JPH03265523A - ビスマス系酸化物超電導体およびその製造方法 - Google Patents
ビスマス系酸化物超電導体およびその製造方法Info
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- JPH03265523A JPH03265523A JP2067934A JP6793490A JPH03265523A JP H03265523 A JPH03265523 A JP H03265523A JP 2067934 A JP2067934 A JP 2067934A JP 6793490 A JP6793490 A JP 6793490A JP H03265523 A JPH03265523 A JP H03265523A
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- 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］
この発明は、ビスマス系酸化物超電導体およびその製造
方法に関するもので、特に、ビスマス系酸化物超電導体
の臨界電流密度の磁場特性を向上させるための改良に関
するものである。
方法に関するもので、特に、ビスマス系酸化物超電導体
の臨界電流密度の磁場特性を向上させるための改良に関
するものである。
［従来の技術］
近年、より高い臨界温度を示す超電導材料として、セラ
ミック系のもの、すなわち酸化物超電導材料が注目され
ている。
ミック系のもの、すなわち酸化物超電導材料が注目され
ている。
中でも、ビスマス系酸化物超電導材料は、１１０に程度
の高い臨界温度を有することから、実用化が期待されて
いる。ビスマス系酸化物超電導体には、臨界温度が１１
０にのものと、臨界温度が８０におよびＩＯＫのものと
があることが知られている。また、特に１１０に相の超
電導体を製造しようとするとき、非超電導相が一部にお
いて現れることも知られている。
の高い臨界温度を有することから、実用化が期待されて
いる。ビスマス系酸化物超電導体には、臨界温度が１１
０にのものと、臨界温度が８０におよびＩＯＫのものと
があることが知られている。また、特に１１０に相の超
電導体を製造しようとするとき、非超電導相が一部にお
いて現れることも知られている。
また、ビスマス系酸化物超電導体において、１１０に相
は、Ｂ ｉ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｔ、Ｐｂ）
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２２３組成を有し、８０に相は
、同成分の２２１２組成を有していることが知られてい
る。
は、Ｂ ｉ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｔ、Ｐｂ）
−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２２３組成を有し、８０に相は
、同成分の２２１２組成を有していることが知られてい
る。
［発明が解決しようとする課題］
超電導体をケーブルやマグネットに応用しようとするに
は、高い臨界温度に加えて、高い臨界電流密度を有して
いることが必要である。特に、使用する磁場において、
必要な臨界電流密度を確保しなければならない。
は、高い臨界温度に加えて、高い臨界電流密度を有して
いることが必要である。特に、使用する磁場において、
必要な臨界電流密度を確保しなければならない。
しかしながら、従来のビスマス系酸化物超電導体では、
臨界電流密度の磁場特性がそれほど良好ではなく、特に
Ｃ軸に対して平行に磁場が印加された場合、臨界電流密
度が大きく低下するという欠点があった。
臨界電流密度の磁場特性がそれほど良好ではなく、特に
Ｃ軸に対して平行に磁場が印加された場合、臨界電流密
度が大きく低下するという欠点があった。
それゆえに、この発明の目的は、磁場下での臨界電流密
度が向上されたビスマス系酸化物超電導体およびその製
造方法を提供しようとすることである。
度が向上されたビスマス系酸化物超電導体およびその製
造方法を提供しようとすることである。
［課題を解決するための手段］
この発明に係るビスマス系酸化物超電導体は、基本的に
は、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕまたはこれのＢｉの一部を
ｐｂに置換した（Ｂｉ、Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの成
分を含んでいる。このような超電導体は、長手方向を有
し、この長手方向にａ−ｂ面が配向した上述の成分の２
２２３組成からなる２２２３相により主として構成され
る。この２２２３相は、１１０に相である。このような
ビスマス系酸化物超電導体において、上述した技術的課
題を解決するため、前記２２２３相の一部に、前述した
ビスマス系の成分の２２１２組成からなる８０に相であ
る２２１２相を主体とする超電導相および／または非超
電導相を分散させたことを特徴としている。
は、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−ＣｕまたはこれのＢｉの一部を
ｐｂに置換した（Ｂｉ、Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの成
分を含んでいる。このような超電導体は、長手方向を有
し、この長手方向にａ−ｂ面が配向した上述の成分の２
２２３組成からなる２２２３相により主として構成され
る。この２２２３相は、１１０に相である。このような
ビスマス系酸化物超電導体において、上述した技術的課
題を解決するため、前記２２２３相の一部に、前述した
ビスマス系の成分の２２１２組成からなる８０に相であ
る２２１２相を主体とする超電導相および／または非超
電導相を分散させたことを特徴としている。
好ましくは、前記２２１２相を主体とする超電導相およ
び／または非超電導相が、前記２２２３相のａ−ｂ面に
沿って２次元的に配向される。
び／または非超電導相が、前記２２２３相のａ−ｂ面に
沿って２次元的に配向される。
非超電導相は、通常、前記２２２３相が生成されるとき
に同時に（すなわち、１ｎ−ｓｉｔｕ ）に生成される
。このような非超電導相としては、Ｓ「Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
、Ｃａ −（Ｐｂ，Ｓｒ）−Ｏ、Ｃａ−Ｃｕ−０のよう
な組成を有するものがある。
に同時に（すなわち、１ｎ−ｓｉｔｕ ）に生成される
。このような非超電導相としては、Ｓ「Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ
、Ｃａ −（Ｐｂ，Ｓｒ）−Ｏ、Ｃａ−Ｃｕ−０のよう
な組成を有するものがある。
これらのものは、いずれも、それ自身でその場において
分散状態となり得る。
分散状態となり得る。
この発明に係るビスマス系酸化物超電導体は、通常、金
属シースにて被覆された状態で製造される。したがって
、この発明に係るビスマス系酸化物超電導体の製造方法
は、金属シースを用いて実施され、より具体的には、次
のようなステップを備えることを特徴としている。すな
わち、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−５ｕまたは（Ｂｉ、Ｐｂ）−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２１２組成からなる２２１２相を
主体とする超電導相と非超電導相とを一部に生成させ得
る、Ｂ ｉ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂ ｉ、 Ｐ
ｂ） −Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２２３組成を基本とす
る粉末を準備するステップと、前記粉末を金属シースに
て被覆するステップと、前記粉末を被覆した前記金属シ
ースに対して塑性加工および熱処理を施すステップと、
である。そして、前記熱処理を施すステップにおいて与
えられる温度は、前記２２２３組成からなる２２２３相
を支配的に生成する温度より高く選ばれる。
属シースにて被覆された状態で製造される。したがって
、この発明に係るビスマス系酸化物超電導体の製造方法
は、金属シースを用いて実施され、より具体的には、次
のようなステップを備えることを特徴としている。すな
わち、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−５ｕまたは（Ｂｉ、Ｐｂ）−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２１２組成からなる２２１２相を
主体とする超電導相と非超電導相とを一部に生成させ得
る、Ｂ ｉ−Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂ ｉ、 Ｐ
ｂ） −Ｓ ｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２２３組成を基本とす
る粉末を準備するステップと、前記粉末を金属シースに
て被覆するステップと、前記粉末を被覆した前記金属シ
ースに対して塑性加工および熱処理を施すステップと、
である。そして、前記熱処理を施すステップにおいて与
えられる温度は、前記２２２３組成からなる２２２３相
を支配的に生成する温度より高く選ばれる。
好ましくは、前記塑性加工および熱処理を施すステップ
は、複数回繰り返される。
は、複数回繰り返される。
［作用］
この発明において、１１０に相である２２２３相の一部
に分散された、８０に相である２２１２相を主体とする
超電導相および／または非超電導相が、臨界電流密度の
磁場特性を著しく向上させる作用を果たしている。
に分散された、８０に相である２２１２相を主体とする
超電導相および／または非超電導相が、臨界電流密度の
磁場特性を著しく向上させる作用を果たしている。
［発明の効果］
したがって、この発明によれば、磁場下での臨界電流密
度の高いビスマス系酸化物超電導体が得られる。それゆ
えに、このような超電導体を、ケーブルやマグネットに
問題なく応用することが可能になる。
度の高いビスマス系酸化物超電導体が得られる。それゆ
えに、このような超電導体を、ケーブルやマグネットに
問題なく応用することが可能になる。
また、この発明に係る製造方法によれば、２２２３相が
そのａ−ｂ面を長手方向に配向させた状態で、このよう
な２２２３相の一部において、２２１２相および／また
は非超電導相がａ−ｂ面に沿って配向している、ビスマ
ス系酸化物超電導体を得ることが容易になる。すなわち
、この発明に係る製造方法では、原料粉末として、２２
２３相の中に２２１２相を主体とする超電導相および非
超電導相を積極的に残存させ得るような成分を有するも
のが用いられ、かつ、熱処理の温度が、２２２３相を支
配的に生成する温度より高く選ばれている。これによっ
て、目的とする構造のビスマス系酸化物超電導体を容易
に得ることができる。
そのａ−ｂ面を長手方向に配向させた状態で、このよう
な２２２３相の一部において、２２１２相および／また
は非超電導相がａ−ｂ面に沿って配向している、ビスマ
ス系酸化物超電導体を得ることが容易になる。すなわち
、この発明に係る製造方法では、原料粉末として、２２
２３相の中に２２１２相を主体とする超電導相および非
超電導相を積極的に残存させ得るような成分を有するも
のが用いられ、かつ、熱処理の温度が、２２２３相を支
配的に生成する温度より高く選ばれている。これによっ
て、目的とする構造のビスマス系酸化物超電導体を容易
に得ることができる。
好ましくは、金属シースに充填される粉末は、サブミク
ロンの状態として、分散する超電導相および／または非
超電導相が微細になるようにされる。
ロンの状態として、分散する超電導相および／または非
超電導相が微細になるようにされる。
上述した熱処理温度は、熱処理雰囲気により最適な温度
が選択されるので、一義的に定めることはできない。た
とえば、熱処理雰囲気の酸素分圧を低くする場合には、
この熱処理温度は低めとなる。
が選択されるので、一義的に定めることはできない。た
とえば、熱処理雰囲気の酸素分圧を低くする場合には、
この熱処理温度は低めとなる。
金属シースは、超電導材料と反応せず、かつ加工性か良
好である、という条件を満足する材料であれば、どのよ
うな材料から構成されてもよい。
好である、という条件を満足する材料であれば、どのよ
うな材料から構成されてもよい。
たとえば、銀、銀合金、金、または金合金からなるシー
スが用いられる。また、超電導材料と接触する面のみが
これら金属のいずれかからなる層で被覆された金属シー
スを用いてもよい。また、金属シースは、超電導体の使
用条件で安定化材として機能するものが望ましい。
スが用いられる。また、超電導材料と接触する面のみが
これら金属のいずれかからなる層で被覆された金属シー
スを用いてもよい。また、金属シースは、超電導体の使
用条件で安定化材として機能するものが望ましい。
塑性加工には、たとえば、伸線加工、圧延加工などがあ
る。臨界電流密度を向上させるためには、伸線加工にお
いては、その加工度が８０％以上であることが望ましく
、圧延加工においても、その加工度が８０％以上である
ことが望ましい。このような塑性加ニステップおよび熱
処理ステップは、複数回繰り返されることが、臨界電流
密度の向上に効果的である。たとえば圧延加工が複数回
実施される場合、１バスの加工度が４０％以上であるこ
とが望ましい。熱処理が実施された後、再度、圧延加工
または伸線加工が行なわれる場合、このような加工にお
ける加工度は、１０％ないし３０％程度で十分である。
る。臨界電流密度を向上させるためには、伸線加工にお
いては、その加工度が８０％以上であることが望ましく
、圧延加工においても、その加工度が８０％以上である
ことが望ましい。このような塑性加ニステップおよび熱
処理ステップは、複数回繰り返されることが、臨界電流
密度の向上に効果的である。たとえば圧延加工が複数回
実施される場合、１バスの加工度が４０％以上であるこ
とが望ましい。熱処理が実施された後、再度、圧延加工
または伸線加工が行なわれる場合、このような加工にお
ける加工度は、１０％ないし３０％程度で十分である。
圧延加工は、たとえば、ロールまたはプレスを用いて実
施される。
施される。
［実施例コ
実施例
Ｂ ｉ２０． 、ＰｂＯ，Ｓ ｒｃＯ，、ＣａＣＯ３お
よびＣｕＯを用いて、Ｂｉ ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ
−１，８９：０．４３：２．０４：２．２５＋３．０７
の組成比になるように、これらを配合した。この配合し
たものを、大気中において、７００℃で１２時間、次い
で８００℃で８時間、さらに、減圧雰囲気ＩＴｏ ｒ
ｒにおいて、７６０℃で８時間、の順に熱処理した。な
お、各熱処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
よびＣｕＯを用いて、Ｂｉ ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ
−１，８９：０．４３：２．０４：２．２５＋３．０７
の組成比になるように、これらを配合した。この配合し
たものを、大気中において、７００℃で１２時間、次い
で８００℃で８時間、さらに、減圧雰囲気ＩＴｏ ｒ
ｒにおいて、７６０℃で８時間、の順に熱処理した。な
お、各熱処理後において、それぞれ、粉砕を行なった。
このような熱処理を経て得られた粉末を、さらに、ボー
ルミルにより粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この
粉末に対して、減圧雰囲気において、８００℃で１０分
間、脱ガス処理を行なった。
ルミルにより粉砕し、サブミクロンの粉末を得た。この
粉末に対して、減圧雰囲気において、８００℃で１０分
間、脱ガス処理を行なった。
得られた粉末を、直径（外径）１２ｍｍの銀バイブに充
填し、直径１ｍｍにまで伸線加工し、さらに、厚さ０．
１８ｍｍになるように圧延加工を施した。
填し、直径１ｍｍにまで伸線加工し、さらに、厚さ０．
１８ｍｍになるように圧延加工を施した。
次いで、８５２℃で５０時間の熱処理を施し、厚さ０．
１４ｍｍになるまで、再度、圧延加工を施し、次いで、
８４０℃で５０時間の熱処理を施した。
１４ｍｍになるまで、再度、圧延加工を施し、次いで、
８４０℃で５０時間の熱処理を施した。
このようにして得られたテープ状線材の臨界電流密度は
、外部磁界を印加しない状態では、３６０００Ａ／ｃｍ
２であり、テープ面に垂直に０゜５テスラの磁場を印加
した場合、１００ＯＯＡ／Ｃｍ２であった。
、外部磁界を印加しない状態では、３６０００Ａ／ｃｍ
２であり、テープ面に垂直に０゜５テスラの磁場を印加
した場合、１００ＯＯＡ／Ｃｍ２であった。
また、上述のようにして得られた線材を、Ｘ線回折およ
び走査型電子顕微鏡により調査した。Ｘ線回折により、
２２１２相が認められるとともに、電子顕微鏡による観
察では、その場で同時に（すなわち、１ｎ−ｓｉｔｕ
）生成した非超電導相が多量に観察された。これらの非
超電導相は、長手方向に向（ａ−ｂ面を有する２２２３
相の粒界に沿って、２次元的に観察された。また、２２
１２相は、２２２３相と同じ（ａ−ｂ面を長手方向に連
続して配向させていた。
び走査型電子顕微鏡により調査した。Ｘ線回折により、
２２１２相が認められるとともに、電子顕微鏡による観
察では、その場で同時に（すなわち、１ｎ−ｓｉｔｕ
）生成した非超電導相が多量に観察された。これらの非
超電導相は、長手方向に向（ａ−ｂ面を有する２２２３
相の粒界に沿って、２次元的に観察された。また、２２
１２相は、２２２３相と同じ（ａ−ｂ面を長手方向に連
続して配向させていた。
比較例
上記の実施例における厚さ０．１８ｍｍの状態での熱処
理が、８４５℃で５０時間の条件で行なったことを除い
て、実施例と同様の工程を採用して、テープ状線材を製
造した。
理が、８４５℃で５０時間の条件で行なったことを除い
て、実施例と同様の工程を採用して、テープ状線材を製
造した。
得られたテープ状線材の臨界電流密度は、外部磁場を印
加しない状態では、２５００ＯＡ／ｃｍ２であり、テー
プ面に垂直に０．５テスラの磁場を印加した場合、１０
０ＤＡ／ｃｍ２であった。
加しない状態では、２５００ＯＡ／ｃｍ２であり、テー
プ面に垂直に０．５テスラの磁場を印加した場合、１０
０ＤＡ／ｃｍ２であった。
実施例と同様、比較例の線材を、Ｘ線回折および走査型
電子顕微鏡により調査した。Ｘ線回折では、２２１２相
が認められず、電子顕微鏡による観察では、その場で同
時に（すなわち、１ｎ−ｓｌｔｕ ）生成した非超電導
相が、断面積の１０％程度と少なく観察された。これら
の相は、配向した２２２３相の粒界に沿って長手方向に
２次元的に観察された。
電子顕微鏡により調査した。Ｘ線回折では、２２１２相
が認められず、電子顕微鏡による観察では、その場で同
時に（すなわち、１ｎ−ｓｌｔｕ ）生成した非超電導
相が、断面積の１０％程度と少なく観察された。これら
の相は、配向した２２２３相の粒界に沿って長手方向に
２次元的に観察された。
（ほか２名）
Claims (7)
- （１）長手方向を有する超電導体であって、前記長手方
向にａ−ｂ面が配向したＢｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは
（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２２３組成から
なる２２２３相の一部に、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕまた
は（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２１２組成か
らなる２２１２相を主体とする超電導相および／または
非超電導相を分散させたことを特徴とする、ビスマス系
酸化物超電導体。 - （２）前記２２１２相を主体とする超電導相および／ま
たは非超電導相が、前記２２２３相のａ−ｂ面に沿って
２次元的に配向している、請求項１に記載のビスマス系
酸化物超電導体。 - （３）前記非超電導相は、前記２２２３相が生成される
ときに同時に生成されたものである、請求項１または２
に記載のビスマス系酸化物超電導体。 - （４）前記非超電導相は、Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕ−Ｏ、Ｃａ
−（Ｐｂ，Ｓｒ）−Ｏ、またはＣａ−Ｃｕ−Ｏの組成の
ものを含む、請求項３に記載のビスマス系酸化物超電導
体。 - （５）金属シースにて被覆された、請求項１ないし４の
いずれかに記載のビスマス系酸化物超電導体。 - （６）Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ，Ｐｂ）−
Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２１２組成からなる２２１２相を
主体とする超電導相と非超電導相とを一部に生成させ得
る、Ｂｉ−Ｓｒ−Ｃａ−Ｃｕまたは（Ｂｉ，Ｐｂ）−Ｓ
ｒ−Ｃａ−Ｃｕの２２２３組成を基本とする粉末を準備
し、 前記粉末を金属シースにて被覆し、 前記粉末を被覆した前記金属シースに対して塑性加工お
よび熱処理を施す、 各ステップを備え、 前記熱処理を施すステップにおいて与えられる温度は、
前記２２２３組成からなる２２２３相を支配的に生成す
る温度より高く選ばれる、 ことを特徴とする、ビスマス系酸化物超電導体の製造方
法。 - （７）前記塑性加工および熱処理を施すステップは、複
数回繰り返される、請求項６に記載のビスマス系酸化物
超電導体の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02067934A JP3089641B2 (ja) | 1990-03-16 | 1990-03-16 | ビスマス系酸化物超電導体およびその製造方法 |
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