진하고, 자속 피닝력이 작은 조대한 Nb3Sn의 결정립의 생성을 억제할 수 있으므로, 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 얻는 것을 가능하게 한다. 또한, 당해 전구체는, 복합 선재군이 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 상기 범위 내이므로, 얻어지는 초전도 선재의 Nb3Sn의 생성량의 저하를 억제하면서, 특히 고자장 하의 임계 전류 밀도를 높일 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 제2 발명은, 내부 주석 확산법에 의한 Nb3Sn 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체의 제조 방법이며, 복합 선재군과, 이 복합 선재군을 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과, 이 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층을 구비하는 복합관을 준비하는 공정과, 상기 복합관을 신선하는 공정을 갖고, 상기 복합 선재군이, 주석제 또는 주석 합금제의 하나 또는 복수의 주석 코어재 및 이 주석 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖는 복수의 주석 선재와, 니오븀제 또는 니오븀 합금제의 복수의 니오븀 코어재 및 이들 니오븀 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖고, 상기 주석 선재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 니오븀 선재를 구비하고, 또한 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하이고, 상기 신선 공정 후의 상기 복합관의 횡단면으로 보아, 상기 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형으로 위치하고 있고, 상기 신선 공정에서, 상기 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 상기 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리가 30㎛ 이상 50㎛ 이하가 되도록 상기 복합관을 신선한다.
당해 전구체의 제조 방법에 의해 제조되는 전구체는, 상기 제1 발명의 전구체와 동일한 구조를 가지므로, 당해 전구체의 제조 방법은, 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 얻는 것을 가능하게 한다.
상기 과제를 해결하기 위해 이루어진 제3 발명은, 길이 방향을 따르는 복수의 공공을 가지며, 적어도 Nb3Sn 및 구리를 함유하는 복합 선상체와, 상기 복합 선상체를 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과, 상기 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층을 구비하고, 횡단면으로 보아, 상기 복수의 공공의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형으로 위치하고 있으며, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 상기 공공의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리가 30㎛ 이상 50㎛ 이하이고, 상기 복합 선상체가 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하인 초전도 선재이다.
당해 초전도 선재는, 상기 제1 발명의 전구체를 사용한 내부 주석 확산법에 의해 용이하게 제조할 수 있다. 또한, 당해 초전도 선재는, 횡단면으로 보아, 주석 유래의 복수의 공공의 단면 영역의 무게 중심을 대략 평면 격자형으로 위치시키고, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 공공의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리를 상기 범위 내로 하고 있으므로, 제조 시에 내부 주석 확산법에 의한 열처리에 의해 복합 선상체 내의 구석 구석에 충분한 양의 주석을 확산시킬 수 있다. 즉, 당해 초전도 선재는, 주석으로부터 멀리 떨어진 위치에 있어서의 주석의 확산량의 부족을 방지하고, 조대한 Nb3Sn의 결정립의 생성을 억제한 것이므로, 높은 임계 전류 밀도를 나타낸다. 또한, 당해 초전도 선재는, 복합 선상체가 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 상기 범위 내이므로, Nb3Sn양이 많고, 또한 특히 고자장 하의 임계 전류 밀도가 높다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 얻는 것이 가능한 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체, 이 전구체의 제조 방법 및 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 형태의 전구체를 모식적으로 도시하는 횡단면도이다.
도 2는 도 1의 전구체로부터 제조된 초전도 선재를 모식적으로 도시하는 횡단면도이다.
이하, 본 발명에 관한 전구체, 전구체의 제조 방법 및 초전도 선재의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.
도 1의 전구체(1)는, 내부 주석 확산법에 의한 Nb3Sn 초전도 선재의 제조에 사용되는 열처리 전의 초전도 선재 전구체이며, 횡단면으로 보아 단면 영역이 대략 원형으로 형성되어 있다. 당해 전구체(1)는, 복합 선재군과, 이 복합 선재군을 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과, 이 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층을 구비하는 복합관의 신선 가공품이다. 여기서, 복합관의 신선 가공품이란, 신선 가공에 의해 복합관을 반경 방향으로 축경한 상태의 성형품을 나타내며, 신선 가공의 전후에 있어서 축경 이외의 배치 구조의 변화가 작은 것을 의미한다.
[복합관]
신선 가공 전의 복합관은, 횡단면으로 보아, 단면 영역의 형상이 대략 원형으로 형성되어 있고, 통형 보호층의 내주면에 배리어층을 통형으로 배치한 통형체의 내측에 복합 선재군을 삽입한 구조를 갖고 있다. 또한, 배리어층의 재질로서는, 예를 들어 니오븀, 티타늄이 채용되지만, 배리어층의 내주면에도 Nb3Sn을 생성할 수 있다는 관점에서 니오븀이 바람직하다.
<복합 선재군>
복합 선재군은, 주석제 또는 주석 합금제의 주석 코어재 및 이 주석 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖는 복수의 주석 선재와, 니오븀제 또는 니오븀 합금제의 복수의 니오븀 코어재 및 이들 니오븀 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖고, 상기 주석 선재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 니오븀 선재를 구비하고 있다. 주석 선재 및 니오븀 선재는, 횡단면으로 보아, 단면 영역의 형상이 각각 대략 정육각형으로 형성되어 있고, 공간적으로 대략 간극 없이 조합되어 있다. 구체적으로는, 하나의 니오븀 선재의 6면에 니오븀 선재 및 주석 선재가 교대로 셋씩 인접하고, 하나의 주석 선재의 6면의 각각에 니오븀 선재가 하나씩 인접하도록 주석 선재 및 니오븀 선재가 조합되어 있고, 니오븀 선재의 구리 매트릭스 및 주석 선재의 구리 매트릭스가 서로 맞닿아 있다.
복합 선재군 중의 주석 선재는, 상술한 바와 같은 주석 선재 및 니오븀 선재의 조합에 의해 규칙적으로 위치하고 있다. 구체적으로는, 복합관의 횡단면으로 보아, 복수의 주석 선재의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형(대략 삼각 격자형)으로 위치하고 있다. 또한, 복합관의 횡단면으로 보아, 주석 선재의 단면 영역의 무게 중심과 주석 코어재의 단면 영역의 무게 중심이 대략 일치하고 있다.
복합 선재군은, 티타늄(Ti)을 포함한다. 이 티타늄은, 주석 선재 및 니오븀 선재에 균질하게 함유시킬 수도 있지만, 주석 코어재에 함유시키는 것이 바람직하다. 즉, 주석 코어재를 주석과 티타늄의 합금제로 하는 것이 바람직하다. 주석 코어재에 티타늄을 포함시킴으로써, 주석의 확산이 촉진되어, 임계 전류 밀도를 높일 수 있다.
복합 선재군 전체에 대한 티타늄의 함유량의 하한으로서는 0.38질량％이며, 0.4질량％가 보다 바람직하다. 한편, 상기 티타늄의 함유량의 상한으로서는 0.55질량％이며, 0.5질량％가 보다 바람직하다. 상기 티타늄의 함유량이 상기 하한 미만이면, 얻어지는 초전도 선재의 티타늄에 의한 임계 전류 밀도 향상 효과를 충분히 얻을 수 없을 우려가 있다. 반대로, 상기 티타늄의 함유량이 상기 상한을 초과하면, Nb3Sn의 생성이 저해되어, 얻어지는 초전도 선재의 초전도 특성이 저하될 우려가 있다.
복합 선재군에 대한 티타늄의 함유를 주석과 티타늄의 합금제의 주석 코어재를 사용하여 행하는 경우, 상기 합금제의 주석 코어재의 티타늄 함유량은, 복합 선재군 전체에 대한 티타늄의 함유량이 원하는 값이 되도록 결정하면 된다. 구체적으로는, 상기 합금제의 주석 코어재의 티타늄 함유량으로서는, 1질량％ 이상 2질량％ 이하가 바람직하다.
[전구체의 제조 방법]
본 발명의 전구체의 제조 방법은, 내부 주석 확산법에 의한 Nb3Sn 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체(1)의 제조에 사용된다. 당해 전구체의 제조 방법은, 복합관을 준비하는 준비 공정과, 복합관을 신선하는 신선 공정을 갖는다.
<준비 공정>
준비 공정은, 상술한 복합관을 준비하는 공정이며, 준비 공정에서는, 복합 선재군과, 이 복합 선재군을 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과, 이 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층을 구비하는 복합관을 준비한다.
준비된 복합관의 복합 선재군은, 상술한 바와 같이, 주석제 또는 주석 합금제의 하나 또는 복수의 주석 코어재 및 이 주석 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖는 복수의 주석 선재와, 니오븀제 또는 니오븀 합금제의 복수의 니오븀 코어재 및 이들 니오븀 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖고, 상기 주석 선재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 니오븀 선재를 구비한다.
또한, 상기 복합 선재군은, 상술한 바와 같이, 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하이다.
<신선 공정>
신선 공정은, 준비 공정에서 준비한 복합관을 신선하여 당해 전구체(1)를 얻는 공정이며, 신선 공정에서는, 신선 가공에 의해 복합관을 반경 방향으로 축경한다. 이 신선 가공으로서는, 다이스를 사용한 공지된 가공 수순을 채용할 수 있다.
신선 가공 후의 복합관(당해 전구체(1))은, 신선 가공 전의 복합관과 비교하여 축경 이외의 배치 구조의 변화가 작다. 이 때문에, 당해 전구체(1)는, 복수의 니오븀 선재에서 유래하는 니오븀 선상체(2) 및 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체(3)에 대해, 원래의 복수의 니오븀 선재 및 복수의 주석 선재의 축경 이외의 배치 구조를 유지한다. 즉, 신선 공정 후의 복합관의 횡단면으로 보아, 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체(3)의 단면 영역의 무게 중심은, 복수의 주석 선재의 배치에 대응하여, 대략 평면 격자형(대략 삼각 격자형)으로 위치한다.
또한, 신선 공정에서는, 축경에 의해 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체(3)의 배치 구조가 조정된다. 구체적으로는, 신선 공정에서, 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 주석 선상체(3)의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리 W가, 열처리에 있어서의 주석의 확산에 적합한 값으로 조정되도록 복합관을 신선한다. 여기서, 평균 거리 W는, 임의의 다섯 단위 격자에 대해 각 격자점으로부터 무게 중심까지의 거리를 취득해, 이것들을 평균한 값을 나타낸다.
또한, 상술한 전구체(1)의 경우는, 주석 선상체(3)의 단면 영역의 형상은 정육각형에 근사하고, 단위 격자의 형상은 정삼각형에 근사하므로, 주석 선상체(3)의 단면 영역 및 단위 격자의 추출 방법으로는, 예를 들어 현미경 사진 화상을 사용한 형상 매칭 등의 공지된 방법을 채용할 수 있다.
상기 평균 거리 W의 하한으로서는 30㎛이며, 33㎛가 더 바람직하고, 35㎛가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 평균 거리 W의 상한으로서는 50㎛이며, 47㎛가 더 바람직하고, 45㎛가 더욱 바람직하다. 상기 평균 거리 W가 상기 하한 미만이면, 신선 가공 자체가 곤란할 우려나 신선 가공의 비용이 증대될 우려가 있다. 반대로, 상기 평균 거리 W가 상기 상한을 초과하면, 주석 선상체(3)로부터 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심까지의 주석의 확산량이 부족하여, 단위 격자의 무게 중심에서의 조대한 Nb3Sn의 결정립의 생성이 억제되지 않을 우려가 있다.
[전구체]
당해 전구체(1)는, 상술한 복합관의 신선 가공품이므로, 신선 전의 복합관의 축경 이외의 배치 구조를 계승한다. 구체적으로는, 당해 전구체(1)는, 복수의 니오븀 선재에서 유래하는 복수의 니오븀 선상체(2)와, 복수의 주석 선재에서 유래하는 복수의 주석 선상체(3)를 구비하고 있고, 하나의 주석 선상체(3)에 대해 여섯 니오븀 선상체(2)가 인접하는 구조로 되어 있다. 또한, 당해 전구체(1)는, 복수의 니오븀 선상체(2) 및 복수의 주석 선상체(3)를 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층(4)과, 이 통형 배리어층(4)의 외주면을 피복하는 통형 보호층(5)을 구비한다. 또한, 도 1에서는 당해 전구체(1)가 통형 배리어층(4)의 내주면측에 간극을 갖도록 표현되어 있지만, 도 1은 당해 전구체(1)의 구조 이해를 용이하게 하기 위한 모식적인 단면도이며, 실제로는 당해 전구체(1)를 제조할 때의 신선 가공에 의해 이 간극은 폐색되어 있다.
<니오븀 선상체>
니오븀 선상체(2)는, 신선 가공 전의 니오븀 선재에서 유래하고, 구리 매트릭스(2a) 및 구리 매트릭스(2a)에 의해 둘러싸이는 니오븀제 또는 니오븀 합금제의 복수의 니오븀 코어체(2b)로 형성되어 있다. 복수의 니오븀 코어체(2b)는, 각각이 구리 매트릭스(2a)에 의해 이격된 상태에서 배치되어 있으면 되며, 수나 배치는 특별히 한정되지 않는다.
<주석 선상체>
주석 선상체(3)는, 신선 가공 전의 주석 선재에서 유래하고, 구리 매트릭스(3a) 및 구리 매트릭스(3a)에 의해 둘러싸이는 주석제 또는 주석 합금제의 주석 코어체(3b)로 형성되어 있다. 또한, 하나의 주석 선상체(3)가 하나의 주석 코어체(3b)를 갖는 것에 한정되지 않고, 하나의 주석 선상체(3)가 복수의 주석 코어체(3b)를 갖고 있어도 된다.
니오븀 선상체(2) 및 주석 선상체(3)는, 횡단면으로 보아, 단면 영역의 형상이 대략 정육각형으로 형성되어 있고, 공간적으로 대략 간극 없이 조합되어 있다. 또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 하나의 니오븀 선상체(2)의 6면에 니오븀 선상체(2) 및 주석 선상체(3)가 교대로 셋씩 인접하고, 하나의 주석 선상체(3)의 6면의 각각에 니오븀 선상체(2)가 하나씩 인접해 있고, 니오븀 선상체(2)의 구리 매트릭스(2a) 및 주석 선상체(3)의 구리 매트릭스(3a)가 서로 맞닿거나 또는 접합되어 있다.
주석 선상체(3)는, 상술한 바와 같은 니오븀 선상체(2) 및 주석 선상체(3)의 조합에 의해 규칙적으로 위치하고 있다. 구체적으로는, 당해 전구체(1)의 횡단면으로 보아, 복수의 주석 선상체(3)의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형(대략 삼각 격자형)으로 위치하고 있다. 또한 당해 전구체(1)의 횡단면으로 보아, 주석 선상체(3)의 단면 영역의 무게 중심과 주석 코어체(3b)의 단면 영역의 무게 중심이 대략 일치하고 있다.
이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 주석 선상체(3)의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리 W는, 열처리에 있어서의 주석의 확산에 적합한 값으로 조정되어 있다. 즉, 상기 평균 거리 W의 하한으로서는 30㎛이며, 33㎛가 더 바람직하고, 35㎛가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 평균 거리 W의 상한으로서는 50㎛이며, 47㎛가 더 바람직하고, 45㎛가 더욱 바람직하다. 상기 평균 거리 W가 상기 하한 미만이면, 신선 가공이 곤란해질 우려나 신선 가공의 비용이 증대될 우려가 있다. 반대로, 상기 평균 거리 W가 상기 상한을 초과하면, 주석 선상체(3)로부터 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심까지의 주석의 확산량이 부족하여, 단위 격자의 무게 중심에서의 조대한 Nb3Sn의 결정립의 생성이 억제되지 않을 우려가 있다.
<배리어층>
배리어층(4)은, 내부 주석 확산법에 의한 열처리에 있어서 주석 선상체(3)로부터 확산되는 주석이 외부로 투과하는 것을 방지하는 층이며, 복수의 니오븀 선상체(2) 및 복수의 주석 선상체(3)를 둘러싸도록 통형으로 형성되어 있다. 배리어층(4)의 재질로서는, 예를 들어 니오븀, 티타늄이 채용되지만, 배리어층(4)의 내주면에도 Nb3Sn을 생성할 수 있다는 관점에서 니오븀이 바람직하다.
<보호층>
보호층(5)은, 당해 전구체(1)를 보호하는 구리제의 안정화재이며, 통형 배리어층(4)의 외주면을 피복하도록 통형으로 형성되어 있다.
[초전도 선재]
도 2의 초전도 선재(10)는, Nb3Sn 초전도 선재이며, 횡단면으로 보아 단면 영역이 대략 원형으로 형성되어 있다. 당해 초전도 선재(10)는, 상술한 복합관의 신선 가공품, 즉 전구체(1)로부터 내부 주석 확산법에 의해 제조할 수 있다. 이 경우, 당해 초전도 선재(10)는, 신선 전의 복합관의 축경 이외의 배치 구조를 계승한다. 구체적으로는, 당해 초전도 선재(10)는, 복합 선재군에서 유래하는 복합 선상체(11)와, 이 복합 선상체(11)를 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층(14)과, 이 통형 배리어층(14)의 외주면을 피복하는 통형 보호층(15)을 구비한다. 또한, 도 2에서는 초전도 선재(10)가 통형 배리어층(14)의 내주면측에 간극을 갖도록 표현되어 있지만, 도 2는 초전도 선재(10)의 구조 이해를 용이하게 하기 위한 모식적인 단면도이며, 실제로는 이 간극은 폐색되어 있다. 이후, 전구체(1)로부터 내부 주석 확산법에 의해 제조된 경우를 예로 들어 설명하지만, 당해 초전도 선재(10)는 다른 방법으로 제조되어도 된다.
또한, 당해 초전도 선재(10)는, 상술한 전구체(1)에 내부 주석 확산법에 의한 열처리를 실시할 때 전구체(1)의 주석 선상체(3)에 포함되는 주석은 확산되어, 니오븀 선상체(2)에 포함되는 니오븀은 주석과 반응하여 Nb3Sn이 되어 있다. 즉, 당해 초전도 선재(10)의 복합 선상체(11)는, Nb3Sn을 함유한다.
<복합 선상체>
당해 초전도 선재(10)는, 길이 방향을 따르는 복수의 공공 X를 갖고, 적어도 Nb3Sn 및 구리를 함유하는 복합 선상체(11)를 구비한다. 복합 선상체(11)는, 복수의 니오븀 선상체(2)에서 유래하는 복수의 니오븀 선상체(12)와, 복수의 주석 선상체(3)에서 유래하는 복수의 주석 선상체(13)에 의해 형성되고, 하나의 주석 선상체(13)에 대해 여섯 니오븀 선상체(12)가 인접해 있다. 단, 복수의 니오븀 선상체(12) 및 복수의 주석 선상체(13)는, 혼연 일체로 되어 융합되어 있고, 복합 선상체(11)는, 니오븀 선상체(12) 및 주석 선상체(13)의 경계를 식별하는 것이나 Nb3Sn 및 구리를 명확하게 구별하는 것이 곤란한 구조로 되어 있다.
또한, 복합 선상체(11)는, 티타늄을 포함한다. 상술한 바와 같이 전구체(1)에서는, 신선 가공 전의 복합관의 복합 선재군 중, 티타늄은 주석 코어재에 포함되면 되지만, 이와 같이 티타늄이 주석 코어재에 포함되는 경우에도, 전구체(1)의 열처리를 실시할 때 티타늄은 주석과 함께 확산되어, Nb3Sn 내에 도입된다. 이와 같이 복합 선상체(11)라도 Nb3Sn 내에 티타늄을 함유시킴으로써, 상부 임계 자장의 향상에 의해 고자장 하의 임계 전류 밀도를 높일 수 있다. 여기서, 「고자장」이란, 예를 들어 15T(테슬라) 이상의 자장을 가리킨다.
복합 선상체(11)의 티타늄 함유량의 하한으로서는 0.38질량％이며, 0.4질량％가 보다 바람직하다. 한편, 상기 티타늄의 함유량의 상한으로서는 0.55질량％이며, 0.5질량％가 보다 바람직하다. 상기 티타늄의 함유량이 상기 하한 미만이면, 당해 초전도 선재(10)의 티타늄에 의한 임계 전류 밀도 향상 효과가 충분히 얻어지 지 못할 우려가 있다. 반대로, 상기 티타늄의 함유량이 상기 상한을 초과하면, Nb3Sn의 생성이 저해되어, 당해 초전도 선재(10)의 초전도 특성이 저하될 우려가 있다.
<공공>
공공 X는, 전구체(1)의 주석 선상체(3)에서 유래하는 공공이다. 상술한 바와 같이, 내부 주석 확산법에 의한 열처리에서 전구체(1)의 주석 선상체(3)로부터 대부분의 주석이 확산된다. 이 때문에, 도 1의 주석 선상체(3)의 주석 코어체(3b)의 배치에서 유래하여 주석 선상체(13) 내에는 공공 X가 형성된다. 단, 상술한 바와 같이, 니오븀 선상체(12) 및 주석 선상체(13)는 혼연 일체로 되어 있으므로, 실제로는, 도 2에 도시하는 바와 같이, 복합 선상체(11)가 길이 방향을 따르는 복수의 공공 X를 갖는 것으로 관찰된다.
또한, 전구체(1)의 주석 코어체(3b)에 포함되는 주석의 일부가 확산되지 않고 잔류되는 경우, 도 2에 도시하는 바와 같이, 공공 X의 내주면에는 주석 부착층(13a)이 형성된다.
공공 X는, 전구체(1)의 니오븀 선상체(2) 및 주석 선상체(3)의 배치에서 유래하여 규칙적으로 배치된다. 구체적으로는, 당해 초전도 선재(10)의 횡단면으로 보아, 복수의 공공 X의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형(대략 삼각 격자형)으로 위치하고 있다.
이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 공공 X의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리 W는, 열처리에 있어서의 주석의 확산에 적합한 값으로 조정된 것이다. 즉, 상기 평균 거리 W의 하한으로서는 30㎛가 바람직하고, 33㎛가 더 바람직하고, 35㎛가 더욱 바람직하다. 한편, 상기 평균 거리 W의 상한으로서는 50㎛가 바람직하고, 47㎛가 더 바람직하고, 45㎛가 더욱 바람직하다. 상기 평균 거리 W가 상기 하한 미만이면, 당해 초전도 선재(10)를 제조하기 위한 전구체(1) 자체를 제조할 때, 신선 가공이 곤란해질 우려나 신선 가공의 비용이 증대될 우려가 있다. 반대로, 상기 평균 거리 W가 상기 상한을 초과하면, 열처리 전의 전구체(1)의 주석 선상체(3)로부터 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심까지의 주석의 확산량이 부족하여, 당해 초전도 선재(10)가 단위 격자의 무게 중심에 조대한 Nb3Sn의 결정립을 가질 우려가 있다.
<이점>
당해 전구체(1)는, 횡단면으로 보아, 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체(3)의 단면 영역의 무게 중심을 대략 평면 격자형으로 위치시키고, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 주석 선상체(3)의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리를 30㎛ 이상 50㎛ 이하로 하고 있다. 복합관의 복합 선재군은, 주석 선재의 주위에 복수의 니오븀 선재를 인접시키는 구조이므로, 복합관의 신선 가공품인 당해 전구체(1)는, 주석 선상체(3)로부터 50㎛ 이하의 범위 내에 니오븀 선재에서 유래하는 니오븀 선상체(2)를 위치시키고, 내부 주석 확산법에 의한 열처리에 있어서 니오븀 선상체(2)의 구석 구석에 충분한 양의 주석을 확산시키는 것을 가능하게 한다. 즉, 당해 전구체(1)는, 주석 선상체(3)로부터 멀리 떨어진 위치에 있어서의 주석의 확산량의 부족을 방지하고, 자속 피닝 사이트가 되는 미세하고 등축립인 Nb3Sn의 결정립의 생성을 촉진하고, 자속 피닝력이 작은 조대한 Nb3Sn의 결정립의 생성을 억제할 수 있으므로, 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재(10)를 얻는 것을 가능하게 한다. 또한, 당해 전구체(1)는, 복합 선재군이 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 상기 범위 내이므로, 얻어지는 초전도 선재의 Nb3Sn의 생성량의 저하를 억제하면서, 특히 고자장 하의 임계 전류 밀도를 높일 수 있다.
또한, 당해 초전도 선재(10)는, 횡단면으로 보아, 주석 유래의 복수의 공공 X의 단면 영역의 무게 중심을 대략 평면 격자형으로 위치시키고, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 공공 X의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리를 30㎛ 이상 50㎛ 이하로 하고 있으므로, 제조 시에 내부 주석 확산법에 의한 열처리에 의해, 복합 선상체(11) 내의 구석 구석에 충분한 양의 주석을 확산시킬 수 있다. 즉, 당해 초전도 선재(10)는, 주석으로부터 멀리 떨어진 위치에 있어서의 주석의 확산량 부족을 방지하고, 조대한 Nb3Sn의 결정립의 생성을 억제한 것이므로, 높은 임계 전류 밀도를 나타낸다. 또한, 당해 초전도 선재(10)는, 복합 선상체(11)가 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하이므로, Nb3Sn양이 많고, 또한 특히 고자장 하의 임계 전류 밀도가 높다.
[그밖의 실시 형태]
본 발명의 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체, 전구체의 제조 방법 및 초전도 선재는, 상기 실시 형태에 한정되는 것은 아니다.
상기 실시 형태에서는, 전구체가, 횡단면으로 보아, 단면 영역의 형상이 대략 정육각형인 니오븀 선상체 및 주석 선상체를 구비하는 것에 대해 설명하였지만, 니오븀 선상체 및 주석 선상체의 횡단면으로 보아 단면 영역의 형상은, 대략 정육각형에 한정되지 않고, 예를 들어 대략 정삼각형 또는 대략 정사각형이어도 된다. 또한 전구체의 구조에서 유래하고, 초전도 선재가, 횡단면으로 보아, 복수의 공공의 단면 영역의 무게 중심을 대략 정육각 격자형 또는 대략 정방 격자형으로 위치시킨 것이어도 된다.
실시예
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 상세하게 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
<복합관의 준비>
우선, 니오븀제의 코어재를 구리 파이프 내에 삽입하고, 신선 가공에 의해 횡단면이 정육각형인 니오븀 단심선을 제작하였다. 니오븀 단심선의 횡단면 정육각형 대변 간의 길이는 3.8㎜였다. 제작한 니오븀 단심선을 다수로 절단하고, 583가닥의 니오븀 단심선을 조합하여 구리 파이프 내에 삽입하고, 신선 가공에 의해 횡단면이 정육각형의 니오븀 선재를 제작하였다. 니오븀 선재의 횡단면 정육각형 대변 간의 길이는 3.5㎜로 하였다.
다음에, 주석-티타늄 합금제의 코어재(티타늄 함유량: 1.8질량％)를 구리 파이프 내에 삽입하고, 신선 가공에 의해 횡단면이 정육각형의 주석 선재를 제작하였다. 주석 선재의 횡단면의 정육각형 대변 간의 길이는 3.5㎜로 하였다. 또한, 주석-티타늄 합금제의 코어재의 티타늄 함유량은, 제조되는 초전도 선재의 복합 선상체에서의 티타늄 함유량이 0.55질량％가 되는 양이다.
얻어진 니오븀 선재 및 주석 선재를 다수로 절단하고, 84가닥의 니오븀 선재와 37가닥의 주석 선재를 횡단면이 대략 원형이 되도록 조합하여 복합 선재군으로 하였다. 이 조합에 있어서는, 주석 선재의 6면 모두에 니오븀 선재가 인접하도록 하고, 니오븀 선재의 6면에는 주석 선재 및 니오븀 선재가 교대로 세가닥씩 인접하도록 하였다.
니오븀제의 시트재를 구리 파이프의 내주면을 따라 1롤분 삽입하고, 구리 파이프 내의 시트재보다 더 내측에 복합 선재군을 삽입하여, 이것을 복합관으로 하였다.
<전구체 및 초전도 선재>
얻어진 복합관을 신선 가공에 의해 일체화하고, 추가로 신선 가공을 진행하여 전구체를 제조하였다. 또한, 신선 가공 후의 전구체의 단면 형상이나 치수는, 복합관의 구성에 의해 결정한다. 실시예 1에서는, 복합관이 상술한 바와 같이 구성되어 있으므로, 신선 가공 후, 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심은 대략 삼각 격자형으로 위치한다. 또한, 횡단면에 있어서, 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 주석 선상체의 단면 영역의 단면 무게 중심 사이의 평균 거리 W는 48㎛가 되며, 제조된 전구체의 선 직경은 0.6㎜가 된다. 또한, 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심이 대략 삼각 격자형으로 위치하고 있음은, 제조된 전구체를 절단하여 횡단면을 현미경으로 관찰함으로써, 확인하였다.
또한, 얻어진 전구체에 대해 내부 주석 확산법에 의한 다단 열 처리를 행하여, 실시예 1의 초전도 선재를 제조하였다. 이 초전도 선재에 대해, 온도가 4.2K, 외부 자장이 16T인 조건 하에서, 전체 단면적으로부터 구리의 단면 영역의 면적을 제외한 비구리부에 있어서의 비구리부 임계 전류 밀도를 측정하였다. 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 2]
주석-티타늄 합금제의 코어재로서, 티타늄 함유량이 1.5질량％인 것을 사용하였다. 또한, 주석-티타늄 합금제의 코어재의 티타늄 함유량은, 제조되는 초전도 선재의 복합 선상체에서의 티타늄 함유량이 0.44질량％가 되는 양이다.
또한, 니오븀 선재 및 주석 선재의 횡단면의 정육각형 대변 간의 길이는 2.3㎜로 하고, 복합관의 신선 가공 후의 상기 무게 중심 간의 평균 거리 W가 32㎛로 되고, 제조된 전구체의 선 직경이 0.8㎜로 되도록 하였다.
상기 이외는 실시예 1과 마찬가지로 하여 실시예 2의 초전도 선재를 제조하였다. 이 실시예 2의 비구리부 임계 전류 밀도의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[실시예 3]
주석-티타늄 합금제의 코어재로서, 티타늄 함유량이 1.2질량％인 것을 사용하였다. 또한, 주석-티타늄 합금제의 코어재의 티타늄 함유량은, 제조되는 초전도 선재의 복합 선상체에서의 티타늄 함유량이 0.38질량％가 되는 양이다.
상기 이외는 실시예 2와 마찬가지로 하여 실시예 3의 초전도 선재를 제조하였다. 이 실시예 3의 비구리부 임계 전류 밀도의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
[비교예 1]
복합관의 신선 가공 후의 상기 무게 중심 간의 평균 거리 W가 60㎛가 되고, 제조된 전구체의 선 직경이 0.8㎜가 되도록 한 이외는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 비교예 1의 초전도 선재를 제조하였다. 이 비교예 1의 비구리부 임계 전류 밀도의 측정 결과를 표 1에 나타낸다.
Figure pct00001
표 1에 나타내는 바와 같이, 실시예 1 내지 3의 비구리부 임계 전류 밀도는, 1000A/㎟ 이상이며, 비교예 1보다도 크다.
또한, 실시예 1 내지 3 및 비교예 1의 초전도 선재를 절단하여 횡단면을 현미경으로 관찰하니, 실시예 1 내지 3에서는, Nb3Sn의 결정 조직이 등축립인 데 비해, 비교예 1에서는, 단위 격자인 삼각 격자의 중앙 부근에 Nb3Sn의 결정 조직이 조대한 결정립을 포함하고 있음이 확인되었다.
이상의 결과로부터, 횡단면으로 보아 주석 유래의 복수의 공공의 단면 영역의 무게 중심을 대략 평면 격자형으로 위치시키고, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 공공의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리를 30㎛ 이상 50㎛ 이하로 하며, 또한 복합 선상체에 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하의 Ti를 함유시킴으로써, 초전도 선재의 임계 전류 밀도를 높일 수 있다고 할 수 있다.
본 발명은 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 얻을 수 있는 초전도 선재의 제조에 이용되는 전구체, 이 전구체의 제조 방법 및 임계 전류 밀도가 높은 초전도 선재를 제공할 수 있다.
1: 전구체
2: 니오븀 선상체
2a: 구리 매트릭스
2b: 니오븀 코어체
3: 주석 선상체
3a: 구리 매트릭스
3b: 주석 코어체
4: 배리어층
5: 보호층
10: 초전도 선재
11: 복합 선상체
12: 니오븀 선상체
13: 주석 선상체
13a: 주석 부착층
14: 배리어층
15: 보호층
X: 공공

Claims (3)

  1. 복합 선재군과, 이 복합 선재군을 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과, 이 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층을 구비하는 복합관의 신선 가공품이며, 내부 주석 확산법에 의한 Nb3Sn 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체이며,
    상기 복합 선재군이,
    주석제 또는 주석 합금제의 하나 또는 복수의 주석 코어재 및 이 주석 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖는 복수의 주석 선재와,
    니오븀제 또는 니오븀 합금제의 복수의 니오븀 코어재 및 이들 니오븀 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖고, 상기 주석 선재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 니오븀 선재
    를 구비하고, 또한
    티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하이고,
    횡단면으로 보아, 상기 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형으로 위치하고 있으며, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 상기 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리가 30㎛ 이상 50㎛ 이하인, 전구체.
  2. 내부 주석 확산법에 의한 Nb3Sn 초전도 선재의 제조에 사용되는 전구체의 제조 방법이며,
    복합 선재군과, 이 복합 선재군을 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과, 이 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층을 구비하는 복합관을 준비하는 공정과,
    상기 복합관을 신선하는 공정
    을 갖고,
    상기 복합 선재군이,
    주석제 또는 주석 합금제의 하나 또는 복수의 주석 코어재 및 이 주석 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖는 복수의 주석 선재와,
    니오븀제 또는 니오븀 합금제의 복수의 니오븀 코어재 및 이들 니오븀 코어재를 둘러싸는 구리 매트릭스를 갖고, 상기 주석 선재를 둘러싸도록 배치되는 복수의 니오븀 선재
    를 구비하고, 또한
    티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하이고,
    상기 신선 공정 후의 상기 복합관의 횡단면으로 보아, 상기 복수의 주석 선재에서 유래하는 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형으로 위치하고 있고,
    상기 신선 공정에서, 상기 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 상기 주석 선상체의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리가 30㎛ 이상 50㎛ 이하가 되도록 상기 복합관을 신선하는, 전구체의 제조 방법.
  3. 길이 방향을 따르는 복수의 공공을 가지며, 적어도 Nb3Sn 및 구리를 함유하는 복합 선상체와,
    상기 복합 선상체를 둘러싸도록 배치되어, 주석의 투과를 방지하는 통형 배리어층과,
    상기 통형 배리어층의 외주면을 피복하는 통형 보호층
    을 구비하고,
    횡단면으로 보아, 상기 복수의 공공의 단면 영역의 무게 중심이 대략 평면 격자형으로 위치하고 있으며, 이 평면 격자를 형성하는 단위 격자의 무게 중심과 이 단위 격자의 격자점에 있는 상기 공공의 단면 영역의 무게 중심 사이의 평균 거리가 30㎛ 이상 50㎛ 이하이고,
    상기 복합 선상체가 티타늄을 포함하며, 그 함유량이 0.38질량％ 이상 0.55질량％ 이하인, 초전도 선재.
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114694894B (zh) * 2022-05-20 2023-10-03 西部超导材料科技股份有限公司 一种短程扩散式Nb3Sn超导线材的制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007214002A (ja) 2006-02-10 2007-08-23 Kobe Steel Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法およびそのための前駆体
JP2010015821A (ja) 2008-07-03 2010-01-21 Kobe Steel Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体およびその製造方法並びにＮｂ３Ｓｎ超電導線材
JP2012094436A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Hitachi Cable Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体及びそれを用いたＮｂ３Ｓｎ超電導線材並びにＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法
JP2012129005A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Hitachi Cable Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体の製造方法、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材、及び超電導マグネットシステム
JP2015170475A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 住友電気工業株式会社 交流用超電導ケーブル、及び交流用超電導ケーブルの製造方法
JP2018147842A (ja) * 2017-03-09 2018-09-20 株式会社神戸製鋼所 Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体及びＮｂ３Ｓｎ超電導線材

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5913036A (ja) * 1982-02-22 1984-01-23 Natl Res Inst For Metals Ｃｕ−４族元素合金を用いたＮｂ↓３Ｓｎ超電導線材の製造法
JP2926774B2 (ja) * 1989-08-25 1999-07-28 住友電気工業株式会社 交流用Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ多芯超電導線
JPH09245540A (ja) * 1996-03-07 1997-09-19 Mitsubishi Electric Corp Ｎｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の先駆体及びその製造方法並びにＮｂ―Ｓｎ系化合物超電導線の製造方法
RU2233491C1 (ru) * 2002-12-30 2004-07-27 Федеральное государственное унитарное предприятие "Всероссийский научно-исследовательский институт неорганических материалов им. акад. А.А.Бочвара" Способ получения многоволоконной заготовки для изготовления сверхпроводящего провода на основе соединения nb3sn (варианты)
JP2006032190A (ja) * 2004-07-20 2006-02-02 Mitsubishi Electric Corp Ｎｂ−Ｓｎ化合物系超電導線及びその前駆体
JP2006066274A (ja) * 2004-08-27 2006-03-09 Mitsubishi Electric Corp Ｎｂ−Ｓｎ化合物系超電導線の前駆線材
JP5642727B2 (ja) * 2012-03-27 2014-12-17 ジャパンスーパーコンダクタテクノロジー株式会社 内部Ｓｎ法Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材、及びそれらの製造方法
JP5848677B2 (ja) * 2012-08-06 2016-01-27 株式会社Ｓｈカッパープロダクツ 超電導線材の前駆体、超電導線材、および超電導線材の製造方法
RU2546136C2 (ru) * 2013-08-12 2015-04-10 Общество с ограниченной ответственностью "Научно-производственное предприятие "НАНОЭЛЕКТРО" СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ Nb3Sn СВЕРХПРОВОДЯЩЕГО ПРОВОДА
JP6270209B2 (ja) * 2014-03-20 2018-01-31 国立研究開発法人物質・材料研究機構 Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材の製造方法
JP6847914B2 (ja) * 2015-07-14 2021-03-24 エイチ．シー． スターク インコーポレイテッド 補強された超電導性ワイヤの製造

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007214002A (ja) 2006-02-10 2007-08-23 Kobe Steel Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法およびそのための前駆体
JP2010015821A (ja) 2008-07-03 2010-01-21 Kobe Steel Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体およびその製造方法並びにＮｂ３Ｓｎ超電導線材
JP2012094436A (ja) * 2010-10-28 2012-05-17 Hitachi Cable Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体及びそれを用いたＮｂ３Ｓｎ超電導線材並びにＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法
JP2012129005A (ja) * 2010-12-14 2012-07-05 Hitachi Cable Ltd Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体の製造方法、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材、及び超電導マグネットシステム
JP2015170475A (ja) * 2014-03-06 2015-09-28 住友電気工業株式会社 交流用超電導ケーブル、及び交流用超電導ケーブルの製造方法
JP2018147842A (ja) * 2017-03-09 2018-09-20 株式会社神戸製鋼所 Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の前駆体及びＮｂ３Ｓｎ超電導線材

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