JPH01124915A - 酸化物高温超電導材 - Google Patents
酸化物高温超電導材Info
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- JPH01124915A JPH01124915A JP62283737A JP28373787A JPH01124915A JP H01124915 A JPH01124915 A JP H01124915A JP 62283737 A JP62283737 A JP 62283737A JP 28373787 A JP28373787 A JP 28373787A JP H01124915 A JPH01124915 A JP H01124915A
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- JP
- Japan
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- high temperature
- oxide high
- superconducting material
- cross
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- Pending
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- 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
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、高い臨界温度を有する酸化物高温超電導材に
関するものであり、特に結晶軸配向度の高い酸化物高温
超電導材に関するものである。
関するものであり、特に結晶軸配向度の高い酸化物高温
超電導材に関するものである。
電気抵抗がゼロである超電導材は、電力応用面において
省エネルギー、機器のコンパクト化、大容量化が期待で
き、一方エレクトロニクス分野においては素子の高速化
、高出力化、微小信号の検出等が期待できるため、 １
９１）年において超電導現象が発見されて以来、研究と
実用化が進められてきている。この間超電導材の臨界温
度は、いわゆるＥＳＣ理論等から３０〜４０Ｋが限界と
されており、現実に金属においてはＮｂ、Ｑｅの２３Ｋ
が記録されて以来近年まで進展が停止していた。
省エネルギー、機器のコンパクト化、大容量化が期待で
き、一方エレクトロニクス分野においては素子の高速化
、高出力化、微小信号の検出等が期待できるため、 １
９１）年において超電導現象が発見されて以来、研究と
実用化が進められてきている。この間超電導材の臨界温
度は、いわゆるＥＳＣ理論等から３０〜４０Ｋが限界と
されており、現実に金属においてはＮｂ、Ｑｅの２３Ｋ
が記録されて以来近年まで進展が停止していた。
しかしながら近年に至ってＬａ−Ｂａ−Ｃｕ−０系セラ
ミツクスにより高い臨界温度が得られ、更にその後Ｙ−
Ｂａ−Ｃｕ−０系セラミックスにより、液体窒素温度（
７７Ｋ）をも蟲かに凌駕する臨界温度が報告され、この
分野の研究かにわかに注目されるに至り、基礎研究と共
に実用化技術。
ミツクスにより高い臨界温度が得られ、更にその後Ｙ−
Ｂａ−Ｃｕ−０系セラミックスにより、液体窒素温度（
７７Ｋ）をも蟲かに凌駕する臨界温度が報告され、この
分野の研究かにわかに注目されるに至り、基礎研究と共
に実用化技術。
就中線材化（横断面偏平状の帯材も含む、以下同じ）の
技術開発が強く要望されている。
技術開発が強く要望されている。
上記セラミックス系の超を導材は、一般に粉末二含金技
術の応用によって合成される。すなわち例えばＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−０系セラミツクス（ＹＢＣＯ）は、原料である
ＢａＣｏ、、ＹｔＯ３＋ ＣｕＯの粉末を混合して、
固相反応を行わせるために９００℃で仮焼した後、粉砕
してペレット状にプレス成形し、酸素雰囲気中で焼成す
ることによって得られる。この場合、結晶粒子の配列状
態はランダムであり、規則的な配列状態ではないのが通
常である。一方超電導電流は結晶構造の０面に沿って流
れ、０面と直交するＣ軸方向には電気的結合がないため
、電流は流れない。従って前記従来のセラミックス系の
超電導材においては、０面がランダムに配向されている
ことから、電流密度は数百ないし数千Ａ／ａＪに留まっ
ている。すなわち従来の酸化物超電導材においては、結
晶構造若しくは構成要素である微粒子は、超電導電流を
導くべき０面に関係する形状異方性を保有せず、従って
電流密度が前記のような低水準に留まるという問題点が
ある。
術の応用によって合成される。すなわち例えばＹ−Ｂａ
−Ｃｕ−０系セラミツクス（ＹＢＣＯ）は、原料である
ＢａＣｏ、、ＹｔＯ３＋ ＣｕＯの粉末を混合して、
固相反応を行わせるために９００℃で仮焼した後、粉砕
してペレット状にプレス成形し、酸素雰囲気中で焼成す
ることによって得られる。この場合、結晶粒子の配列状
態はランダムであり、規則的な配列状態ではないのが通
常である。一方超電導電流は結晶構造の０面に沿って流
れ、０面と直交するＣ軸方向には電気的結合がないため
、電流は流れない。従って前記従来のセラミックス系の
超電導材においては、０面がランダムに配向されている
ことから、電流密度は数百ないし数千Ａ／ａＪに留まっ
ている。すなわち従来の酸化物超電導材においては、結
晶構造若しくは構成要素である微粒子は、超電導電流を
導くべき０面に関係する形状異方性を保有せず、従って
電流密度が前記のような低水準に留まるという問題点が
ある。
一方上記セラミックス系の超電導材を線材化する方法と
しては１例えば銅パイプ中に粉末状のセラミックス系超
電導材を充填閉塞し、線引きにより細線化する手段が知
られている。しかしながらこの手段においては、粉末の
充填密度を理論値まで上昇させることが困難であり、細
線化した後における超電導材としての特性が低下し、特
に電流密度が所定の値を大幅に下回るという問題点があ
る。
しては１例えば銅パイプ中に粉末状のセラミックス系超
電導材を充填閉塞し、線引きにより細線化する手段が知
られている。しかしながらこの手段においては、粉末の
充填密度を理論値まで上昇させることが困難であり、細
線化した後における超電導材としての特性が低下し、特
に電流密度が所定の値を大幅に下回るという問題点があ
る。
本発明は、上記従来技術に存在する問題点を解決し、結
晶軸配向度を高めることにより、電流密度の高い酸化物
高温超電導材を提供することを目的とする。
晶軸配向度を高めることにより、電流密度の高い酸化物
高温超電導材を提供することを目的とする。
上記従来技術に存在する問題点を解決するために９本発
明においては、金属材料からなるシース内に酸化物高温
超電導材料粉末を充填して形成した酸化物高温超電導材
において、横断面の直交する方向の長短外形寸法を各々
ａ、ｂ （ａ＞ｂ）に形成すると共に、ａ／ｂ＝ １．
５〜５．０とする。という技術的手段を採用したのであ
る。
明においては、金属材料からなるシース内に酸化物高温
超電導材料粉末を充填して形成した酸化物高温超電導材
において、横断面の直交する方向の長短外形寸法を各々
ａ、ｂ （ａ＞ｂ）に形成すると共に、ａ／ｂ＝ １．
５〜５．０とする。という技術的手段を採用したのであ
る。
上記の構成により、圧延ロール若しくはダイスにより横
断面を漸次縮小する過程においでせん断力が作用し１本
来的に板状を呈する酸化物高温超電導材料粉末の０面を
機械的に配向させ得ることができるのである。
断面を漸次縮小する過程においでせん断力が作用し１本
来的に板状を呈する酸化物高温超電導材料粉末の０面を
機械的に配向させ得ることができるのである。
〔実施例１〕
まず原料として粉末状のＹｚＯｚ、ＢａＣｏ３およびＣ
ｕＯをＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝ｌ：２：３になるように秤量後
、均一に混合して酸−紫雲囲気中において、９００℃、
３時間の仮焼を行い、所定の組成に近い酸化物を生成す
る。次にこの酸化物を解砕した後、５ｍφ×２Ｒのペレ
ット状にプレス成形し、酸素雰囲気中で９５０℃、４時
間の焼成を行ない、酸素欠損三重ペロブスカイト型構造
の ＹＢａ２ＣｕｓＯδなる組成の超電導材を生成する
。
ｕＯをＹ：Ｂａ：Ｃｕ＝ｌ：２：３になるように秤量後
、均一に混合して酸−紫雲囲気中において、９００℃、
３時間の仮焼を行い、所定の組成に近い酸化物を生成す
る。次にこの酸化物を解砕した後、５ｍφ×２Ｒのペレ
ット状にプレス成形し、酸素雰囲気中で９５０℃、４時
間の焼成を行ない、酸素欠損三重ペロブスカイト型構造
の ＹＢａ２ＣｕｓＯδなる組成の超電導材を生成する
。
この超電導材の粒子構造を観察したところ、平均粒径５
〜１０μｍであり、板状化、すなわち外形寸法と厚さと
の比が２〜６であることを確認した。
〜１０μｍであり、板状化、すなわち外形寸法と厚さと
の比が２〜６であることを確認した。
次に上記超電導材粒子を直径ｌＯ■の銀製のシース内に
充填して両端を閉塞し、線引き加工により超電導線材を
作成した。この場合、横断面形状を長辺ａ、短辺すから
なる長方形とし、ａ／１）の比を変えて、Ｐ！界電流密
度を測定した。
充填して両端を閉塞し、線引き加工により超電導線材を
作成した。この場合、横断面形状を長辺ａ、短辺すから
なる長方形とし、ａ／１）の比を変えて、Ｐ！界電流密
度を測定した。
図は臨界電流密度と横断面の寸法比との関係を示す図で
ある。同図に示すように横断面外形寸法の比ａ ／ ｂ
が１．０の場合には臨界電流密度が８００Ａ／−に留ま
っている。すなわち超電導材粒子が夫々ランダムに存在
するため、超電導電流の導通に寄与すべき０面もまたラ
ンダムに配向されているためである０次に上記ａ ／
ｂを次第に増加させると。
ある。同図に示すように横断面外形寸法の比ａ ／ ｂ
が１．０の場合には臨界電流密度が８００Ａ／−に留ま
っている。すなわち超電導材粒子が夫々ランダムに存在
するため、超電導電流の導通に寄与すべき０面もまたラ
ンダムに配向されているためである０次に上記ａ ／
ｂを次第に増加させると。
すなわち横断面の偏平度を増大させると、臨界電流密度
もまた増大し、ａ／ｂが５．０以上ではその増大の度合
が小となる。これはａ ／ ｂが増大するに従って、シ
ース内の超電導材粒子にせん断力が作用する結果、板状
比の大なる超電導材粒子の０面が機械的に配向されるも
のと推定される。なお上記ａ ／ ｂが５．０以上の領
域においては、せん断力によるＣ面配向が略飽和するた
め、臨界電流密度のそれ以上の増加が期待できないと推
定される。
もまた増大し、ａ／ｂが５．０以上ではその増大の度合
が小となる。これはａ ／ ｂが増大するに従って、シ
ース内の超電導材粒子にせん断力が作用する結果、板状
比の大なる超電導材粒子の０面が機械的に配向されるも
のと推定される。なお上記ａ ／ ｂが５．０以上の領
域においては、せん断力によるＣ面配向が略飽和するた
め、臨界電流密度のそれ以上の増加が期待できないと推
定される。
〔実施例２〕
まず原料としてＹ２Ｏ，とＢａＯとの混合物を作成する
。この場合Ｙ：Ｂａ＝１：２となるように配合して混合
機にて充分に混合する０次に上記混合物３０モル％、Ｃ
ｕ０４０モル％、Ｂｚｏｓ３０モル％を混合機にて充分
に混合し、この混合物を下端にノズルを有する白金製る
つぼに収容し、高周波加熱により１０００〜１３００℃
で溶解する。溶融物を均質に攪拌後、上記白金製るつぼ
内に空気圧を印加して、溶融物をノズルから直径１０ｃ
ｍ、回転数３００ ｒｐ＋ｎの双ロール上に注湯して急
冷し、厚さ５０ＩＩＩ１）の非晶質リボンを作製する。
。この場合Ｙ：Ｂａ＝１：２となるように配合して混合
機にて充分に混合する０次に上記混合物３０モル％、Ｃ
ｕ０４０モル％、Ｂｚｏｓ３０モル％を混合機にて充分
に混合し、この混合物を下端にノズルを有する白金製る
つぼに収容し、高周波加熱により１０００〜１３００℃
で溶解する。溶融物を均質に攪拌後、上記白金製るつぼ
内に空気圧を印加して、溶融物をノズルから直径１０ｃ
ｍ、回転数３００ ｒｐ＋ｎの双ロール上に注湯して急
冷し、厚さ５０ＩＩＩ１）の非晶質リボンを作製する。
このようにして得た非晶質リボンを電気炉中において。
８００℃、５時間の大気中熱処理を行うと、酸素欠損三
重ペロプスカイト型構造の超電導材微粒子が析出するか
ら、冷却後の上記リボンを醋酸で溶融し、超電導材微粒
子を抽出する。このようにして作製した超電導材微粒子
は、平均粒径０．３μ−であり、Ｆｉ、軟化、すなわち
外形寸法と厚さとの比が２〜１０であり、超電導電流の
導通に寄与すべき０面を有し、かつ形状巽方性を有する
微粒子であることを確認した。
重ペロプスカイト型構造の超電導材微粒子が析出するか
ら、冷却後の上記リボンを醋酸で溶融し、超電導材微粒
子を抽出する。このようにして作製した超電導材微粒子
は、平均粒径０．３μ−であり、Ｆｉ、軟化、すなわち
外形寸法と厚さとの比が２〜１０であり、超電導電流の
導通に寄与すべき０面を有し、かつ形状巽方性を有する
微粒子であることを確認した。
上記微粒子を前記実施例と同様に、銀製シース内に充填
して線引きを行ない、電流密度と横断面寸法比との関係
を調査したところ、前記実施例と同様の傾向を示すこと
を確認した。
して線引きを行ない、電流密度と横断面寸法比との関係
を調査したところ、前記実施例と同様の傾向を示すこと
を確認した。
本実施例においてはＹ−Ｂａ−Ｃｕ−０系の酸化物高温
超電導材について記述したが、一般に組成式Ａ ＩＢ
ｚ Ｃｓ ０６ 、但し、Ａはｓｃ ＋ Ｙ ＊ Ｌ
ａｒＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ＋ Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ。
超電導材について記述したが、一般に組成式Ａ ＩＢ
ｚ Ｃｓ ０６ 、但し、Ａはｓｃ ＋ Ｙ ＊ Ｌ
ａｒＣｅ、Ｐｒ、Ｎｄ＋ Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄ
ｙ。
Ｈａ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕから選ばれる１種または
これらの中から選ばれる２種以上の混合物。
これらの中から選ばれる２種以上の混合物。
ＢはＢａ、Ｓｒ、Ｃａから選ばれる１種またはこれらの
中から選ばれる２種以上の混合物、ＣはＣｕまたは、Ｃ
ｕとＴｊ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ＋ Ｆｅ、Ｃｏ。
中から選ばれる２種以上の混合物、ＣはＣｕまたは、Ｃ
ｕとＴｊ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ＋ Ｆｅ、Ｃｏ。
Ｎｉ、Ｚｎから選ばれる１種またはこれらの中から選ば
れる２種以上の混合物とのＣ，ｕ主体の混合物、からな
る酸化物高温超電導材についても同一の作用が期待でき
る。
れる２種以上の混合物とのＣ，ｕ主体の混合物、からな
る酸化物高温超電導材についても同一の作用が期待でき
る。
また本実施例においては、原料としてｙｚｏ３＋Ｂａｄ
、およびＣｕＯを使用した例について示したが、一般に
（Ａ）ｚｃ）＋ ＋ （Ｂ）Ｏ，（Ｃ）０゜８．０３
（（Ａ）はＳｃ、 Ｙ、 Ｌａ、 Ｃｅ、 Ｐｒ。
、およびＣｕＯを使用した例について示したが、一般に
（Ａ）ｚｃ）＋ ＋ （Ｂ）Ｏ，（Ｃ）０゜８．０３
（（Ａ）はＳｃ、 Ｙ、 Ｌａ、 Ｃｅ、 Ｐｒ。
＋ Ｎｄ、Ｓｍ＋ Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、ＨｏｔＥ
ｒ ＋ Ｔ ｍ ＋ Ｙ ｂ ） Ｌ ｕから選ばれ
る１種またはこれらの中から選ばれる２種以上の混合物
、（Ｂ）はＢａ、Ｓｒ、Ｃａから選ばれる１種またはこ
れらの中から選ばれる２種以上の混合物、（Ｃ）はＣｕ
またはＣｕとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ。
ｒ ＋ Ｔ ｍ ＋ Ｙ ｂ ） Ｌ ｕから選ばれ
る１種またはこれらの中から選ばれる２種以上の混合物
、（Ｂ）はＢａ、Ｓｒ、Ｃａから選ばれる１種またはこ
れらの中から選ばれる２種以上の混合物、（Ｃ）はＣｕ
またはＣｕとＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ。
Ｃｏ、Ｎｉ、 Ｚｎから選ばれる１種またはこれらの中
から選ばれる２種以上の混合物とのＣｕ主体の混合物）
を頂点とする三角成分図中にある混合物を使用しても作
用は同一である。
から選ばれる２種以上の混合物とのＣｕ主体の混合物）
を頂点とする三角成分図中にある混合物を使用しても作
用は同一である。
更にシース材としては、銀以外の金属若しくは合金を使
用することができ、線引き加工若しくは圧延加工等の塑
性加工時において、充分な展延性゛ を有すると共に
、超電翼材料からなる粉末若しくは微粒子を確実にシー
ス内に保持する強度があればよい。
用することができ、線引き加工若しくは圧延加工等の塑
性加工時において、充分な展延性゛ を有すると共に
、超電翼材料からなる粉末若しくは微粒子を確実にシー
ス内に保持する強度があればよい。
なお本実施例においては、横断面形状が長短辺を有する
長方形を呈する線材若しくは帯材について記述したが、
長方形以外に楕円形、小判形、まゆ形等の他の幾何学的
形状としてもよい。
長方形を呈する線材若しくは帯材について記述したが、
長方形以外に楕円形、小判形、まゆ形等の他の幾何学的
形状としてもよい。
（発明の効果〕
本発明は以上記述のような構成および作用であるから、
超電導電流を導くべきＣ面配向が容易であり、成形によ
って得られるべき酸化物超電導材の電流密度を大幅に向
上させ得るという効果がある。
超電導電流を導くべきＣ面配向が容易であり、成形によ
って得られるべき酸化物超電導材の電流密度を大幅に向
上させ得るという効果がある。
図は臨界電流密度と横断面の寸法比との関係を示す図で
ある。 ［）１２５４５ 寸５天上し
ある。 ［）１２５４５ 寸５天上し
Claims (4)
- （１）金属材料からなるシース内に酸化物高温超電導材
料粉末を充填して形成した酸化物高温超電導材において
，横断面の直交する方向の長短外形寸法を各々ａ，ｂ（
ａ＞ｂ）に形成すると共に，ａ／ｂ＝１．５〜５．０と
したことを特徴とする酸化物高温超電導材。 - （２）酸化物高温超電導材料が， 組成式Ａ＿１Ｂ＿２Ｃ＿３Ｏ＿δ， 但し， ＡはＳｃ，Ｙ，Ｌａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎｄ， Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇｄ，Ｔｂ，Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕから選ばれる１種またはこれらの中から選ばれ
る２種以上の混合物， ＢはＢａ，Ｓｒ，Ｃａから選ばれる１種またはこれらの
中から選ばれる２種以上の混合物，ＣはＣｕまたは，Ｃ
ｕとＴｉ，Ｖ，Ｃｒ， Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｚｎから選ばれる１種または
これらの中から選ばれる２種以上の混合物とのＣｕ主体
の混合物である特許請求の範囲第１項記載の酸化物高温
超電導材。 - （３）組成式がＹＢａ＿２Ｃｕ＿３Ｏ＿δである特許請
求の範囲第１項若しくは第２項記載の酸化物高温超電導
材。 - （４）横断面が実質的に長方形である特許請求の範囲第
１項ないし第３項記載の酸化物高温超電導材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62283737A JPH01124915A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 酸化物高温超電導材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62283737A JPH01124915A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 酸化物高温超電導材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01124915A true JPH01124915A (ja) | 1989-05-17 |
Family
ID=17669451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62283737A Pending JPH01124915A (ja) | 1987-11-10 | 1987-11-10 | 酸化物高温超電導材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01124915A (ja) |
-
1987
- 1987-11-10 JP JP62283737A patent/JPH01124915A/ja active Pending
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