JPH11250749A - Ｎｂ ３ Ｓｎ超伝導線材の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ ３ Ｓｎ超伝導線材の製造方法Info
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- JPH11250749A JPH11250749A JP5222698A JP5222698A JPH11250749A JP H11250749 A JPH11250749 A JP H11250749A JP 5222698 A JP5222698 A JP 5222698A JP 5222698 A JP5222698 A JP 5222698A JP H11250749 A JPH11250749 A JP H11250749A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】従来のブロンズ法あるいはＥＣＮ法等より厚
く、かつ高磁界特性の優れたＮｂ3 Ｓｎ相を有する超伝
導線材の製造方法を提供する。 【解決手段】Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａ（Ｎｂを
除くＩＶａ族及びＶａ族元素）の群から選ばれた１種ま
たは２種以上の金属とＳｎの合金または金属間化合物を
含む芯材を、ＮｂまたはＮｂ合金からなるシース材に充
填して複合体を形成する工程と、この複合体を線材に加
工後熱処理する工程とを備えたことを特徴とするＮｂ3
Ｓｎ超伝導線材の製造方法。
く、かつ高磁界特性の優れたＮｂ3 Ｓｎ相を有する超伝
導線材の製造方法を提供する。 【解決手段】Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａ（Ｎｂを
除くＩＶａ族及びＶａ族元素）の群から選ばれた１種ま
たは２種以上の金属とＳｎの合金または金属間化合物を
含む芯材を、ＮｂまたはＮｂ合金からなるシース材に充
填して複合体を形成する工程と、この複合体を線材に加
工後熱処理する工程とを備えたことを特徴とするＮｂ3
Ｓｎ超伝導線材の製造方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＮＭＲ分析装置、
核融合炉、高密度エネルギー貯蔵、電磁推進船等の種々
の新技術開発を可能にする高磁界発生用のＮｂ3 Ｓｎ超
伝導線材の製造方法に関する。
核融合炉、高密度エネルギー貯蔵、電磁推進船等の種々
の新技術開発を可能にする高磁界発生用のＮｂ3 Ｓｎ超
伝導線材の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】超伝導線材としては、Ｎｂ−Ｔｉ系の合
金線材が多く用いられ、電力消費なしに大電流を通電
し、高磁界を発生することができる。しかし、この合金
線材は液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）における発生磁界
の限度が約９テスラ（９Ｔ）である。従って核融合装
置、ＮＭＲ分析装置などに必要な１０Ｔ以上の高磁界を
発生するためには、化合物系超伝導体を用いる必要があ
る。Ａ１５型結晶構造をもつＮｂ3 Ｓｎ化合物は、この
ような要求に応える超伝導材料の一つとして知られてい
る。その臨界温度Ｔｃは約１８Ｋ，上部臨界磁界Ｈｃ2
（４．２Ｋ）は約２１Ｔで、Ｎｂ−Ｔｉの約９Ｋ及び約
１１．５Ｔに比べて、それぞれ２倍近く高い値をもつ。
Ｎｂ3 Ｓｎ化合物の線材を作製する方法としては、主に
ブロンズ法が用いられている。この方法はＮｂを芯材と
し、これをＣｕ−Ｓｎ合金マトリックスで包んだ複合体
を作り、これを塑性加工したのち、拡散熱処理すること
によりＮｂ芯とマトリックスの界面にＮｂ3 Ｓｎ化合物
相を生成する方法である（K.Tachikawa, Filamentary
A15 Superconductors, Plenum Press(1980)p1 ）。そ
の後、ＮｂとＳｎの中間化合物を芯材としてＮｂシース
に充填し、加工後熱処理を行う事により、芯材とシース
材の界面にＮｂ3 Ｓｎ相を生成する、いわゆるＥＣＮ法
も発表されている（W.L.Neijmeijer他、 J.Less-commo
n Metals, Vol,160 (1990) p161）。しかし、４．
２Ｋで２０Ｔ以上の磁界を発生しうる超伝導線材はまだ
実用化されていない。
金線材が多く用いられ、電力消費なしに大電流を通電
し、高磁界を発生することができる。しかし、この合金
線材は液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）における発生磁界
の限度が約９テスラ（９Ｔ）である。従って核融合装
置、ＮＭＲ分析装置などに必要な１０Ｔ以上の高磁界を
発生するためには、化合物系超伝導体を用いる必要があ
る。Ａ１５型結晶構造をもつＮｂ3 Ｓｎ化合物は、この
ような要求に応える超伝導材料の一つとして知られてい
る。その臨界温度Ｔｃは約１８Ｋ，上部臨界磁界Ｈｃ2
（４．２Ｋ）は約２１Ｔで、Ｎｂ−Ｔｉの約９Ｋ及び約
１１．５Ｔに比べて、それぞれ２倍近く高い値をもつ。
Ｎｂ3 Ｓｎ化合物の線材を作製する方法としては、主に
ブロンズ法が用いられている。この方法はＮｂを芯材と
し、これをＣｕ−Ｓｎ合金マトリックスで包んだ複合体
を作り、これを塑性加工したのち、拡散熱処理すること
によりＮｂ芯とマトリックスの界面にＮｂ3 Ｓｎ化合物
相を生成する方法である（K.Tachikawa, Filamentary
A15 Superconductors, Plenum Press(1980)p1 ）。そ
の後、ＮｂとＳｎの中間化合物を芯材としてＮｂシース
に充填し、加工後熱処理を行う事により、芯材とシース
材の界面にＮｂ3 Ｓｎ相を生成する、いわゆるＥＣＮ法
も発表されている（W.L.Neijmeijer他、 J.Less-commo
n Metals, Vol,160 (1990) p161）。しかし、４．
２Ｋで２０Ｔ以上の磁界を発生しうる超伝導線材はまだ
実用化されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】Ｎｂ3 Ｓｎ相が良好な
超伝導特性を示すためには、Ｎｂ3 Ｓｎ相の生成に際し
Ｓｎの供給量が十分大きい事が必要である。しかし、た
とえば前述のブロンズ法では、Ｃｕ−Ｓｎマトリックス
中のＳｎ量は、Ｃｕ中のＳｎの固溶限界である約８原子
％（約１４重量％）に限定される。
超伝導特性を示すためには、Ｎｂ3 Ｓｎ相の生成に際し
Ｓｎの供給量が十分大きい事が必要である。しかし、た
とえば前述のブロンズ法では、Ｃｕ−Ｓｎマトリックス
中のＳｎ量は、Ｃｕ中のＳｎの固溶限界である約８原子
％（約１４重量％）に限定される。
【０００４】本発明はＳｎの供給量が大きく、実用上重
要な高磁界における臨界電流密度Ｊｃがブロンズ法やＥ
ＣＮ法線材より優れ、４．２Ｋで２０Ｔ以上の磁界を発
生しうるＮｂ3 Ｓｎ線材を提供するものである。
要な高磁界における臨界電流密度Ｊｃがブロンズ法やＥ
ＣＮ法線材より優れ、４．２Ｋで２０Ｔ以上の磁界を発
生しうるＮｂ3 Ｓｎ線材を提供するものである。
【０００５】なおＪｃは、磁界中で測定された臨界電流
値Ｉｃを超伝導体の断面積で除して求められ、超伝導体
を実用に供するには、２Ｘ１０4 Ａ／ｃｍ2 以上のＪｃ
をもつことが必要である。
値Ｉｃを超伝導体の断面積で除して求められ、超伝導体
を実用に供するには、２Ｘ１０4 Ａ／ｃｍ2 以上のＪｃ
をもつことが必要である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明は、 （１）Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの群から選ばれ
た１種または２種以上の金属とＳｎの合金または金属間
化合物と、ＮｂまたはＮｂ合金とを積層して複合体を形
成する工程と、この複合体を線材に加工後熱処理する工
程とを備えたことを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の
製造方法。
に、本発明は、 （１）Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの群から選ばれ
た１種または２種以上の金属とＳｎの合金または金属間
化合物と、ＮｂまたはＮｂ合金とを積層して複合体を形
成する工程と、この複合体を線材に加工後熱処理する工
程とを備えたことを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の
製造方法。
【０００７】（２）Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの
群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの合金
または金属間化合物を芯材とし、ＮｂまたはＮｂ合金を
シース材として、このシース材に前記芯材を充填して複
合体を形成する工程と、この複合体を線材に加工後熱処
理する工程とを備えたことを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ超伝
導線材の製造方法。
群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの合金
または金属間化合物を芯材とし、ＮｂまたはＮｂ合金を
シース材として、このシース材に前記芯材を充填して複
合体を形成する工程と、この複合体を線材に加工後熱処
理する工程とを備えたことを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ超伝
導線材の製造方法。
【０００８】（３）前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴ
ａの群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの
合金または金属間化合物は、Ｓｎ含有量が２０〜７５原
子％の範囲にあることを特徴とする（１）又は（２）に
記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法。
ａの群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの
合金または金属間化合物は、Ｓｎ含有量が２０〜７５原
子％の範囲にあることを特徴とする（１）又は（２）に
記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法。
【０００９】（４）前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴ
ａの群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの
合金または金属間化合物は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｇａ，
及びＩｎの群から選択された１種または２種以上の金属
を０．３〜２０原子％含有していることを特徴とする
（１）乃至（３）のいずれかに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導
線材の製造方法。
ａの群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの
合金または金属間化合物は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｇａ，
及びＩｎの群から選択された１種または２種以上の金属
を０．３〜２０原子％含有していることを特徴とする
（１）乃至（３）のいずれかに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導
線材の製造方法。
【００１０】（５）前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴ
ａの群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの
合金または金属間化合物に、０．３〜３０原子％のＣｕ
を含むことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに
記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法。
ａの群から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの
合金または金属間化合物に、０．３〜３０原子％のＣｕ
を含むことを特徴とする（１）乃至（４）のいずれかに
記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法。
【００１１】（６）前記Ｎｂ合金が、３０原子％以下の
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ及びＴａの群から選択された１種
または２種以上の元素を含む合金であることを特徴とす
る（１）乃至（５）のいずれかに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝
導線材の製造方法。
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ及びＴａの群から選択された１種
または２種以上の元素を含む合金であることを特徴とす
る（１）乃至（５）のいずれかに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝
導線材の製造方法。
【００１２】（７）前記複合体が、超伝導性を安定化す
るためのＣｕマトリックス内に、１本または複数本挿入
されていることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれ
かに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法である。
るためのＣｕマトリックス内に、１本または複数本挿入
されていることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれ
かに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法である。
【００１３】
【発明の実施の形態】本発明では、Ｎｂを除くＩＶａ族
及びＶａ族元素の群、すなわちＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，
及びＴａの群から選ばれた１種または２種以上の金属と
Ｓｎの合金または金属間化合物と、ＮｂまたはＮｂ合金
とを積層して複合体を形成する工程と、この複合体を線
材に加工後熱処理する工程とを備えている。具体的には
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ等の元素の群から選ばれた
１種または２種以上の金属と、Ｓｎとの合金または金属
間化合物を芯材とし、ＮｂまたはＮｂ合金をシース材と
して、このシース材に前記芯材を充填し、このようにし
て得られた複合体を線材に加工後熱処理を行う。以下、
この具体例に基づいて本発明を詳細に説明する。
及びＶａ族元素の群、すなわちＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，
及びＴａの群から選ばれた１種または２種以上の金属と
Ｓｎの合金または金属間化合物と、ＮｂまたはＮｂ合金
とを積層して複合体を形成する工程と、この複合体を線
材に加工後熱処理する工程とを備えている。具体的には
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，Ｔａ等の元素の群から選ばれた
１種または２種以上の金属と、Ｓｎとの合金または金属
間化合物を芯材とし、ＮｂまたはＮｂ合金をシース材と
して、このシース材に前記芯材を充填し、このようにし
て得られた複合体を線材に加工後熱処理を行う。以下、
この具体例に基づいて本発明を詳細に説明する。
【００１４】（複合体形成工程）Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｔａ等の元素の群から選ばれた１種または２種以上
の金属と、Ｓｎとの合金または金属間化合物は、従来の
Ｃｕ−Ｓｎマトリックスとは異なり、Ｓｎを多く含有す
ることができる。本発明では、芯材に含まれるＳｎ量は
２０〜７５原子％の範囲とする。Ｓｎ量が２０原子％未
満ではＳｎの供給量が少なく、良好な超伝導特性が得ら
れない。７５原子％を超えると芯材の融点が低下し、熱
処理時に線材から外部に浸み出して好ましくない。
Ｖ，Ｔａ等の元素の群から選ばれた１種または２種以上
の金属と、Ｓｎとの合金または金属間化合物は、従来の
Ｃｕ−Ｓｎマトリックスとは異なり、Ｓｎを多く含有す
ることができる。本発明では、芯材に含まれるＳｎ量は
２０〜７５原子％の範囲とする。Ｓｎ量が２０原子％未
満ではＳｎの供給量が少なく、良好な超伝導特性が得ら
れない。７５原子％を超えると芯材の融点が低下し、熱
処理時に線材から外部に浸み出して好ましくない。
【００１５】本発明方法によれば、芯材中のＳｎ含有量
がブロンズ法より大きいとともに、ＳｎのＮｂシース材
に対する結合力が、芯材中の上記のＴｉ，Ｔａ等の元素
よりも強い。このため、熱処理の際ＥＣＮ法よりＳｎが
容易に芯材からシース材に拡散する。この結果、ブロン
ズ法やＥＣＮ法線材より優れた特性を持つＮｂ3 Ｓｎ超
伝導線材が作製される。
がブロンズ法より大きいとともに、ＳｎのＮｂシース材
に対する結合力が、芯材中の上記のＴｉ，Ｔａ等の元素
よりも強い。このため、熱処理の際ＥＣＮ法よりＳｎが
容易に芯材からシース材に拡散する。この結果、ブロン
ズ法やＥＣＮ法線材より優れた特性を持つＮｂ3 Ｓｎ超
伝導線材が作製される。
【００１６】また本発明方法によれば、Ｔｉ，Ｔａ等の
元素がＳｎと同時に芯材からＮｂ3Ｓｎ相中に拡散する
ため、高磁界特性のさらに改善されたＮｂ3 Ｓｎ線材が
作製される。ここでＩＶａ族元素のＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ及
びＶａ族元素のＶ，ＴａはＮｂ3 Ｓｎ相に添加されると
ほぼ同等の高磁界特性の改善が得られる。ＩＶａ族元素
の場合は主としてＮｂ3 Ｓｎ結晶粒を微細化してＪｃを
高める効果があり、一方、Ｖａ族元素の場合は前記のＨ
ｃ2 を高める効果を生ずる。
元素がＳｎと同時に芯材からＮｂ3Ｓｎ相中に拡散する
ため、高磁界特性のさらに改善されたＮｂ3 Ｓｎ線材が
作製される。ここでＩＶａ族元素のＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ及
びＶａ族元素のＶ，ＴａはＮｂ3 Ｓｎ相に添加されると
ほぼ同等の高磁界特性の改善が得られる。ＩＶａ族元素
の場合は主としてＮｂ3 Ｓｎ結晶粒を微細化してＪｃを
高める効果があり、一方、Ｖａ族元素の場合は前記のＨ
ｃ2 を高める効果を生ずる。
【００１７】本発明方法における芯材は、Ｓｎの粉末と
ＩＶａ族あるいはＶａ族金属の粉末を混合し、真空中で
加熱してＳｎを溶融させ、拡散反応させることにより粉
末状で生成され、シース内への充填が簡単となる。
ＩＶａ族あるいはＶａ族金属の粉末を混合し、真空中で
加熱してＳｎを溶融させ、拡散反応させることにより粉
末状で生成され、シース内への充填が簡単となる。
【００１８】芯材中にＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎか
らなる群から選ばれた１種または２種以上の金属が０．
３〜２０原子％添加されると、高磁界におけるＪｃを高
める上に効果がある。ここで含有量が０．３原子％未満
では添加の効果がなく、また２０原子％を超えるとかえ
って超伝導特性を低下させる。
らなる群から選ばれた１種または２種以上の金属が０．
３〜２０原子％添加されると、高磁界におけるＪｃを高
める上に効果がある。ここで含有量が０．３原子％未満
では添加の効果がなく、また２０原子％を超えるとかえ
って超伝導特性を低下させる。
【００１９】さらに芯材に０．３〜３０原子％のＣｕが
添加されると、Ｎｂ3 Ｓｎ相を生成させる芯材とシース
材の拡散反応が促進されて、熱処理温度を低下させるこ
とが出来る。すなわちＣｕを添加しない場合は、充分な
厚さのＮｂ3 Ｓｎ相を生成させるためには９００℃の熱
処理温度を必要とするが、Ｃｕの添加により熱処理温度
を７５０℃までに低下させることが出来る。Ｃｕの添加
量が０．３原子％未満では熱処理温度低下の効果がみら
れず、また３０原子％を超えて添加するとＮｂ3 Ｓｎ相
中にＣｕが固溶して超伝導特性を低下させる。
添加されると、Ｎｂ3 Ｓｎ相を生成させる芯材とシース
材の拡散反応が促進されて、熱処理温度を低下させるこ
とが出来る。すなわちＣｕを添加しない場合は、充分な
厚さのＮｂ3 Ｓｎ相を生成させるためには９００℃の熱
処理温度を必要とするが、Ｃｕの添加により熱処理温度
を７５０℃までに低下させることが出来る。Ｃｕの添加
量が０．３原子％未満では熱処理温度低下の効果がみら
れず、また３０原子％を超えて添加するとＮｂ3 Ｓｎ相
中にＣｕが固溶して超伝導特性を低下させる。
【００２０】Ｎｂシース材には、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，
Ｖ，Ｔａ等の元素が３０原子％以下含まれていると、Ｎ
ｂ3 Ｓｎ線材の特性をさらに向上させると共に、シース
材の機械的強度を増加してマグネットにまいた場合の電
磁力に耐える上に好ましい結果を生ずる。但し、３０原
子％を超えて含有されると加工性を低下させるため好ま
しくない。 （加工後熱処理する工程）上記の複合体の加工は、押出
し、圧延、線引き、管引き等通常の手段が適用でき、加
工手段によって、テープ状、線状、管状の線材が作製で
きる。また、複合体の加工性は良好であり、中間焼鈍は
必要としない。
Ｖ，Ｔａ等の元素が３０原子％以下含まれていると、Ｎ
ｂ3 Ｓｎ線材の特性をさらに向上させると共に、シース
材の機械的強度を増加してマグネットにまいた場合の電
磁力に耐える上に好ましい結果を生ずる。但し、３０原
子％を超えて含有されると加工性を低下させるため好ま
しくない。 （加工後熱処理する工程）上記の複合体の加工は、押出
し、圧延、線引き、管引き等通常の手段が適用でき、加
工手段によって、テープ状、線状、管状の線材が作製で
きる。また、複合体の加工性は良好であり、中間焼鈍は
必要としない。
【００２１】熱処理温度は、９００℃〜１０００℃の間
が好ましく（但し、上述のように、Ｃｕの添加により熱
処理温度を７５０℃までに低下させることが出来る）、
加熱時間は５〜１００時間が適当である。また、雰囲気
は真空中又は不活性ガス中で行う。 （Ｃｕとの複合）超伝導線材を実用する上には、電磁気
的な擾乱が加わっても超伝導性が破れないために電気伝
導度の高いＣｕが複合されていることが望ましく、この
Ｃｕの作用は超伝導特性の安定化と呼ばれている。これ
までに述べた本発明における芯材とシース材との複合体
は、いずれもＣｕとの複合化が容易である。そのためＣ
ｕをマトリックスとして、その内に１本または複数本の
芯材とシース材の複合体を挿入して線材に加工すると、
マトリックスと複合体との間に良好な密着性がえられ、
超伝導性を安定化する上に効果がある。
が好ましく（但し、上述のように、Ｃｕの添加により熱
処理温度を７５０℃までに低下させることが出来る）、
加熱時間は５〜１００時間が適当である。また、雰囲気
は真空中又は不活性ガス中で行う。 （Ｃｕとの複合）超伝導線材を実用する上には、電磁気
的な擾乱が加わっても超伝導性が破れないために電気伝
導度の高いＣｕが複合されていることが望ましく、この
Ｃｕの作用は超伝導特性の安定化と呼ばれている。これ
までに述べた本発明における芯材とシース材との複合体
は、いずれもＣｕとの複合化が容易である。そのためＣ
ｕをマトリックスとして、その内に１本または複数本の
芯材とシース材の複合体を挿入して線材に加工すると、
マトリックスと複合体との間に良好な密着性がえられ、
超伝導性を安定化する上に効果がある。
【００２２】なお、本発明方法は、線材の製造方法に係
るが、本発明で得られた複合体を圧延加工して、磁気シ
ールド等に有用な板状のＮｂ３Ｓｎ超伝導体を作製する
ことも可能である。
るが、本発明で得られた複合体を圧延加工して、磁気シ
ールド等に有用な板状のＮｂ３Ｓｎ超伝導体を作製する
ことも可能である。
【００２３】
【実施例】次に本発明の実施例を説明する。 実施例 １ それぞれ３５０メッシュ以下のＴａ粉末とＳｎ粉末を原
子比が６対５となるように混合し、アルミナるつぼに入
れ、１Ｘ１０-5Ｔｏｒｒの真空中で９５０℃、２０時間
反応させてＴａ−Ｓｎ合金微粉末を作製した。これを外
径１０ｍｍ，内径７ｍｍのＮｂシースに充填して複合体
を作製し、溝ロールと平ロールにより巾５ｍｍ，厚さ
０．５ｍｍのテープ線材に加工した。この線材を９００
℃で４０時間の加熱処理を行った後の断面を観察する
と、芯材とシース材の界面に厚さ６０μｍのＮｂ3 Ｓｎ
相が生成されていた。この厚さは、同様な断面構造のプ
ロンズ法あるいはＥＣＮ法Ｎｂ3 Ｓｎ線材で生成される
Ｎｂ3 Ｓｎ相の厚さの約３倍に達する。これはシース材
のＮｂとＳｎの結合性が、芯材中のＴａより著しく大き
いため、芯材中のＳｎの大部分がＮｂと拡散反応するた
めである。本発明の製造方法で得られた線材は１８．５
ＫのＴｃと、液体ヘリウム中（４．２Ｋ）で２１Ｔの磁
界中で１３０ＡのＩｃを示した。そのＪｃ値は３．６Ｘ
１０4 Ａ／ｃｍ2に達し、４．２Ｋで２１Ｔの超高磁界
が発生可能なことを示した。
子比が６対５となるように混合し、アルミナるつぼに入
れ、１Ｘ１０-5Ｔｏｒｒの真空中で９５０℃、２０時間
反応させてＴａ−Ｓｎ合金微粉末を作製した。これを外
径１０ｍｍ，内径７ｍｍのＮｂシースに充填して複合体
を作製し、溝ロールと平ロールにより巾５ｍｍ，厚さ
０．５ｍｍのテープ線材に加工した。この線材を９００
℃で４０時間の加熱処理を行った後の断面を観察する
と、芯材とシース材の界面に厚さ６０μｍのＮｂ3 Ｓｎ
相が生成されていた。この厚さは、同様な断面構造のプ
ロンズ法あるいはＥＣＮ法Ｎｂ3 Ｓｎ線材で生成される
Ｎｂ3 Ｓｎ相の厚さの約３倍に達する。これはシース材
のＮｂとＳｎの結合性が、芯材中のＴａより著しく大き
いため、芯材中のＳｎの大部分がＮｂと拡散反応するた
めである。本発明の製造方法で得られた線材は１８．５
ＫのＴｃと、液体ヘリウム中（４．２Ｋ）で２１Ｔの磁
界中で１３０ＡのＩｃを示した。そのＪｃ値は３．６Ｘ
１０4 Ａ／ｃｍ2に達し、４．２Ｋで２１Ｔの超高磁界
が発生可能なことを示した。
【００２４】なお、ブロンズ法及びＥＣＮ法によるＮｂ
3 Ｓｎ線材では、４．２Ｋ，２０ＴではＪｃが２Ｘ１０
4 Ａ／ｃｍ2 以下に低下するため、２０Ｔの磁界発生は
不可能な特性になった。 実施例 ２ スポンジ状のＴｉを粉砕し、３５０メッシュ以下のＳｎ
粉末と混合してアルミナるつぼに入れ、１Ｘ１０-5Ｔｏ
ｒｒの真空中で８５０℃、２０時間反応させて、Ｔｉ−
Ｓｎ合金粉末を作製した。ここで、合金粉末中のＳｎの
組成は５０原子％であった。このＴｉ−Ｓｎ合金粉末を
外径８ｍｍ，内径６ｍｍのＮｂシースに充填して複合体
を作製し、溝ロールとスエージングで外径２ｍｍの線材
に加工した。別に、外径１３ｍｍのＣｕ棒の中央とその
周囲に対照的に６ヶ所、合計７ヶ所に直径２．１ｍｍの
孔をあけてＣｕマトリックスを作製した。このマトリッ
クス中に前記の線材を７本挿入して新たな複合体を作製
した。この複合体を溝ロール、スエージング及び線引き
加工により、直径１．３ｍｍの線に加工したがＣｕマト
リックスを含む複合体の加工は容易であり、良好な断面
構造を持つ線材が作製された。この線材を９００℃で４
０時間熱処理を行った試料のＩｃは、４．２Ｋ，２０Ｔ
の磁界中で、１５０Ａであり、Ｊｃは４．２Ｘ１０4 Ａ
／ｃｍ2 となった。 実施例 ３ ＴａとＳｎの組成比が６対５の混合粉末に１原子％のＧ
ｅ粉末を加えて、実施例１と同様な方法で、Ｔａ−Ｓｎ
−Ｇｅ合金粉末を作製した。この粉末を外径１０ｍｍ，
内径７ｍｍの、Ｎｂ−３．５原子％Ｔａ合金シースに充
填し、実施例１と同様な方法で巾５ｍｍ，厚さ０，５ｍ
ｍのテープ線材を加工した。この線材を９００℃で４０
時間熱処理を行った試料は、４．２Ｋ，２２Ｔの磁界中
で１７０ＡのＩｃを示し、そのＪｃ値は４．７Ｘ１０4
Ａ／ｃｍ2 となった。このように芯材にＧｅ，シース材
にＴａを添付することにより、実施例１より優れた高磁
界特性をうることが出来た。 実施例 ４ 実施例２と同様な方法で作成した、Ｔｉ−５０原子％Ｓ
ｎ合金粉末に、２００メッシュ以下のＣｕ粉末を１０原
子％加えた混合粉末を作製した。この混合粉末を外径８
ｍｍ，内径６ｍｍのＮｂ−３原子％Ｔｉ合金シースに充
填し、実施例２と同様にして、外径２ｍｍの線材を加工
した。ついで実施例２と同様な方法により、Ｃｕマトリ
ックスに前記の線材が７本複合された複合体を作製し
た。この外径１３ｍｍの複合体を実施例２と同様な方法
で直径１．３ｍｍの線に加工した。この場合も複合体の
加工性は良好であった。この線材を７７５℃で４０時間
熱処理を行った試料のＩｃは、４．２Ｋ，２０Ｔで１９
０Ａであり、Ｊｃは５．０Ｘ１０4 Ａ／ｃｍ2 となっ
た。この様に、芯材にＣｕを添加することにより熱処理
温度を低下させることが出来、また、シース材にＴｉを
添加することにより高磁界におけるＪｃ値が向上した。
3 Ｓｎ線材では、４．２Ｋ，２０ＴではＪｃが２Ｘ１０
4 Ａ／ｃｍ2 以下に低下するため、２０Ｔの磁界発生は
不可能な特性になった。 実施例 ２ スポンジ状のＴｉを粉砕し、３５０メッシュ以下のＳｎ
粉末と混合してアルミナるつぼに入れ、１Ｘ１０-5Ｔｏ
ｒｒの真空中で８５０℃、２０時間反応させて、Ｔｉ−
Ｓｎ合金粉末を作製した。ここで、合金粉末中のＳｎの
組成は５０原子％であった。このＴｉ−Ｓｎ合金粉末を
外径８ｍｍ，内径６ｍｍのＮｂシースに充填して複合体
を作製し、溝ロールとスエージングで外径２ｍｍの線材
に加工した。別に、外径１３ｍｍのＣｕ棒の中央とその
周囲に対照的に６ヶ所、合計７ヶ所に直径２．１ｍｍの
孔をあけてＣｕマトリックスを作製した。このマトリッ
クス中に前記の線材を７本挿入して新たな複合体を作製
した。この複合体を溝ロール、スエージング及び線引き
加工により、直径１．３ｍｍの線に加工したがＣｕマト
リックスを含む複合体の加工は容易であり、良好な断面
構造を持つ線材が作製された。この線材を９００℃で４
０時間熱処理を行った試料のＩｃは、４．２Ｋ，２０Ｔ
の磁界中で、１５０Ａであり、Ｊｃは４．２Ｘ１０4 Ａ
／ｃｍ2 となった。 実施例 ３ ＴａとＳｎの組成比が６対５の混合粉末に１原子％のＧ
ｅ粉末を加えて、実施例１と同様な方法で、Ｔａ−Ｓｎ
−Ｇｅ合金粉末を作製した。この粉末を外径１０ｍｍ，
内径７ｍｍの、Ｎｂ−３．５原子％Ｔａ合金シースに充
填し、実施例１と同様な方法で巾５ｍｍ，厚さ０，５ｍ
ｍのテープ線材を加工した。この線材を９００℃で４０
時間熱処理を行った試料は、４．２Ｋ，２２Ｔの磁界中
で１７０ＡのＩｃを示し、そのＪｃ値は４．７Ｘ１０4
Ａ／ｃｍ2 となった。このように芯材にＧｅ，シース材
にＴａを添付することにより、実施例１より優れた高磁
界特性をうることが出来た。 実施例 ４ 実施例２と同様な方法で作成した、Ｔｉ−５０原子％Ｓ
ｎ合金粉末に、２００メッシュ以下のＣｕ粉末を１０原
子％加えた混合粉末を作製した。この混合粉末を外径８
ｍｍ，内径６ｍｍのＮｂ−３原子％Ｔｉ合金シースに充
填し、実施例２と同様にして、外径２ｍｍの線材を加工
した。ついで実施例２と同様な方法により、Ｃｕマトリ
ックスに前記の線材が７本複合された複合体を作製し
た。この外径１３ｍｍの複合体を実施例２と同様な方法
で直径１．３ｍｍの線に加工した。この場合も複合体の
加工性は良好であった。この線材を７７５℃で４０時間
熱処理を行った試料のＩｃは、４．２Ｋ，２０Ｔで１９
０Ａであり、Ｊｃは５．０Ｘ１０4 Ａ／ｃｍ2 となっ
た。この様に、芯材にＣｕを添加することにより熱処理
温度を低下させることが出来、また、シース材にＴｉを
添加することにより高磁界におけるＪｃ値が向上した。
【００２５】
【発明の効果】Ｎｂを除くＩＶａ族またはＶａ族金属と
Ｓｎとの合金または金属間化合物を芯材とし、Ｎｂシー
ス材に充填して線材に加工後熱処理する本発明により、
従来のブロンズ法あるいはＥＣＮ法等より厚く、かつ高
磁界特性の優れたＮｂ3 Ｓｎ相を有する超伝導線材を作
製することが出来る。さらに、シース材にＴｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，ＶまたはＴａ，一方、芯材にＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，
Ｇａ，またはＩｎを添加すると高磁界特性を向上させる
ことが出来る。また芯材にＣｕを添加すると、必要な熱
処理温度を低下させることが出来る。上記芯材とシース
材の複合体はＣｕマトリックスとの複合加工が容易であ
り、安定性の優れた超伝導線材を提供することが出来
る。このように本発明によると、従来法よりも高磁界特
性の改善されたＮｂ3 Ｓｎ線材を容易に製造することが
出来るため、工業的効果が大きい。
Ｓｎとの合金または金属間化合物を芯材とし、Ｎｂシー
ス材に充填して線材に加工後熱処理する本発明により、
従来のブロンズ法あるいはＥＣＮ法等より厚く、かつ高
磁界特性の優れたＮｂ3 Ｓｎ相を有する超伝導線材を作
製することが出来る。さらに、シース材にＴｉ，Ｚｒ，
Ｈｆ，ＶまたはＴａ，一方、芯材にＳｉ，Ｇｅ，Ａｌ，
Ｇａ，またはＩｎを添加すると高磁界特性を向上させる
ことが出来る。また芯材にＣｕを添加すると、必要な熱
処理温度を低下させることが出来る。上記芯材とシース
材の複合体はＣｕマトリックスとの複合加工が容易であ
り、安定性の優れた超伝導線材を提供することが出来
る。このように本発明によると、従来法よりも高磁界特
性の改善されたＮｂ3 Ｓｎ線材を容易に製造することが
出来るため、工業的効果が大きい。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１ Ｃ２２Ｆ 1/00 ６６１Ａ ６８５ ６８５Ｚ ６８６ ６８６Ａ
Claims (7)
- 【請求項１】Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの群から
選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの合金または
金属間化合物と、ＮｂまたはＮｂ合金とを積層して複合
体を形成する工程と、この複合体を線材に加工後熱処理
する工程とを備えたことを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ超伝導
線材の製造方法。 - 【請求項２】Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの群から
選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの合金または
金属間化合物を芯材とし、ＮｂまたはＮｂ合金をシース
材として、このシース材に前記芯材を充填して複合体を
形成する工程と、この複合体を線材に加工後熱処理する
工程とを備えたことを特徴とするＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材
の製造方法。 - 【請求項３】前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの群
から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの合金ま
たは金属間化合物は、Ｓｎ含有量が２０〜７５原子％の
範囲にあることを特徴とする請求項１又は２に記載のＮ
ｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法。 - 【請求項４】前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの群
から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの合金ま
たは金属間化合物は、Ｓｉ，Ｇｅ，Ａｌ，Ｇａ，及びＩ
ｎの群から選択された１種または２種以上の金属を０．
３〜２０原子％含有していることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれかに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造
方法。 - 【請求項５】前記Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ，及びＴａの群
から選ばれた１種または２種以上の金属とＳｎの合金ま
たは金属間化合物に、０．３〜３０原子％のＣｕを含む
ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のＮ
ｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法。 - 【請求項６】前記Ｎｂ合金が、３０原子％以下のＴｉ，
Ｚｒ，Ｈｆ，Ｖ及びＴａの群から選択された１種または
２種以上の元素を含む合金であることを特徴とする請求
項１乃至５のいずれかに記載のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の
製造方法。 - 【請求項７】前記複合体が、超伝導性を安定化するため
のＣｕマトリックス内に、１本または複数本挿入されて
いることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
のＮｂ3 Ｓｎ超伝導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05222698A JP3945600B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | Ｎｂ ３ Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05222698A JP3945600B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | Ｎｂ ３ Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11250749A true JPH11250749A (ja) | 1999-09-17 |
| JP3945600B2 JP3945600B2 (ja) | 2007-07-18 |
Family
ID=12908839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05222698A Expired - Fee Related JP3945600B2 (ja) | 1998-03-04 | 1998-03-04 | Ｎｂ ３ Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3945600B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086040A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Tokai Univ | Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
| WO2006030744A1 (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 粉末法Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
| EP1701390A2 (en) | 2005-03-10 | 2006-09-13 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Precursor for fabricating Nb3Sn superconducting wire, and Nb3Sn superconducting wire, and method for fabricating same |
| EP1763091A2 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-14 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method of manufacturing for Nb3Sn superconducting wire rod by means of powder method and precursor therefor |
| WO2010140593A1 (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 鉄系超電導線材とその製造方法 |
-
1998
- 1998-03-04 JP JP05222698A patent/JP3945600B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003086040A (ja) * | 2001-09-11 | 2003-03-20 | Tokai Univ | Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材の製造方法 |
| WO2006030744A1 (ja) * | 2004-09-15 | 2006-03-23 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | 粉末法Ｎｂ3Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
| US7459031B2 (en) | 2004-09-15 | 2008-12-02 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho | Method for producing Nb3Sn superconductive wire material using powder process |
| EP1701390A2 (en) | 2005-03-10 | 2006-09-13 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Precursor for fabricating Nb3Sn superconducting wire, and Nb3Sn superconducting wire, and method for fabricating same |
| EP1763091A2 (en) * | 2005-09-13 | 2007-03-14 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method of manufacturing for Nb3Sn superconducting wire rod by means of powder method and precursor therefor |
| EP1763091A3 (en) * | 2005-09-13 | 2007-12-19 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Method of manufacturing for Nb3Sn superconducting wire rod by means of powder method and precursor therefor |
| WO2010140593A1 (ja) * | 2009-06-05 | 2010-12-09 | 独立行政法人物質・材料研究機構 | 鉄系超電導線材とその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
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