JPH03257018A - 酸化物高温超電導体の前駆体およびその製造方法 - Google Patents
酸化物高温超電導体の前駆体およびその製造方法Info
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- JPH03257018A JPH03257018A JP2053768A JP5376890A JPH03257018A JP H03257018 A JPH03257018 A JP H03257018A JP 2053768 A JP2053768 A JP 2053768A JP 5376890 A JP5376890 A JP 5376890A JP H03257018 A JPH03257018 A JP H03257018A
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- oxide superconductor
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- 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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (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】
[産業上の利用分野コ
本発明は酸化物超電導材料の前駆体およびその作製方法
に関するものである。
に関するものである。
[従来の技術]
Y系酸化物超電導材料において溶融法で作製した材料は
液体窒素温度77に、磁場1丁の条件で臨界電流密度が
一万A/cm2を越える特性を有していることは知られ
ている(未踏科学技術協会新超電導材料研究会誌 NS
MF NEWS No15(1988) PP15)。
液体窒素温度77に、磁場1丁の条件で臨界電流密度が
一万A/cm2を越える特性を有していることは知られ
ている(未踏科学技術協会新超電導材料研究会誌 NS
MF NEWS No15(1988) PP15)。
この溶融法の急冷による酸化物超電導体の前駆体の作製
において、溶融体は二枚の銅板によりつぶされ円盤状の
成形体が作製される。この成形体は酸化物超電導体の前
駆体となすものであり、RE2O3がBaおよびCuの
酸化物中に分散した緻密な組織を有している。この組織
を有する前駆体は、その後の超電導相を生成する熱処理
により酸化物超電導体となる。
において、溶融体は二枚の銅板によりつぶされ円盤状の
成形体が作製される。この成形体は酸化物超電導体の前
駆体となすものであり、RE2O3がBaおよびCuの
酸化物中に分散した緻密な組織を有している。この組織
を有する前駆体は、その後の超電導相を生成する熱処理
により酸化物超電導体となる。
[発明が解決しようとする課題]
溶融法で作製した材料を実用に応用する場合、大型化は
きわめて重要な技術となる。そのため急冷材を用いた一
方向結晶成長等の研究が行われている(Prossid
ing of M2−HTSCmeetingpp12
17)しかしながら−枚の急冷材を用いた一方向成長法
では、厚さ方向の大型化が困難である。厚い超電導材料
を作製するためには厚い酸化物超電導体の前駆体を作製
する必要かある。厚い成形体を得るには厚い急冷体を作
製する方法、粉末をプレス成形する方法や成形体を重ね
て後の熱処理を行う方法などがあるが、以下の理由によ
り望ましい成形体が得られない。
きわめて重要な技術となる。そのため急冷材を用いた一
方向結晶成長等の研究が行われている(Prossid
ing of M2−HTSCmeetingpp12
17)しかしながら−枚の急冷材を用いた一方向成長法
では、厚さ方向の大型化が困難である。厚い超電導材料
を作製するためには厚い酸化物超電導体の前駆体を作製
する必要かある。厚い成形体を得るには厚い急冷体を作
製する方法、粉末をプレス成形する方法や成形体を重ね
て後の熱処理を行う方法などがあるが、以下の理由によ
り望ましい成形体が得られない。
厚い□急冷体 銅版を用いた急冷体では厚さを約5m
m以上にすると内部に瓢か できる。そのため緻密な成形体 が得られない。
m以上にすると内部に瓢か できる。そのため緻密な成形体 が得られない。
粉末成形体 緻密なものが得られない上に、熱衝撃に
弱く再急加熱が困難で ある。
弱く再急加熱が困難で ある。
重ねた成形体 急冷した後の成形体の表面にはわずかな
起伏があり重ねて熱処 理しても内部に隙間ができてし まい緻密な成形体が得られな い。
起伏があり重ねて熱処 理しても内部に隙間ができてし まい緻密な成形体が得られな い。
本発明は緻密でかつ厚い酸化物超電導体の前駆体および
その作製方法を提供することを目的とする。
その作製方法を提供することを目的とする。
[課題を解決するための手段]
本発明は金属元素比でBa元素の割合か25mol%か
ら75mol%であるBaおよびCu元素を含む酸化物
体中にRE2O3(RELYを含む希土類元素およびそ
れらの組合せ)が体積率で5%から50’4分散し、か
つ前記酸化物体の厚さが5mm超の成形体から成ること
を特徴とする酸化物超電導体の前駆体であり、以下の方
法で製造することを特徴とする。
ら75mol%であるBaおよびCu元素を含む酸化物
体中にRE2O3(RELYを含む希土類元素およびそ
れらの組合せ)が体積率で5%から50’4分散し、か
つ前記酸化物体の厚さが5mm超の成形体から成ること
を特徴とする酸化物超電導体の前駆体であり、以下の方
法で製造することを特徴とする。
RE(Yを含む希土類元素およびそれらの組合せ)の化
合物、およびBa、Cuの化合物を各々の金属元素のm
ol% (RE、Ba、Cu)が、(10,60,30
)、(10゜20.70)、(50,20,30>の点
で結ばれる領域内の組成であるように混合した後、12
50℃以上の高温で溶融または部分溶融した後、溶融体
をハンマークエンチ法で急冷し一つの成形体を得、次に
前記成形体上に前記組成を有する溶融体を重ねてハンマ
ークエンチ法で急冷し、この操作を少なくとも一回以上
繰り返し逐次さらに厚い成形体を作製することを特徴と
する酸化物超電導体の前駆体の作製方法。
合物、およびBa、Cuの化合物を各々の金属元素のm
ol% (RE、Ba、Cu)が、(10,60,30
)、(10゜20.70)、(50,20,30>の点
で結ばれる領域内の組成であるように混合した後、12
50℃以上の高温で溶融または部分溶融した後、溶融体
をハンマークエンチ法で急冷し一つの成形体を得、次に
前記成形体上に前記組成を有する溶融体を重ねてハンマ
ークエンチ法で急冷し、この操作を少なくとも一回以上
繰り返し逐次さらに厚い成形体を作製することを特徴と
する酸化物超電導体の前駆体の作製方法。
RE(Yを含む希土類元素およびそれらの組合せ)の化
合物、およびBa、Cuの化合物を各々の金属元素のm
ol’4 (Y、Ba、Cu )が、(10,60,3
0)、(lO720,70)、(50,20,30)の
点で結ばれる領域の組成であるように混合した後、12
50℃以上の高温で溶融または部分溶融した後、溶融体
をハンマークエンチ法で急冷し一つの成形体を得、次に
前記成形体上にRE2O3またはRE2BaCuO5粉
末を散布した後、前記組成を有する溶融体を重ねてハン
マークエンチ法で急冷し、この操作を少なくとも一回以
上繰り返し逐次さらに厚い成形体作成することを特徴と
する酸化物超電導体の前駆体の作製方法。
合物、およびBa、Cuの化合物を各々の金属元素のm
ol’4 (Y、Ba、Cu )が、(10,60,3
0)、(lO720,70)、(50,20,30)の
点で結ばれる領域の組成であるように混合した後、12
50℃以上の高温で溶融または部分溶融した後、溶融体
をハンマークエンチ法で急冷し一つの成形体を得、次に
前記成形体上にRE2O3またはRE2BaCuO5粉
末を散布した後、前記組成を有する溶融体を重ねてハン
マークエンチ法で急冷し、この操作を少なくとも一回以
上繰り返し逐次さらに厚い成形体作成することを特徴と
する酸化物超電導体の前駆体の作製方法。
[作用]
急冷した成形体の上に溶融体を乗せ急冷する事により溶
融体は成形体に密着した状態で急冷される。発明者らは
、この時溶融体は片面のみ銅板により急冷されることに
なるが、−回当たりの厚さを3mm以内とすることで急
冷効果はこの方法で十分にあることを見出したものであ
る。そのため、この操作を縁り返すことによって、任意
の厚さまたは大きさの緻密な酸化物超電導体の前駆体の
作製が可能になる。また本方法で作成した酸化物超電導
体の前駆体は、超電導相であるREBa2Cu3(ly
□(123)相を成長させる熱処理において以下の点に
おいても優れている。
融体は成形体に密着した状態で急冷される。発明者らは
、この時溶融体は片面のみ銅板により急冷されることに
なるが、−回当たりの厚さを3mm以内とすることで急
冷効果はこの方法で十分にあることを見出したものであ
る。そのため、この操作を縁り返すことによって、任意
の厚さまたは大きさの緻密な酸化物超電導体の前駆体の
作製が可能になる。また本方法で作成した酸化物超電導
体の前駆体は、超電導相であるREBa2Cu3(ly
□(123)相を成長させる熱処理において以下の点に
おいても優れている。
1)−度のハンマークエンチ法により急冷作成された比
較的薄い酸化物超電導体の前駆体は上記熱処理の際、急
冷の際に発生する細かな割れが原因で大きな割れが出来
やすい。これに対して本発明により作成された酸化物超
電導体の前駆体は互いに拘束しあい割れの発生が殆ど無
くなる。
較的薄い酸化物超電導体の前駆体は上記熱処理の際、急
冷の際に発生する細かな割れが原因で大きな割れが出来
やすい。これに対して本発明により作成された酸化物超
電導体の前駆体は互いに拘束しあい割れの発生が殆ど無
くなる。
2)酸化物超電導体の前駆体と支持材とが接触する割合
を少なくすることが出来るため、液相成分の組成ずれが
小さく結晶成長に有利である。
を少なくすることが出来るため、液相成分の組成ずれが
小さく結晶成長に有利である。
また、BaおよびCuの酸化物体中の金属元素の比での
Ba元素の限定理由は25+nol*以下ではファセッ
トを持った安定した結晶成長が起らない、また75mo
l!4以上では融点が低くなり、前駆体はその形状を保
てなくなるからである。RE2O3の体積率の限定理由
は5*以下では211相が少なすぎその形状を保てなく
なり、また50*以上では液相成分が少なくなり安定し
た結晶成長が起こらなくなるからである。
Ba元素の限定理由は25+nol*以下ではファセッ
トを持った安定した結晶成長が起らない、また75mo
l!4以上では融点が低くなり、前駆体はその形状を保
てなくなるからである。RE2O3の体積率の限定理由
は5*以下では211相が少なすぎその形状を保てなく
なり、また50*以上では液相成分が少なくなり安定し
た結晶成長が起こらなくなるからである。
ところで、成形体は急冷の際に表面付近のRE酸成分少
なくなり組成に幾分むらができる。第三発明では 12
3相を成長させるための熱処理において、このむらの影
響を少なくするためにRE酸成分補う方法を提供するも
のである。RE2O3および211粉末によって成形体
の密着性に変化は認められなかった。
なくなり組成に幾分むらができる。第三発明では 12
3相を成長させるための熱処理において、このむらの影
響を少なくするためにRE酸成分補う方法を提供するも
のである。RE2O3および211粉末によって成形体
の密着性に変化は認められなかった。
また酸化物超電導体の前駆体の組織は、第1図のように
RE2O3の数μmの結晶がBa、 Cuの酸化物中に
分散した状態になっており溶融状態から急冷するため緻
密なものが得られる。
RE2O3の数μmの結晶がBa、 Cuの酸化物中に
分散した状態になっており溶融状態から急冷するため緻
密なものが得られる。
このようにして作成された前駆体は、2℃/cm以上の
温度勾配を有する炉内でI QOO℃がら950 ℃の
温度領域を0.4cm/hr以下の移動速度で移動させ
るが、あるいは前駆体は移動させず固定して、温度勾配
を2℃/cm以上としこの温度勾配を維持しつつ加熱炉
の温度を0.8℃/hr以下の速度で低下させながら前
駆体の1ooo’cから950 ’Cの温度領域を0.
4cm/hr以下の速度で通過させることにより、一方
向結晶が成長し、大型の酸化物超電導体の擬単結晶にな
る。ここで擬単結晶は、211相が微細に分散し、結晶
方位が高度に揃っており、C軸の方向が20°以上ずれ
た大傾角粒界のない超電導体を意味する。また、このよ
うな超伝導体は77に、ITの条件で10’A/cm2
の臨界電流密度を有している。
温度勾配を有する炉内でI QOO℃がら950 ℃の
温度領域を0.4cm/hr以下の移動速度で移動させ
るが、あるいは前駆体は移動させず固定して、温度勾配
を2℃/cm以上としこの温度勾配を維持しつつ加熱炉
の温度を0.8℃/hr以下の速度で低下させながら前
駆体の1ooo’cから950 ’Cの温度領域を0.
4cm/hr以下の速度で通過させることにより、一方
向結晶が成長し、大型の酸化物超電導体の擬単結晶にな
る。ここで擬単結晶は、211相が微細に分散し、結晶
方位が高度に揃っており、C軸の方向が20°以上ずれ
た大傾角粒界のない超電導体を意味する。また、このよ
うな超伝導体は77に、ITの条件で10’A/cm2
の臨界電流密度を有している。
[実施例コ
(実施例1)
YBa2Cu307−x粉末40gとY2BaCuO5
粉末8−gとを混錬した後、白金坩堝中で1450℃で
5分保持し溶融状態にしだ後二枚の銅板により厚さ2m
m成形体を作成した。次にこの成形体と銅板を用いて上
記の溶融体を急冷成形し厚さ3.5mmの成形体を作っ
た。この操作を縁り返し厚さ約1cm成形体を作成した
。第2図は成形体の断面の組織を示す。
粉末8−gとを混錬した後、白金坩堝中で1450℃で
5分保持し溶融状態にしだ後二枚の銅板により厚さ2m
m成形体を作成した。次にこの成形体と銅板を用いて上
記の溶融体を急冷成形し厚さ3.5mmの成形体を作っ
た。この操作を縁り返し厚さ約1cm成形体を作成した
。第2図は成形体の断面の組織を示す。
(実施例2)
YBa2C:u307−x粉末20gとHoBa2(1
:u30.−、粉末20gとY2BaCuOB粉末8g
とを混錬した後、白金坩堝中で1450℃で5分保持し
溶融状態にしだ後二枚の銅板により厚さ2mm成形体を
作成した。次にこの成形体と銅板を用いて上記の溶融体
を急冷成形し厚さ3.5mmの成形体を作)だ。この操
作を縁り返し厚さ約1cm成形体を作成した。第3図は
成形体の断面の組織を示す。
:u30.−、粉末20gとY2BaCuOB粉末8g
とを混錬した後、白金坩堝中で1450℃で5分保持し
溶融状態にしだ後二枚の銅板により厚さ2mm成形体を
作成した。次にこの成形体と銅板を用いて上記の溶融体
を急冷成形し厚さ3.5mmの成形体を作)だ。この操
作を縁り返し厚さ約1cm成形体を作成した。第3図は
成形体の断面の組織を示す。
(実施例3)
YBa2Cu307−x粉末40gとY2BaCuO5
粉末8gとを混錬した後、白金坩堝中で1450’Cで
5分保持し溶融状態にしだ後二枚の銅板により厚さ2m
m成形体を作成した。次に成形体の上にYBa2Cu3
O7−x粉末を約1.5gを散布した後、この成形体と
銅板を用いて上記の溶融体を急冷成形し厚さ3.5mm
の成形体を作った。この操作を繰り返し厚さ約1 cm
成形体を作成した。第4図は成形体の断面の組織を示す
。
粉末8gとを混錬した後、白金坩堝中で1450’Cで
5分保持し溶融状態にしだ後二枚の銅板により厚さ2m
m成形体を作成した。次に成形体の上にYBa2Cu3
O7−x粉末を約1.5gを散布した後、この成形体と
銅板を用いて上記の溶融体を急冷成形し厚さ3.5mm
の成形体を作った。この操作を繰り返し厚さ約1 cm
成形体を作成した。第4図は成形体の断面の組織を示す
。
(実施例4)
実施例1で作成した成形体を用い、1100℃で再加熱
30分間保持したのち、15℃/cmの温度勾配中て、
前駆体の端1000℃まで降温し、その後0.5mm/
hrの成長速度で徐冷する事によって一方向成長を行っ
た。第5図に得られた試料の組織を示す。すしの方向か
ら試料全体にわたって方位か揃っていることか分かる。
30分間保持したのち、15℃/cmの温度勾配中て、
前駆体の端1000℃まで降温し、その後0.5mm/
hrの成長速度で徐冷する事によって一方向成長を行っ
た。第5図に得られた試料の組織を示す。すしの方向か
ら試料全体にわたって方位か揃っていることか分かる。
[発明の効果]
本発明により大型の高い臨界電流密度を有する結晶の製
造が可能になり次のような応用が可能になった。
造が可能になり次のような応用が可能になった。
l)バルクタイプ超電導マグネット:体積を大きくする
ことか出来るため強い磁束密度を保持することが出来る
。
ことか出来るため強い磁束密度を保持することが出来る
。
2)超電導ベアリング:大きな浮上刃を示すため無接点
のベアリングが出来る。
のベアリングが出来る。
3)マイクロ波キャビティー二低損失のマイクロ波発振
器の作成が可能になる。
器の作成が可能になる。
第1図はY元素を含む酸化物超電導体の前駆体の結晶組
織を示す写真、第2図はY元素を含む酸化物超電導体の
前駆体の断面組織を示す写真、第3図はY元素と)io
元素を含む酸化物超電導体の前駆体の断面組織を示す写
真、第4図はY2O3粉末を散布した後ハンマークエン
チして作成した酸化物超電導体の前駆体の断面組織を示
す写真、第5図は上記酸化物超電導体の前駆体を用いて
作成した超電導体の組織を示す写真である。
織を示す写真、第2図はY元素を含む酸化物超電導体の
前駆体の断面組織を示す写真、第3図はY元素と)io
元素を含む酸化物超電導体の前駆体の断面組織を示す写
真、第4図はY2O3粉末を散布した後ハンマークエン
チして作成した酸化物超電導体の前駆体の断面組織を示
す写真、第5図は上記酸化物超電導体の前駆体を用いて
作成した超電導体の組織を示す写真である。
Claims (3)
- 1.金属元素比でBa元素の割合が25mol%から7
5mol%であるBaおよびCu元素を含む酸化物体中
にRE_2O_3(RE:Yを含む希土類元素およびそ
れらの組合せ)が体積率で5%から50%分散し、かつ
前記酸化物体の厚さが5mm超の成形体から成ることを
特徴とする酸化物超電導体の前駆体。 - 2.RE(Yを含む希土類元素およびそれらの組合せ)
の化合物、およびBa,Cuの化合物を各々の金属元素
のmol%(RE,Ba,Cu)が、(10,60,3
0)、(10,20,70)、(50,20,30)の
点で結ばれる領域内の組成であるように混合した後、1
250℃以上の高温で溶融または部分溶融した後、溶融
体をハンマークエンチ法で急冷し一つの成形体を得、次
に前記成形体上に前記組成を有する溶融体を重ねてハン
マークエンチ法で急冷し、この操作を少なくとも一回以
上繰り返し逐次さらに厚い成形体を作製することを特徴
とする酸化物超電導体の前駆体の製造方法。 - 3.RE(Yを含む希土類元素およびそれらの組合せ)
の化合物、およびBa,Cuの化合物を各々の金属元素
のmol%(Y,Ba,Cu)が、(10,60,30
)、(10,20,70)、(50,20,30)の点
で結ばれる領域の組成であるように混合した後、125
0℃以上の高温で溶融または部分溶融した後、溶融体を
ハンマークエンチ法で急冷し一つの成形体を得、次に前
記成形体上にRE_2O_3またはRE_2BaCuO
_5粉末を散布した後、前記組成を有する溶融体を重ね
てハンマークエンチ法で急冷し、この操作を少なくとも
一回以上繰り返し逐次さらに厚い成形体を作成すること
を特徴とする酸化物超電導体の前駆体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053768A JPH03257018A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 酸化物高温超電導体の前駆体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2053768A JPH03257018A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 酸化物高温超電導体の前駆体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03257018A true JPH03257018A (ja) | 1991-11-15 |
Family
ID=12951992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2053768A Pending JPH03257018A (ja) | 1990-03-07 | 1990-03-07 | 酸化物高温超電導体の前駆体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03257018A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523284A (en) * | 1992-11-05 | 1996-06-04 | Alfred University | Process for preparing a bulk textured superconductive material |
| US5736489A (en) * | 1997-02-07 | 1998-04-07 | Wright State University | Method of producing melt-processed polycrystalline YBa2 Cu3 O.sub. |
-
1990
- 1990-03-07 JP JP2053768A patent/JPH03257018A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5523284A (en) * | 1992-11-05 | 1996-06-04 | Alfred University | Process for preparing a bulk textured superconductive material |
| US5736489A (en) * | 1997-02-07 | 1998-04-07 | Wright State University | Method of producing melt-processed polycrystalline YBa2 Cu3 O.sub. |
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