JPH01243313A - 酸化物系超電導多心線の製造方法 - Google Patents
酸化物系超電導多心線の製造方法Info
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- JPH01243313A JPH01243313A JP63071433A JP7143388A JPH01243313A JP H01243313 A JPH01243313 A JP H01243313A JP 63071433 A JP63071433 A JP 63071433A JP 7143388 A JP7143388 A JP 7143388A JP H01243313 A JPH01243313 A JP H01243313A
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- wire
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- 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
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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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、磁気浮上列車、核融合炉、単結晶引上装置、
磁気分離装置、医療装置、磁気推進船等に、用いられる
超電導マグネットコイルや電力輸送用等に使用される酸
化物系超電導多心線の製造方法に関する。
磁気分離装置、医療装置、磁気推進船等に、用いられる
超電導マグネットコイルや電力輸送用等に使用される酸
化物系超電導多心線の製造方法に関する。
「従来の技術」
最近に至り、常電導状態から超電導状態へ遷移する臨界
温度(T c)が液体窒素温度を超える値を示す酸化物
超電導体が種々発見されている。この種の酸化物超電導
体は、一般式A −T3−Cu−0(ただしAは、Y、
Sc、La、Yb、Er、Eu、Ho、Dy等の周期律
表ma族元素の1種以上を示し、Bは、Mg。
温度(T c)が液体窒素温度を超える値を示す酸化物
超電導体が種々発見されている。この種の酸化物超電導
体は、一般式A −T3−Cu−0(ただしAは、Y、
Sc、La、Yb、Er、Eu、Ho、Dy等の周期律
表ma族元素の1種以上を示し、Bは、Mg。
Ca、Sr、Ba等の周期律表Ila族元素の1種以上
を示す。)で示される酸化物であり、液体ヘリウムで冷
却することが必要であった従来の合金系あるいは金属間
化合物系の超電導体と比較して格段に有利な冷却条件で
使用できることから、実用上極めて有望な超電導材料と
して研究がなされている。
を示す。)で示される酸化物であり、液体ヘリウムで冷
却することが必要であった従来の合金系あるいは金属間
化合物系の超電導体と比較して格段に有利な冷却条件で
使用できることから、実用上極めて有望な超電導材料と
して研究がなされている。
ところで従来、このような酸化物超電導体を備えた超電
導線の製造方法の一例として、以下に説明する方法が知
られている。
導線の製造方法の一例として、以下に説明する方法が知
られている。
超電導線を製造するには、A −B −Cu−0で示さ
れる酸化物超電導体を構成する各元素を含む複数の原料
粉末を混合して混合粉末を作成し、次いでこの混合粉末
を仮焼して不要成分を除去し、この仮焼粉末を熱処理し
て超電導粉末とした後に金属管に充填し、更に縮径して
所望の直径の線材に成形した後、熱処理を施して超電導
線を製造する方法である。
れる酸化物超電導体を構成する各元素を含む複数の原料
粉末を混合して混合粉末を作成し、次いでこの混合粉末
を仮焼して不要成分を除去し、この仮焼粉末を熱処理し
て超電導粉末とした後に金属管に充填し、更に縮径して
所望の直径の線材に成形した後、熱処理を施して超電導
線を製造する方法である。
「発明が解決しようとする課題」
しかしながら前述の従来方法においては、原料粉末を完
全に均一に混合することが困難なことから、熱処理を施
しても酸化物超電導体の全体が完全に均一な結晶構造と
ならず、臨界電流密度の高い高性能の超電導線を得るこ
とができない問題があった。
全に均一に混合することが困難なことから、熱処理を施
しても酸化物超電導体の全体が完全に均一な結晶構造と
ならず、臨界電流密度の高い高性能の超電導線を得るこ
とができない問題があった。
また、前述の従来方法では、原料粉末を圧密した成形体
を焼結し、各元素を固相反応させて酸化物超電導体を生
成するが、この同相反応は反応速度が小さく、このため
酸化物超電導体の生成効率が悪い問題があった。
を焼結し、各元素を固相反応させて酸化物超電導体を生
成するが、この同相反応は反応速度が小さく、このため
酸化物超電導体の生成効率が悪い問題があった。
本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、臨界電流
密度の高い高性能の酸化物系超電導多心線を製造する方
法の提供を目的とする。
密度の高い高性能の酸化物系超電導多心線を製造する方
法の提供を目的とする。
「課題を解決するための手段」
上記目的を達成するために、本発明は、一般式A −B
−Cu−0(ただしAは、Y、Sc、La、Yb、E
r。
−Cu−0(ただしAは、Y、Sc、La、Yb、E
r。
Eu、Ho、Dy等の周期律表ma族元素の1種以上を
示し、Bは、Mg、Ca、Sr、Ba等の周期律表Ha
族元素の1種以上を示す。)で示される組成の酸化物超
電導体を備えた酸化物系超電導多心線の製造方法であっ
て、金属シースの内部の中心側とその外方側のどちらか
一方に、A tB + CLll 05なる組成比の第
1の酸化物を挿入し、他方にB5Cu60Y(ただしV
=5〜15)なる組成比の第2の酸化物を充填して複合
材を形成し、この複合材を多数本束ねた後に縮径加工を
施して素線を形成し、次いで熱処理を施すものである。
示し、Bは、Mg、Ca、Sr、Ba等の周期律表Ha
族元素の1種以上を示す。)で示される組成の酸化物超
電導体を備えた酸化物系超電導多心線の製造方法であっ
て、金属シースの内部の中心側とその外方側のどちらか
一方に、A tB + CLll 05なる組成比の第
1の酸化物を挿入し、他方にB5Cu60Y(ただしV
=5〜15)なる組成比の第2の酸化物を充填して複合
材を形成し、この複合材を多数本束ねた後に縮径加工を
施して素線を形成し、次いで熱処理を施すものである。
「作用」
上記素線に熱処理を施すことにより、第1の酸化物と第
2の酸化物中の各元素が相互に拡散反応して、金属シー
ス内にA +B tc usO?−Xなる組成の酸化物
超電導体が生成する。
2の酸化物中の各元素が相互に拡散反応して、金属シー
ス内にA +B tc usO?−Xなる組成の酸化物
超電導体が生成する。
「実施例」
第1図ないし第4図は、本発明の製造方法をY−B a
−Cu−0系の超電導多心線の製造方法に適用した一例
を説明するためのものである。
−Cu−0系の超電導多心線の製造方法に適用した一例
を説明するためのものである。
この例では、まず、Y tB a+ CLI+ Osな
る組成比の第1の酸化物1を作成する。この第1の酸化
物lは、Y、03粉末とBaCO3粉末とCuO粉末を
1 :l :I (モル比)となるように均一に混合し
、これを大気中あるいは酸素気流中、800〜950℃
で1〜数十時間加熱し、粉砕処理を施して粉末状の材料
を作成し、次いでこの粉末を丸棒状に圧粉成形した後に
、前記と同様の条件によって熱処理を施すことによって
作成される。
る組成比の第1の酸化物1を作成する。この第1の酸化
物lは、Y、03粉末とBaCO3粉末とCuO粉末を
1 :l :I (モル比)となるように均一に混合し
、これを大気中あるいは酸素気流中、800〜950℃
で1〜数十時間加熱し、粉砕処理を施して粉末状の材料
を作成し、次いでこの粉末を丸棒状に圧粉成形した後に
、前記と同様の条件によって熱処理を施すことによって
作成される。
次いで、この第1の酸化物lを銀製のシース2内の中心
側に挿入し、更にその第1の酸化物1の外方側に、B
a3Cullo y(y= 5〜15 )なる組成比の
第2の酸化物粉末3を充填し、次いで圧延加工や鍛造加
工などの縮径加工を施して、シース2と第1の酸化物1
と第2の酸化物粉末3を複合し、第1図に示す複合材4
を形成する。この第2の酸化物粉末3は、B a CO
3粉末と、CuO粉末またはCu粉末を、Ba:Cu=
3 :5 (モル比)となるように均一に混合し、こ
れを大気中あるいは酸素気流中、800〜950℃で1
〜数十時間加熱し、粉砕処理を施して作成される。この
第2の酸化物粉末は、融点が1000℃以下であり比較
的容易に加熱溶融することができる。
側に挿入し、更にその第1の酸化物1の外方側に、B
a3Cullo y(y= 5〜15 )なる組成比の
第2の酸化物粉末3を充填し、次いで圧延加工や鍛造加
工などの縮径加工を施して、シース2と第1の酸化物1
と第2の酸化物粉末3を複合し、第1図に示す複合材4
を形成する。この第2の酸化物粉末3は、B a CO
3粉末と、CuO粉末またはCu粉末を、Ba:Cu=
3 :5 (モル比)となるように均一に混合し、こ
れを大気中あるいは酸素気流中、800〜950℃で1
〜数十時間加熱し、粉砕処理を施して作成される。この
第2の酸化物粉末は、融点が1000℃以下であり比較
的容易に加熱溶融することができる。
なお、この複合材4における第2の酸化物粉末3と第1
の酸化物1の配合比率は、YtBa+Cut05: B
aac LISo y= 1 : 1 (モル比)と
なるように第1の酸化物lおよび第2の酸化物粉末3の
量を調整するのが望ましい。
の酸化物1の配合比率は、YtBa+Cut05: B
aac LISo y= 1 : 1 (モル比)と
なるように第1の酸化物lおよび第2の酸化物粉末3の
量を調整するのが望ましい。
また、上記シース2の材料としては、銀に限定されない
が、少なくとも内面部分が上記AgやptなどのBa5
CusOyと反応性を持たない金属により構成された金
属材料を用いるのが望ましい。
が、少なくとも内面部分が上記AgやptなどのBa5
CusOyと反応性を持たない金属により構成された金
属材料を用いるのが望ましい。
次に、この複合材4を多数本束ね、シース5内に挿入し
て多心線化した後、縮径加工を施して、第2図に示す素
線6を作成する。このシース5の材料は、Ag、CuS
Ti、Ni、Zr、Cu−Ni合金、ステンレスなどの
融点が800℃以上で耐酸化性が良好な種々の金属材料
を使用することができる。
て多心線化した後、縮径加工を施して、第2図に示す素
線6を作成する。このシース5の材料は、Ag、CuS
Ti、Ni、Zr、Cu−Ni合金、ステンレスなどの
融点が800℃以上で耐酸化性が良好な種々の金属材料
を使用することができる。
次に、この素線6を大気中あるいは酸素気流中において
、900〜tooo℃程度の温度で1〜数十時間程度加
熱した後、室温まで徐冷する熱処理を施す。なお、この
徐冷に際し、加熱を終えたものを400〜600℃の温
度域に一定時間保持し、生成した超電導体の結晶構造が
斜方晶に変態するのを促進する操作を行っても良い。上
記熱処理により、各複合材4内の第1の酸化物1と第2
の酸化物粉末3中に含まれるYとBaとCuとOおよび
雰囲気ガス中のOが相互に拡散反応して、第1の酸化物
1と第2の酸化物粉末3の部分に、Y IBatc u
so 7−Xの組成比で表される超電導体7が生成し、
第3図に示すように、シース5内に多数の超電導細線8
を備えた構成の超電導多心線9が作成される。
、900〜tooo℃程度の温度で1〜数十時間程度加
熱した後、室温まで徐冷する熱処理を施す。なお、この
徐冷に際し、加熱を終えたものを400〜600℃の温
度域に一定時間保持し、生成した超電導体の結晶構造が
斜方晶に変態するのを促進する操作を行っても良い。上
記熱処理により、各複合材4内の第1の酸化物1と第2
の酸化物粉末3中に含まれるYとBaとCuとOおよび
雰囲気ガス中のOが相互に拡散反応して、第1の酸化物
1と第2の酸化物粉末3の部分に、Y IBatc u
so 7−Xの組成比で表される超電導体7が生成し、
第3図に示すように、シース5内に多数の超電導細線8
を備えた構成の超電導多心線9が作成される。
このとき、第2の酸化物粉末3は、融点が1000℃以
下であり、前記熱処理時の加熱によって溶融状態あるい
は半溶融状態とすることが可能である。従って熱処理に
よって溶融状態となった第2の酸化物粉末3の溶融物が
第1の酸化物1に接触し、これら各酸化物中に含まれる
元素が溶融拡散反応して、この部分にY +B itc
L14107−xの組成比を有する超電導体7が生成
する。即ち、溶融拡散反応による反応速度の高い均一な
反応を生じさせることができるために、超電導体の原料
粉末を固相反応させていた従来の酸化物超電導体に比較
して、空孔のない緻密な構造で臨界電流密度の高い超電
導体7を生成させることができる。
下であり、前記熱処理時の加熱によって溶融状態あるい
は半溶融状態とすることが可能である。従って熱処理に
よって溶融状態となった第2の酸化物粉末3の溶融物が
第1の酸化物1に接触し、これら各酸化物中に含まれる
元素が溶融拡散反応して、この部分にY +B itc
L14107−xの組成比を有する超電導体7が生成
する。即ち、溶融拡散反応による反応速度の高い均一な
反応を生じさせることができるために、超電導体の原料
粉末を固相反応させていた従来の酸化物超電導体に比較
して、空孔のない緻密な構造で臨界電流密度の高い超電
導体7を生成させることができる。
また、前述のような溶融拡散反応により超電導体7を生
成するならば、固相反応させて形成していた従来方法よ
りも元素の反応速度が速いために、短時間で超電導体7
を生成することができ、超電導体7の生成効率を向上さ
せることができる。
成するならば、固相反応させて形成していた従来方法よ
りも元素の反応速度が速いために、短時間で超電導体7
を生成することができ、超電導体7の生成効率を向上さ
せることができる。
また、各超電導細線8中の超電導体7は、シース2内に
緻密な状態で生成されるので高い機械強度が得られ、曲
げなどの外力に強い機械強度の優れた超電導多心線9を
製造することができる。
緻密な状態で生成されるので高い機械強度が得られ、曲
げなどの外力に強い機械強度の優れた超電導多心線9を
製造することができる。
なお、前記各側においては、Y −B a−Cu−0系
の酸化物系超電導多心線の製造方法について説明したが
、本発明はその他のA −B −Cu−0系の超電導多
心線の製造方法に適用できるのは勿論である。
の酸化物系超電導多心線の製造方法について説明したが
、本発明はその他のA −B −Cu−0系の超電導多
心線の製造方法に適用できるのは勿論である。
また、先の例では、第1の酸化物1を丸棒状の成形体と
し、この第1の酸化物監をシース2内の中心側に挿入す
るとともに、第1の酸化物1の外方側に第2の酸化物粉
末を充填して複合材4を°°影形成たが、複合材4にお
ける各酸化物の配置方法はこれに限定されることなく、
例えば第1の酸化物lとして円筒状の成形体を用い、こ
の成形体をシース2内に挿入するとともに、この成形体
の内部に第2の酸化物粉末3を充填して複合材を形成し
ても良い。
し、この第1の酸化物監をシース2内の中心側に挿入す
るとともに、第1の酸化物1の外方側に第2の酸化物粉
末を充填して複合材4を°°影形成たが、複合材4にお
ける各酸化物の配置方法はこれに限定されることなく、
例えば第1の酸化物lとして円筒状の成形体を用い、こ
の成形体をシース2内に挿入するとともに、この成形体
の内部に第2の酸化物粉末3を充填して複合材を形成し
ても良い。
(製造例)
本発明方法に基づいてY −B a−Cu−0系超電導
多心線の製造を実施した。
多心線の製造を実施した。
Y、03とB a COsとCuOの各粉末をl :1
:1 (モル比)となるように均一に粉砕混合した後
、大気雰囲気中、950℃で24時間加熱し、この後粉
砕処理を施して粉末を得、更にこの粉末を直径6ffl
II+の丸棒状に圧粉成形し、この成形体を大気雰囲気
中、950℃で24時間加熱して第1の酸化物を作成し
た。
:1 (モル比)となるように均一に粉砕混合した後
、大気雰囲気中、950℃で24時間加熱し、この後粉
砕処理を施して粉末を得、更にこの粉末を直径6ffl
II+の丸棒状に圧粉成形し、この成形体を大気雰囲気
中、950℃で24時間加熱して第1の酸化物を作成し
た。
一方、BaC0,とCuOの各粉末をBa:Cu=3=
5(モル比)となるように均一に粉砕混合した後、この
粉末を大気雰囲気中、850℃で24時間加熱し、この
後粉砕して第2の酸化物粉末を作成した。
5(モル比)となるように均一に粉砕混合した後、この
粉末を大気雰囲気中、850℃で24時間加熱し、この
後粉砕して第2の酸化物粉末を作成した。
次いで内径7IIII111外径10mmの銀製のシー
ス内に上記第1の酸化物を挿入し、更に第1の酸化物の
周囲に上記第2の酸化物粉末を充填し、更にこれを直径
1.onu++まで縮径加工して複合材を作成した。な
お、この複合材における第1の酸化物と第2の酸化物粉
末との配合比率はY *B arc u+Os :B
asc usOy= 1 : lであった。
ス内に上記第1の酸化物を挿入し、更に第1の酸化物の
周囲に上記第2の酸化物粉末を充填し、更にこれを直径
1.onu++まで縮径加工して複合材を作成した。な
お、この複合材における第1の酸化物と第2の酸化物粉
末との配合比率はY *B arc u+Os :B
asc usOy= 1 : lであった。
次いで多数本の複合材を第2図に示す状態に束ね、これ
を外径10mm、内径6mmの銀製のシースに挿入し、
更にこれを直径1.0+nmまで縮径して素線とした。
を外径10mm、内径6mmの銀製のシースに挿入し、
更にこれを直径1.0+nmまで縮径して素線とした。
次いで、この素線を酸素気流中、900℃で10時間加
熱し、その後室温まで一り00℃/時間で徐冷して、超
電導多心線を得た。
熱し、その後室温まで一り00℃/時間で徐冷して、超
電導多心線を得た。
得られた超電導多心線の臨界温度(T c)および臨界
電流密度(Jc)を測定した結果、Tc=90K。
電流密度(Jc)を測定した結果、Tc=90K。
J c= I X 10 ’ A/am’と優れた超電
導特性を示した。また、この超電導多心線の断面をX線
回折分析した結果、Y +B atCu30 ?−Xな
る組成の斜方晶の生成が確認された。
導特性を示した。また、この超電導多心線の断面をX線
回折分析した結果、Y +B atCu30 ?−Xな
る組成の斜方晶の生成が確認された。
「発明の効果」
以上説明したように、本発明による酸化物系超電導多心
線の製造方法は、金属シースの内部の中心側とその外方
側のどちらか一方に、A zB ICL++05なる組
成比の第1の酸化物を挿入し、他方にB s CLls
OYCただしy=5〜15)なる組成比の第2の酸化
物を充填して複合し、この複合材を多数本束ねて多心線
化し、この後熱処理を施すことにより、第1の酸化物と
第2の酸化物の元素を溶融拡散反応させて酸化物超電導
体を生成させるので、各原料粉末を混合した混合粉末に
熱処理を施す従来方法と比較して、反応速度が高(均一
な反応を生じさせて酸化物超電導体を生成させることが
でき、A +B tc uaO−t−xの組成を有する
均質で緻密な酸化物超電導体を生成させることができる
効果がある。
線の製造方法は、金属シースの内部の中心側とその外方
側のどちらか一方に、A zB ICL++05なる組
成比の第1の酸化物を挿入し、他方にB s CLls
OYCただしy=5〜15)なる組成比の第2の酸化
物を充填して複合し、この複合材を多数本束ねて多心線
化し、この後熱処理を施すことにより、第1の酸化物と
第2の酸化物の元素を溶融拡散反応させて酸化物超電導
体を生成させるので、各原料粉末を混合した混合粉末に
熱処理を施す従来方法と比較して、反応速度が高(均一
な反応を生じさせて酸化物超電導体を生成させることが
でき、A +B tc uaO−t−xの組成を有する
均質で緻密な酸化物超電導体を生成させることができる
効果がある。
また、各酸化物を溶融拡散反応させて酸化物超電導体を
生成するので、固相反応させて形成していた従来方法よ
りも酸化物超電導体の生成効率を向上させることができ
る。
生成するので、固相反応させて形成していた従来方法よ
りも酸化物超電導体の生成効率を向上させることができ
る。
第1図ないし第4図は本発明方法の一例を説明するため
の図であって、第1図は複合材の断面図、第2図は素線
の断面図、第3図は超電導多心線の断面図、第4図は超
電導細線の断面図である。 l・・・第1の酸化物、2・・・シース、3・・・第2
の酸化物粉末、4・・・複合材、6・・・超電導多心素
線、7・・・超電導体(酸化物超電導体)、9・・・超
電導多心線(酸化物系超電導多心線)。
の図であって、第1図は複合材の断面図、第2図は素線
の断面図、第3図は超電導多心線の断面図、第4図は超
電導細線の断面図である。 l・・・第1の酸化物、2・・・シース、3・・・第2
の酸化物粉末、4・・・複合材、6・・・超電導多心素
線、7・・・超電導体(酸化物超電導体)、9・・・超
電導多心線(酸化物系超電導多心線)。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 一般式A−B−Cu−O(ただしAは、Y,Sc,La
,Yb,Er,Eu,Ho,Dy等の周期律表IIIa族
元素の1種以上を示し、Bは、Mg,Ca,Sr,Ba
等の周期律表IIa族元素の1種以上を示す。)で示され
る組成の酸化物超電導体を備えた酸化物系超電導多心線
の製造方法であって、 金属シースの内部の中心側とその外方側のどちらか一方
に、A_2B_1Cu_1O_5なる組成比の第1の酸
化物を挿入し、他方にB_3Cu_5Oy(ただしy=
5〜15)なる組成比の第2の酸化物を充填して複合材
を形成し、この複合材を多数本束ねた後に縮径加工を施
して素線を形成し、次いで熱処理を施すことを特徴とす
る酸化物系超電導多心線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071433A JPH01243313A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 酸化物系超電導多心線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63071433A JPH01243313A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 酸化物系超電導多心線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01243313A true JPH01243313A (ja) | 1989-09-28 |
Family
ID=13460391
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63071433A Pending JPH01243313A (ja) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | 酸化物系超電導多心線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01243313A (ja) |
-
1988
- 1988-03-25 JP JP63071433A patent/JPH01243313A/ja active Pending
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