JP3178317B2 - 高強度超電導線材 - Google Patents
高強度超電導線材Info
- Publication number
- JP3178317B2 JP3178317B2 JP31213495A JP31213495A JP3178317B2 JP 3178317 B2 JP3178317 B2 JP 3178317B2 JP 31213495 A JP31213495 A JP 31213495A JP 31213495 A JP31213495 A JP 31213495A JP 3178317 B2 JP3178317 B2 JP 3178317B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- superconducting wire
- reinforcing material
- strength
- composite
- wire
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
Landscapes
- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
に用いられる高強度超電導線材、特にNb3 Sn系超電
導線材に関するものである。
臨界磁界特性を有し、10T以上の磁界の超電導マグネ
ットに広く使用されている。しかしながら、Nb3 Sn
等の化合物系電導線材は機械的な歪みをを受けることに
より特性、特に臨界電流特性が劣化するという欠点を有
する。
と通電電流によって常にマグネット内の超電導線材には
電磁力が作用し線材に機械的な歪みが生ずる。このた
め、Nb3 Sn系超電導線材による超電導マグネットの
設計においては電磁力の作用による線材の特性変化を考
慮した複雑な設計を必要とし、高強度特性を有する線材
の出現が待たれている。
ネットは、600〜750℃の温度で長時間のNb3 S
n系化合物生成熱処理によって最終的に形成される。こ
の理後の一般的な線材の断面構成のNb3 Sn系化合物
フィラメントを除くCu基合金マトリックス、拡散障壁
層(拡散バリア)、安定化材層は軟化し、十分な強度が
得られなかった。
強度化の方策として、イン・サイチュ(in situ )法に
より制作されたCu/Nb複合材を補強材として線材断
面内に複合することが知られている(低温工学,vol.2
8,No.8,pp 446〜451,1993)。
は、補強材として用いるCu/Nb複合材の制作におい
ては、Cu−Nb合金の溶解、鋳造が必要となる。この
補強材の強度を支配する要因として、鋳造時のNbデン
ドライトの間隔があげられる。これは鋳造温度、冷却速
度、溶湯中の濃度等の条件により変化し、均一な鋳造材
を得ることは困難である。つまり、安定した強度特性を
有する補強材製作が困難となり、これを複合した超電導
線材の強度特性がばらつき易いという難点がある。
中のNbの体積比は、溶解鋳造性の観点から高くできな
いためにCu/Nb複合材の強度に限界があるといった
課題を有している。
を解消し、強度特性が安定した高い強度特性を有する超
電導線材を提供することにある。
線材の補強材として、Nb、Ta、Vの中の少なくとも
一種のシート材とCuのシート材とを交互に積層した積
層複合材を母材として製作される複合材を用いたことに
ある。
一種のシート材とCuシート材を交互に積層し、それを
母材として押出し、引抜き、圧延等の減面加工を加える
と、層状組織が崩れ、Nb、Ta、V等の体積比が高け
ればCuが、Cuの体積比が高ければNb、Ta、V等
が分散繊維状となって一種の分散複合材が形成される。
この分散複合材の強度は非常に高くなり、室温で200
0MPaを超える強度を得ることがも可能である。
り、厚さ一定のNb等のシート材とCuシート材の積層
複合体を母材として製作されるため、複合材中のNb等
/Cuの体積比が一定となり安定した強度特性を有する
補強材が得られるが、超電導線材の強度を0.2%耐力
の比較で補強材を複合しない超電導線材の1.5倍を目
安にすると、補強材におけるNb等とCuの体積比は
5:1〜1:5の範囲であることが望ましい。
uのシート材を積層したものを寿司巻き状の積層複合体
にしたり、両シート材を板厚方向に単純に積み上げて複
合積層体を形成し、押出し、圧延、引抜き等の減面加工
により容易に製作できる。
るいは引抜のための超電導線材用母材へ組み込んでもよ
いし、積層複合体として超電導線材用母材へ組み込み、
超電導線材に加工することで補強材としてもよい。
は、残留抵抗比が50以上の工業用純Nb、あるいはT
a、V、Ti、Hf、Zrの少なくとも一元素を5原子
%以下含んだNb基合金をシート材及び巻芯として適用
することができる。またNbあるいはNb基合金の代わ
りにTaあるいはTa基合金、VあるいはV基合金をシ
ート材、芯材としても同等の効果が得られる。
用純Cu、あるいはNi、Si、Zn、Fe、Mn、T
i、Zr、Nb、Ta、Vの少なくとも一元素が30重
量%以下添加されたCu基合金が適用可能である。
は、Nb3 Sn系に限らず、Nb3Al系、Nb−Ti
系、酸化物系の製作に応用し、それらの超伝導線材の強
度向上させることが可能である。
本発明における実施例、比較例として製作した線径0.
9mmのブロンズ法Nb3 Sn系超伝導線材の断面構成の
概略を示す。
ンズ)のマトリックス中に多数のNbフィラメントが分
散配置された複合体1を線材の中心に配し、それをTa
による拡散バリア層2で覆い、その周囲にNb/Cu補
強材層3、更に安定化銅の層4を配した構成である。
銅)と(拡散バリア+複合材)の断面積比を1.6と
し、安定化銅とNb/Cu補強材の面積比を1:2とし
た。また、複合体1におけるNbフィラメントは純Nb
とし、ブロンズとNbフィラメントの断面積比を2.9
とし、フィラメントのサイズを1.9μmとした。
の製作諸元を表1に示す。
り、Cuシートには無酸素銅を用いた。表1中、比較例
3はNb/Cu補強材を複合しない断面構成の線材であ
る。
層複合体の積層工程の概要を示したもので、直径6mmの
Nb製の巻芯5に、その長さと同じ幅をもったCuシー
ト6とNbシート7を多層に重ね巻きして積層複合体と
される。
mm、内径24.6mmのCu管の中に挿入して押出用ビレ
ットを作製した。これを静水圧押出しにより加工した
後、更に引抜加工し、図3に示すような断面構成の対辺
長0.93mmの六角断面形状の線材9とした。なお、図
3中、8は前記Cu管の変形物であるCu層を示す。
中で外層のCu層8を除去し、Nb3 Sn系超伝導線材
用の押出ビレットにおけるNb/Cu補強材層の形成部
材とした。実施例、比較例におけるNb/Cu補強材の
総加工度は、断面積比で6.9×105 である。
0時間のNb3 Sn系化合物生成熱処理を施した後、
4.2Kにおける単軸引張試験により0.2%耐力を測
定した。その結果を表2に示す。
6×10-4の条件で行い、引張りストロークを伸びとし
た。
しない比較例3の0.2%耐力が102MPaであるの
に対し、実施例ではいずれも50%以上0.2%耐力が
向上していることが判り、実施例2では約2倍もの値が
得られた。一方、Nb/Cu補強材3中のNbとCuの
体積比が5:1よりNbリッチ側となっている比較例
1、1:5よりCuリッチ側となっている比較例2は、
ともに比較例3より高い値を示しているが、強度が十分
でないことが判る。
シート材を巻き付けてNb/Cu補強材層を形成する方
法を示し、Nb/Cu補強材を一旦図3に示すような形
状に成形して用いる代わりに、バリア層42内にブロン
ズ/Nb複合体41を組込み、バリア層42の外周に直
接Cuシート61とNbシート71を積層して巻き上
げ、それを図5に示すように、Cu管58の中に挿入し
て押出あるいは引抜用の母材としたものである。
5に示す断面構成のNb3 Sn系超電導線材をサブエレ
メント11とし、それをCuマトリックス10内に多数
分散配置したものである。図6中、61はブロンズ/N
b複合体、62は拡散バリア、63はNb/Cu補強
材、64は安定化Cu層である。
b/Cu補強材73を線材の中心に配し、その周囲に拡
散バリア72、ブロンズ/Nb複合体71、拡散バリア
75、安定化Cu74の各層を順に同心円状に配した断
面構成としたものである。
は拡散バリア82、安定化Cu85に覆われたブロンズ
/Nb複合体81からなる線材をサブエレメント12と
し、それをNb/Cu補強材83の周囲のCuマトリッ
クス10内に多数分散配置したものである。
補強材73及び83は、図3に示す六角断面の線材の集
合体あるいはNb、Cuシート材の積層複合体のいずれ
であっても差支えない。
によれば、超電導線材を使用した超電導マグネットにお
ける強大な電磁力に十分絶えることのできる強度を有す
る高強度な超電導線材を提供できる。その結果、Nb3
Sn系超電導線材を使用した高磁界マグネットの設計が
容易となり、信頼性の高い高磁界マグネットが実現可能
となる等の効果がある。
の概略を示す図。
成母材となる積層複合体の製作模式図。
成部材の断面図。
/Cu補強材層を成形する方法を示す図。
図。
図。
図。
図。
Claims (6)
- 【請求項1】Nb、Ta、Vあるいはそれらの金属をベ
ースとする合金のシート材とCuあるいはCu基合金の
シート材を交互に積層した積層複合体より形成された分
散繊維状の分散複合材が補強材として線材の断面内に複
合されていることを特徴とする高強度超電導線材。 - 【請求項2】補強材におけるNb、Ta、Vあるいはそ
れらの金属をベースとする合金とCuの体積比が5:1
〜1:5の範囲である請求項1に記載の高強度超電導線
材。 - 【請求項3】超電導フィラメント群の外周に補強材が層
状に配置されている請求項1または請求項2に記載の高
強度超電導線材。 - 【請求項4】補強材がサブエレメントにおける超電導フ
ィラメント群の外周に層状に配置されている請求項1ま
たは請求項2に記載の高強度超電導線材。 - 【請求項5】補強材が線材の中央に配置されている請求
項1または請求項2に記載の高強度超電導線材。 - 【請求項6】超電導体がNb3Sn系のものである請求
項1ないし請求5のいずれか1に記載の高強度超電導線
材。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31213495A JP3178317B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 高強度超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31213495A JP3178317B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 高強度超電導線材 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09153310A JPH09153310A (ja) | 1997-06-10 |
JP3178317B2 true JP3178317B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=18025670
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31213495A Expired - Fee Related JP3178317B2 (ja) | 1995-11-30 | 1995-11-30 | 高強度超電導線材 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3178317B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2006038909A2 (en) * | 2004-02-19 | 2006-04-13 | Oxford Superconducting Technology | IMPROVING CRITICAL DENSITY IN Nb3Sn SUPERCONDUCTING WIRE |
JP4762782B2 (ja) * | 2006-05-15 | 2011-08-31 | 古河電気工業株式会社 | 強化材、化合物超電導線材及び化合物超電導線材の製造方法 |
JP5308683B2 (ja) * | 2008-01-29 | 2013-10-09 | 株式会社神戸製鋼所 | ブロンズ法Nb3Sn超電導線材製造用NbまたはNb基合金棒、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 |
-
1995
- 1995-11-30 JP JP31213495A patent/JP3178317B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09153310A (ja) | 1997-06-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US9711262B2 (en) | Compound superconducting wire and method for manufacturing the same | |
GB2050878A (en) | Making superconductors | |
US4363675A (en) | Process for producing compound based superconductor wire | |
JP2003217370A (ja) | 二ホウ化マグネシウム超電導線材 | |
JP3178317B2 (ja) | 高強度超電導線材 | |
JP3433937B2 (ja) | 超伝導性合金を製造する方法 | |
JP3754522B2 (ja) | Nb▲3▼Sn超電導線材 | |
JP3428271B2 (ja) | Nb3Al系超電導線材及びその製造方法 | |
JPS6116139B2 (ja) | ||
JPH05258626A (ja) | シース用複合管及びこれを用いる超伝導線材の製造方法 | |
JP3701349B2 (ja) | 超電導線の製造方法及び超電導線 | |
JP2003045247A (ja) | 超電導線材 | |
JP2003115226A (ja) | Nb▲3▼Sn超電導線材の製造方法 | |
JPH09204829A (ja) | Nb3Al系超電導線材の製造方法 | |
JPH11111081A (ja) | 酸化物超電導線材 | |
JPH09204828A (ja) | Nb3Al系超電導線材の製造方法 | |
JP3358294B2 (ja) | 放電加工用電極線 | |
JP4516639B2 (ja) | NbTi超電導多層板及びその製造方法 | |
JP4699200B2 (ja) | Nb3Sn超電導線材製造用前駆体およびその製造方法 | |
JPH1012057A (ja) | Nb3Al系超電導線材及びその製造方法 | |
JPH0636331B2 (ja) | Nb▲下3▼A1化合物超電導線材の製造法 | |
JPH08287749A (ja) | Nb3Sn系化合物超電導線材 | |
JP2815373B2 (ja) | 第三元素添加Nb▲下3▼A▲l▼超電導部材の製造方法 | |
JPH04118111A (ja) | Ti添加Nb↓3Sn超電導線材の製造方法 | |
JPH0554742A (ja) | 超電導線の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20010313 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090413 Year of fee payment: 8 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100413 Year of fee payment: 9 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110413 Year of fee payment: 10 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120413 Year of fee payment: 11 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130413 Year of fee payment: 12 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140413 Year of fee payment: 13 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
R360 | Written notification for declining of transfer of rights |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360 |
|
R370 | Written measure of declining of transfer procedure |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |