JPH02256108A - 超伝導金属マトリックス複合体とその製法 - Google Patents

超伝導金属マトリックス複合体とその製法

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JPH02256108A
JPH02256108A JP1270133A JP27013389A JPH02256108A JP H02256108 A JPH02256108 A JP H02256108A JP 1270133 A JP1270133 A JP 1270133A JP 27013389 A JP27013389 A JP 27013389A JP H02256108 A JPH02256108 A JP H02256108A
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particles
metal matrix
composite
silver
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JP1270133A
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Charles N Wilson
チャールズ・エヌ・ウィルソン
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の背景 この発明は超伝導体、特に超伝導金属マトリックス複合
体およびそれを製造する方法に関するものである。
セラミック酸化物超伝導材料に関する最近の発見によっ
て超伝導体の臨界温度は著しく上昇し、またその超伝導
体を臨界温度よりも低くまで冷却するのに必要な冷却剤
のコストも著しく引下げられた。各種セラミック酸化物
材料の欠点は、焼成硬化されたときもろくかつ壊れやす
くなり、そのため焼成後に造形するこ−′とのできる形
状に制限があることである。また、温度の上昇その他の
理由によって超伝導性が失われた場合、セラミック伝導
体は伝導性を失い、それによって関連する電子回路の他
の素子に損傷を引起させるおそれがある。
発明の要約 この発明では、金属粒全体に超伝導粒子が分散された金
属粒を含む超伝導金属マトリックス複合体を開示する。
複合体の地を緻密にするためにこの混合物に熱と圧力と
を加える。金属マトリックス中の超伝導粒子の分散は、
近接効果によって金属もまた超伝導にする。金属マトリ
ックスは超伝導体粒子をキャプセル状に包むが、これに
よって、超伝導粒子と外界との間の化学作用によって起
こるおそれのある超伝導粒子の劣化を防いでいる。
この金属はまた、温度上昇その他の理由によって万一超
伝導性が失われた場合においても、この複合体にある程
度の伝導性を与えている。
この発明による超伝導釡属マトリックス複合体から作っ
た導体ｌＯを図１に示す。導体ｌＯは、細かく粉砕して
超伝導粒子にした、例えばイツトリウム・バリウム・酸
化銅のような超伝導セラミック材料を使用して作られて
いる。銀または酸化銀のような金属粒が超伝導粒子と混
ぜ合わされており、そのため大部分の超伝導粒子１１（
第２図）は金属粒１２全体の中に分散している。この混
合物に圧力をかけ、超伝導粒子を緻密な連続金属マトリ
ックスの状態で包含するように加熱する。その結果とし
て出来る複合体は、多くの発電や伝送装置に使用される
高磁界用の超伝導ワイヤやコイルの形に作ることができ
る。
導体１０が臨界温度Ｔｃ（第３図）より低い温度まで冷
却されると超伝導粒子は電流に対して鋭い抵抗値の低下
を示す。よく知られている近接効果によって金属粒の抵
抗値もまた鋭く低下し、そのため臨界温度Ｔｃより下で
は全複合体が超伝導となる。
延性のあるワイヤに加工しまた近接効果によって超伝導
体となるのに力６て、図２の金属１２は、セラミック材
料が万一その超伝導性を失った場合には導体１０を通る
電流のパスを与えることもできる。この電流バスによっ
て、セラミック材料が超伝導性を失った場合にも回路の
電気素子を破損から防ぐことができる。金属１２（第２
図）はまたセラミックの部分よりも熱の散逸がよく、導
体の温度が臨界値より上昇するのを防ぐであろう。金属
塊はまた、導体１０（第１図）の超伝導状態から非超伝
導状態への切替えを速くする。
第３図で見るように、その材料が超伝導体であるかどう
かを定めるための超伝導材料の臨界パラメータは３つあ
る。第１は、その材料の温度が臨界温度Ｔｃより低くな
ければならないことである。
第２は、その材料の置かれている場所の磁界が臨界値Ｈ
ｃ２より低くなければならないということである。第３
は、導体内の電流密度が臨界値Ｊｃより小でなければな
らないということである。
セラミック超伝導材料を処理するに当たっての１つの問
題点は、加熱することによって超伝導粒子から酸素が失
われると−いうことであり、それによってつぎにはセラ
ミック材料が超伝導性を失うことになる。この発明にお
いては、セラミック粒子１１を取り囲んでいる金属粒１
２（第２図）が、熱と圧力を加えることによって緻密な
連続地を構成し、セラミック粒子の温度が酸素の顕著な
損失を来たすレベルを超過することがないようにしてい
る。
つぎに述べるのは、超伝導体として使用することのでき
る複合体の１例である。最初に、−４５ないし＋８０メ
ツシユの超伝導性イツトリウム・バリウム・銅酸塩粉末
を粒子のサイズが２．４ないし４．０ミクロンの純銀の
粉末と混ぜ合わせる。その混合物を直径半インチのスチ
ール製型の中で約４１．０００ｐｓｉの圧力をかけて乾
式の一軸冷間プレスを行う。
つぎに、高温加圧サイクルを開始する前に型に約５．１
００ｐｓｉの予荷重をかける。型を３８５℃で約１０分
間加熱し、またさらに４０分間温度を３８５°Ｃに保つ
ことによって、その材料を高温加圧する。このサイクル
の加熱部分の間は、付加圧力は６，９００ｐｓｉがら５
，０００ｐｓｉまで下げられ′る。３８５°Ｃに４０分
間保った後その型と材料とを急速に室温まで冷却する。
他のいろいろの材料も複合体を作るのに使用することが
できる。
このように、金属粒をセラミック超伝導粒子と混合する
ことによって、ワイヤ導線の形状にすることの可能な強
い延性のある材料を得ることができる。金属粒もまた近
接効果によって超伝導体となり、セラミック材料が非超
伝導体になった場合においてもワイヤ導線を通っての電
流パスを形成することができる。
この発明を実施するための最良の方式をここに示し説明
したが、この発明の精神と見られるものから離れること
なしに変更や変化されたものを作り得ることは明らかで
ある。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明による超伝導複合体を含む電気導体の
透視図である。 第２図は、図１の２−２の線に沿って取った断面図であ
る。 一 第３図は、温度、電流密度および加える磁界に関連した
、この発明による超伝導複合体の超伝導の状況を示すグ
ラフである。 特許出願代理人

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. １．超伝導セラミック粒子と、通常の金属マトリックス
    とから構成されており、この金属マトリックスが上記の
    セラミック粒子を外界による劣化から保護するためにキ
    ャプセル状に包んでいるところの超伝導複合材料。
  2. ２．超伝導粒子と通常の金属マトリックスとから構成さ
    れており、その超伝導粒子と金属マトリックスはおたが
    いに混合されて電流を流しうる形状に加圧されていると
    ころの、電流の通電材料に成形可能な超伝導金属マトリ
    ックス複合体。
  3. ３．上記の金属マトリックスが銀によって構成されてお
    り、その銀が、おたがいに混合された超伝導粒子が周り
    の銀に対して持っている近接効果によって超伝導性を持
    っている、請求項２に記載の超伝動複合体。
  4. ４．上記金属マトリックスが銀合金によって構成されて
    おり、その銀合金が、おたがいに混合されている超伝導
    粒子が周りの銀合金に対して持っている近接効果によっ
    て超伝導性を持っている請求項２に記載の超伝導複合体
    。
  5. ５．上記の複合体が通常の金属マトリックスとその金属
    マトリックス中に分散している超伝導粒子とから構成さ
    れており、その超伝導粒子は複数個の酸素原子を含んで
    おり、その酸素原子が上記の複合体から失われるのを防
    ぐために上記金属マトリックスが超伝導粒子をカプセル
    状に包んでいる、電流を流すための超伝導金属マトリッ
    クス複合体。
  6. ６．超伝導粒子がセラミック材料によって構成されてい
    る、請求項５に記載の超伝導複合体。
  7. ７．上記金属マトリックスが近接効果によって超伝導体
    となる、請求項５に記載の超伝導複合体。
  8. ８．上記金属マトリックスが前記複合体の長さ方向全般
    にわたって分布していて、前記超伝導粒子が非超伝導に
    なったときに電流バスを提供するところの、請求項５に
    記載の超伝導複合体。
  9. ９．上記金属マトリックスが銀粉によって構成されてお
    り、また上記超伝導粒子がセラミック粉末によって構成
    されており、その超伝導粒子が近接効果によって銀粉末
    を超伝導体にしており、その銀粉末とセラミック粉末と
    は臨界温度より下で超伝導となる請求項５に記載の超伝
    導複合体。
  10. １０．上記複合体が、上記超伝導体が単独に使用された
    場合より高い熱伝導率を持ち、その高い熱伝導率によっ
    て正常な状態と超伝導の状態との間の切替えを一段と急
    速にしている請求項５に記載の超伝導複合体。
  11. １１．超伝導材料を粒子にし、 上記の超伝導材料に粉末化した金属材料を加え、 上記超伝導材料と上記金属材料とを混合し、上記金属材
    料を緻密化して上記超伝導材料の大部分の粒子の周りを
    包む金属地とするように上記の混合物を圧縮し、かつ、 上記の圧縮された混合物を加熱して複合体を形成させる
    、 以上の各ステップを含んだ超伝導金属マトリックス複合
    体を製造する方法。
  12. １２．上記超伝導材料がセラミック材料によって構成さ
    れており、また上記金属材料が銀を含む請求項１１に記
    載の複合体を製造する方法。
JP1270133A 1988-10-17 1989-10-17 超伝導金属マトリックス複合体とその製法 Pending JPH02256108A (ja)

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