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JPH0512939A - アルミニウム複合超電導線の製造方法 - Google Patents

アルミニウム複合超電導線の製造方法

Info

Publication number
JPH0512939A
JPH0512939A JP3185582A JP18558291A JPH0512939A JP H0512939 A JPH0512939 A JP H0512939A JP 3185582 A JP3185582 A JP 3185582A JP 18558291 A JP18558291 A JP 18558291A JP H0512939 A JPH0512939 A JP H0512939A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
superconducting
composite
extrusion
wire
aluminum
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.)
Pending
Application number
JP3185582A
Other languages
English (en)
Inventor
Genzo Iwaki
源三 岩城
Shuji Sakai
修二 酒井
Shoji Inaba
彰司 稲葉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Cable Ltd
Original Assignee
Hitachi Cable Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Cable Ltd filed Critical Hitachi Cable Ltd
Priority to JP3185582A priority Critical patent/JPH0512939A/ja
Publication of JPH0512939A publication Critical patent/JPH0512939A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

Landscapes

  • Extrusion Of Metal (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 押出成形での不均一な変形を生じない、また
押出成形後に引抜き成形を行う際の断線が防止された、
アルミニウムとNb−Ti超電導モノフィラメント線集
合体から成る複合超電導線の製造方法を実現する。 【構成】 アルミニウムとともに複合ビレットを構成す
るNb−Ti超電導モノフィラメント線として、170
以下のビッカース硬さを有するものを用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム複合超電
導線の製造方法に関するもので、特に複合ビレットの押
出加工する際の不均一な変形を防止したアルミニウム複
合超電導線の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】横断面中央部が高純度アルミニウムで構
成され、その外周にニオブ−チタン超電導モノフィラメ
ント集合体、特に銅をマトリックスとした複合ニオブ−
チタン超電導モノフィラメント集合体を配置した複合超
電導線が知られている。このような構成を有する複合超
電導線を製造するには、高純度アルミニウムと、所定の
断面形状に加工されたままのCu被Nb−Ti超電導モ
ノフィラメント線とで、複合ビレットを構成し、これを
通常のように押出成形する方法が考えられる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
Cu被Nb−Ti超電導モノフィラメント線をそのまま
用いて、高純度アルミニウムとともに複合ビレットを構
成し、通常の押出方式でアルミニウム複合超電導線を製
造しようとすると、非常に大きな押出圧力を必要とす
る。それは、Nb−Ti超電導モノフィラメント線は大
きな変形抵抗を有し、押出圧力がそれに支配されるため
である。そこで押出圧力を無理のない程度に抑えるた
め、押出温度(複合ビレットの温度)を高くして押出を
行うことが必要となるが、そうすると高純度アルミニウ
ムの変形抵抗が大幅に低下し、複合ビレットを構成する
材料の間で変形抵抗の差が著しく大きくなる。この変形
抵抗の差は、押出により得られる複合線材、特に超電導
モノフィラメント集合体の部分に、不均一な変形を生
じ、その後の引抜きによる減面加工での断線の原因とな
る。
【0004】本発明の目的は、押出成形での不均一な変
形を生じない、アルミニウムとNb−Ti超電導モノフ
ィラメント線集合体から成る複合超電導線の製造方法
を、実現することにある。
【0005】また本発明の目的は、押出成形後に引抜き
成形を行う際の断線が防止された、アルミニウムとNb
−Ti超電導モノフィラメント線集合体から成る複合超
電導線の製造方法を、実現することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明では、押出成形で
の不均一な変形を生じない、また押出成形後に引抜き成
形を行う際の断線が防止された、アルミニウムとNb−
Ti超電導モノフィラメント線集合体から成る複合超電
導線の製造方法を実現するため、アルミニウムとともに
複合ビレットを構成するNb−Ti超電導モノフィラメ
ント線として、170以下のビッカース硬さを有するも
のを用いる。
【0007】Nb−Ti超電導モノフィラメント線のビ
ッカース硬さを170以下にする有用な手段は、500
℃前後の温度で数時間以上、熱処理することである。
【0008】本発明において用いる複合ビレット、従っ
て製造される超電導線は、横断面中央部分が、99.99
9%以上の高純度アルミニウムで構成され、この部分が
断面積率において0.5を超えないことが好ましい。ま
た、その外周を囲むNb−Ti超電導モノフィラメント
線集合体が、Nb−Ti超電導体を銅で被覆した複合超
電導モノフィラメント線で構成され、この集合体におけ
る超電導体と銅の断面積比が1:0.7ないし1:2の範
囲にあることが好ましい。高純度アルミニウムで構成さ
れる部分は、一体に連続していてもよいが、電気抵抗の
高い(以下、高抵抗と言う)部分で横断面が分割されて
いてもよい。
【0009】本発明の好ましい実施態様において、複合
ビレットは、高純度アルミニウム棒または高抵抗の材料
で横断面が分割された高純度アルミニウム棒(併せて、
以下、アルミニウム棒と言う)と、Cu被Nb−Ti複
合超電導モノフィラメント線の集合体で構成される。
【0010】高抵抗の材料で横断面が分割された高純度
アルミニウム棒を用いて、複合ビレットを構成する場
合、高抵抗材料としてはアルミニウムとの反応性の低い
ものが好ましく、Nb,Ti,Ta,Zr,Hf,これ
らを主体とする合金、オーステナイト系鋼等を用いるこ
とができる。アルミニウム棒の外周にも、これらの金属
または合金で構成した拡散防止被覆を設けてもよい。
【0011】拡散防止被覆は、アルミニウム棒の外側に
設けた管で置き換えてもよく、内側のアルミニウム棒と
外側のCu被Nb−Ti複合超電導モノフィラメント線
集合体との間に空隙が生ずる場合、この空隙には例え
ば、残留抵抗比150以上の純銅を充填してもよい。
【0012】アルミニウム棒には、さらに機械的保護被
覆を設けてもよい。機械的保護被覆としては、被覆され
たアルミニウム棒の加工性と、電気抵抗の増大を避ける
観点から、残留抵抗比150以上の純銅が好ましい。し
かし、拡散防止被覆が機械的保護被覆を兼ねてもよい。
【0013】押出加工は、静水圧押出、潤滑押出等によ
り行うのが好ましい。
【0014】
【作用】複合超電導線の製造方法においては、アルミニ
ウムとともに複合ビレットを構成するNb−Ti超電導
モノフィラメント線として、170以下のビッカース硬
さを有するものを用いるため、比較的低い押出温度(複
合ビレットの温度)で押出を行うことができるから、複
合ビレットを構成する材料、すなわちアルミニウムとN
b−Ti超電導モノフィラメント線の間の、変形抵抗の
差が比較的小さくなり、押出により得られる複合線材の
不均一な変形が避けられる。
【0015】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明のより詳細な説
明とする。 〔実施例1〜2〕本発明によるアルミニウム複合超電導
線の製造方法に用いられる複合押出ビレットの例を、図
1に示す。高純度アルミニウム棒1の外側に拡散防止管
2、その外側に空隙充填のための銅管3、その外周に超
電導モノフィラメント線集合体4が配され、その外側に
銅管5が被せられている。超電導モノフィラメント線集
合体4は、一辺3.02mmの六角形の断面をもつCu被Nb
−Ti複合超電導モノフィラメント線1428本の集合
体である。各部材の材質、寸法、断面積比等を表1に示
す。
【0016】
【0017】アルミニウム棒のビレット中に占める体積
分率は約0.1、モノフィラメント集合体に対する断面
積比は0.94:1(表1参照)である。各部材の長さ
は900mmである。
【0018】Cu被Nb−Ti複合超電導モノフィラメ
ント線集合体は、通常の方法で製作したものに表2に示
すような熱処理を施し、ビッカース硬さを170以下と
したものである。
【0019】
【0020】図1および表1に示した複合押出ビレット
は、ヒマシ油を圧力媒体とする静水(油)圧押出によ
り、室温で外径55mmになるように押出成形した( 押出
比7.8)。押出圧力は、実施例1について114kgf/
mm2 、実施例2について101kgf/mm2 となった。さら
に引抜きによる減面加工を行い、直径2mmの線材とし
た。減面加工の途中に、温度375℃で各50時間の時
効処理を2回行った。
【0021】実施例1、2とも、外径55mmの押出加工
の段階で、約5000m弱の長さの線材が得られ、超電
導モノフィラメント線集合体の不均一な変形は認められ
なかった。直径2mmまで減面加工後、実施例1では約1
800m、実施例2では約3000mの長さの超電導線
材を得ることができた。
【0022】〔比較例1〕実施例1における超電導モノ
フィラメント線集合体の熱処理温度を、50℃低い47
5℃とし(時間は変更なく5時間)、他の部材とともに
複合押出ビレットを構成した。超電導モノフィラメント
線集合体のビッカース硬さは190であった。複合押出
ビレットを実施例1と同様に、ただし押出圧力125kg
f/mm2 で、押出加工し、実施例1と同様の減面加工を行
った。
【0023】外径55mmにする押出加工の段階で、モノ
フィラメント線集合体の軽微な不均一変形が認められ
た。減面加工(直径2mm)の過程での引抜きによる断線
のため、得られる超電導線材の長さは最大50mであっ
た。
【0024】〔比較例2〕実施例1における超電導モノ
フィラメント線集合体の熱処理を省略し、そのまま他の
部材とともに複合押出ビレットを構成した。超電導モノ
フィラメント線集合体のビッカース硬さは210であっ
た。実施例1に準じて押出加工および減面加工を行っ
た。ただし押出加工の温度は200℃に高め、押出圧力
は122kgf/mm2 とした。
【0025】外径55mmにする押出加工の段階で、モノ
フィラメント線集合体の顕著な不均一変形がマルチプル
ネッキングとして認められた。減面加工の過程で引抜き
による断線が度々起こり、長さ10m以上の超電導線材
は得られなかった。
【0026】〔実施例3〜5〕実施例2で製造した複合
超電導線は引抜加工の際に、断線は生じないが、スエー
ジングによる口付け加工が確実に行えず、口付け加工の
不良による損失が約40%もある。口付け加工性を改良
した例を示す。
【0027】本例では押出加工を、室温でなく、200
〜300℃の温度で行った。Cu被Nb−Ti複合超電
導モノフィラメント線集合体として、実施例2で用いた
のと同じビッカース硬さ150のもののほか、熱処理を
650℃、5時間行ったビッカース硬さ140のものを
用意した。各実施例の、超電導モノフィラメント線集合
体と押出加工条件の組合せを、表3に示す。
【0028】
【0029】実施例3では、押出加工(外径55mm)で
の不均一変形、引抜加工(外径2mm)での断線とも、認
められなかった。実施例4および5では、押出加工での
不均一変形は認められないが、引抜加工で数回程度の断
線を生じた。
【0030】押出温度を300℃にした実施例4では口
付け加工性が向上して、口付け部不良による損失が5%
程度に減少し、引抜加工で断線が若干生ずるにもかかわ
らず、4500mの長さの複合超電導線を得ることがで
きた。
【0031】〔参考例1〜6〕実施例3〜5と同様に、
ビッカース硬さの異なるモノフィラメント線集合体を用
い、押出温度と押出圧力を変えて、複合押出ビレットの
押出加工と引抜加工を行った。モノフィラメント線集合
体のビッカース硬さと押出加工条件の組合せを、表4に
示す。
【0032】
【0033】表4の押出条件では、ビッカース硬さが1
40、150、170のモノフィラメント集合体はいず
れも、押出加工による不均一変形が著しく、それに対応
して引抜加工での断線を生じた。
【0034】実施例3〜5および参考例1〜6の結果を
まとめて、表5に示す。
【0035】
【0036】表5中( )内の数字は押出圧力(kgf/m
m)を示し、各記号は表6に示す評価に対応する。
【0037】
【0038】実施例3〜5および参考例1〜6の結果か
らすると、200℃以上の高温での押出加工に対して
は、モノフィラメント集合体のビッカース硬さを150
以下にする必要がある。さらにスエージングにおける口
付け加工性に関連した損失率の点からは、モノフィラメ
ント集合体のビッカース硬さを150未満として、押出
温度を300℃程度にすることが望ましい。口付け加工
性に関連した損失率を重視しなければ、モノフィラメン
ト集合体のビッカース硬さを150未満に下げ、200
℃程度の温度で押し出すのが、最もよい結果を与えてい
る。
【0039】〔実施例6〕実施例1で得た複合超電導線
を、さらに直径1mmまで減面加工した。この複合超電導
線について、臨界電流密度を測定したところ、外部磁場
5T、温度4.2°Kにおいて約2000A/mm2 であっ
た。これは実用的に問題ない値である。
【0040】
【発明の効果】本発明によると、アルミニウムとNb−
Ti超電導モノフィラメント線から成る複合超電導線の
製造において、押出成形による不均一な変形を防止する
ことができる。その結果、引抜による減面加工で断線が
発生しないから、所望の断面積を有する長尺の複合超電
導線を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明によるアルミニウム複合超電導
線の製造方法に用いられる複合押出ビレットの例を示す
断面図である。
【符号の説明】
1 高純度アルミニウム棒 2 拡散防止管 3 銅管 4 超電導モノフィラメント線集合体 5 銅管

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高純度アルミニウムから成る部分とその
    外周を囲むNb−Ti超電導モノフィラメント線集合体
    から成る複合ビレットを押出加工して、アルミニウム複
    合超電導線を製造する方法において、 前記Nb−Ti超電導モノフィラメント線集合体が、1
    70以下のビッカース硬さを有することを特徴とする、
    アルミニウム複合超電導線の製造方法。
  2. 【請求項2】 高純度アルミニウムから成る部分とその
    外周を囲むNb−Ti超電導モノフィラメント線集合体
    とから成る複合ビレットを、押出加工した後、引抜成形
    により減面加工して、アルミニウム複合超電導線を製造
    する方法において、 前記複合ビレットは、横断面中央部の、断面積率におい
    て0.5を超えない部分が、99.999%以上の高純度ア
    ルミニウムで構成され、この部分は一体に連続している
    か、電気抵抗の高い部分で横断面が分割されており、 前記Nb−Ti超電導モノフィラメント線集合体は、N
    b−Ti超電導体を銅で被覆した複合超電導モノフィラ
    メント線で構成され、前記集合体におけるNb−Ti超
    電導体と銅の断面積比が1:0.7ないし1:2の範囲に
    あり、 前記集合体は170以下のビッカース硬さを有し、 前記複合ビレットの押出加工を、温度300℃以下で行
    うことを特徴とする、アルミニウム複合超電導線の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 前記押出加工を200℃未満の温度で行
    う、請求項2のアルミニウム複合超電導線の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記Nb−Ti超電導モノフィラメント
    線集合体が150以下のビッカース硬さを有し、 前記押出加工を200℃以下の温度で行う、請求項2の
    アルミニウム複合超電導線の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記Nb−Ti超電導モノフィラメント
    線集合体が150未満のビッカース硬さを有し、 前記押出加工を300℃以下の温度で行う、請求項2の
    アルミニウム複合超電導線の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記押出加工を200℃以下の温度で行
    う、請求項5のアルミニウム複合超電導線の製造方法。
JP3185582A 1991-06-29 1991-06-29 アルミニウム複合超電導線の製造方法 Pending JPH0512939A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100395048C (zh) * 2006-08-21 2008-06-18 北京工业大学 采用连续管线成型技术制备多层金属复合粉芯线材的方法
KR102002821B1 (ko) * 2019-01-31 2019-07-24 케이.에이.티.(주) MgB2 초전도 선재

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