JPH0416510A - 酸化物超電導バルク材料の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導バルク材料の製造方法Info
- Publication number
- JPH0416510A JPH0416510A JP2115901A JP11590190A JPH0416510A JP H0416510 A JPH0416510 A JP H0416510A JP 2115901 A JP2115901 A JP 2115901A JP 11590190 A JP11590190 A JP 11590190A JP H0416510 A JPH0416510 A JP H0416510A
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- Japan
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- oxygen
- atmosphere
- semi
- bulk material
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- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- 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
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (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］
本発明は酸化物超電導バルク材料の製造において、高温
での半溶融状態から超電導相を得る方法に関するもので
ある。
での半溶融状態から超電導相を得る方法に関するもので
ある。
［従来の技術］
酸化物系超電導バルク材料実用化への取り組みは、現在
、溶融法か中心であり、例えば、ＱＭＧ法（文献： Ｊ
ａｐ、Ｊ、Ａｐｌ）１．Ｐｈｙｓ、Ｖｏｌ、２８． Ｎ
ｏ、７．１９８９゜ｐｐ １１８９−１１９４）などが
ある。
、溶融法か中心であり、例えば、ＱＭＧ法（文献： Ｊ
ａｐ、Ｊ、Ａｐｌ）１．Ｐｈｙｓ、Ｖｏｌ、２８． Ｎ
ｏ、７．１９８９゜ｐｐ １１８９−１１９４）などが
ある。
これは、ＲＥ （Ｙを含む希土類元素、およびそれらの
組合せ）、Ｂａ、 Ｃｕ元素を含む材料を溶融させ、急
冷凝固した厚さ５ ｍｍ以下の板もしくは線状成形体を
いったん１０００℃から１３５０℃の高温に加熱せしめ
、半溶融状態にした後、２００℃／ｈｒ以下の速度て、
冷却せしめることによって、高磁場下において、ＩＯ’
Ａ／ｃｍ２以上の臨界電流密度（Ｊｃ）を得る方法であ
る。この方法により、高磁場下において、１０’Ａ／ｃ
ｍ２以上の臨界電流密度を得ることか可能となり、実用
化の目処を得たか、さらに高品位の酸化物バルク超電導
材料を開発する必要かある。すなわち、粒内におけるク
ラックが、さらなるＪｃの向上と大型化を阻む原因とな
っている。
組合せ）、Ｂａ、 Ｃｕ元素を含む材料を溶融させ、急
冷凝固した厚さ５ ｍｍ以下の板もしくは線状成形体を
いったん１０００℃から１３５０℃の高温に加熱せしめ
、半溶融状態にした後、２００℃／ｈｒ以下の速度て、
冷却せしめることによって、高磁場下において、ＩＯ’
Ａ／ｃｍ２以上の臨界電流密度（Ｊｃ）を得る方法であ
る。この方法により、高磁場下において、１０’Ａ／ｃ
ｍ２以上の臨界電流密度を得ることか可能となり、実用
化の目処を得たか、さらに高品位の酸化物バルク超電導
材料を開発する必要かある。すなわち、粒内におけるク
ラックが、さらなるＪｃの向上と大型化を阻む原因とな
っている。
［発明か解決しようとする課題］
本発明はかかる問題点を解決して、大型かつ高品位の酸
化物バルク超電導材料を製造する方法を提供するもので
ある。
化物バルク超電導材料を製造する方法を提供するもので
ある。
［課題を解決するための手段］
本発明は、溶融状態から急冷して得られたＲＥ（Ｙを含
む希土類元素、およびそれらの組合せ）。
む希土類元素、およびそれらの組合せ）。
Ｂａ、Ｃｕ元素を含む成形体を１０００℃から１２００
℃て半溶湯状態とした後、１０００℃から８５０℃まで
、２００”Ｃ／ ｈ ｒ以下の速度で大気中、徐冷後、
８５０℃から酸素を含まない雰囲気中て、２００℃／ｈ
ｒ以下の速度て室温まで、徐冷後、酸素雰囲気中で、５
００ｋｇ／ｃｆｆ１２以下の加圧で、２００℃から６０
０℃で、１ ｈｒ以上加熱後、２００℃／ｈｒ以下の速
度で室温まで、冷却し、クラッタなどの欠陥を防ぎ、高
Ｊｅの超電導体を得ることを特徴とする酸化物超電導バ
ルク材料の製造方法である。
℃て半溶湯状態とした後、１０００℃から８５０℃まで
、２００”Ｃ／ ｈ ｒ以下の速度で大気中、徐冷後、
８５０℃から酸素を含まない雰囲気中て、２００℃／ｈ
ｒ以下の速度て室温まで、徐冷後、酸素雰囲気中で、５
００ｋｇ／ｃｆｆ１２以下の加圧で、２００℃から６０
０℃で、１ ｈｒ以上加熱後、２００℃／ｈｒ以下の速
度で室温まで、冷却し、クラッタなどの欠陥を防ぎ、高
Ｊｅの超電導体を得ることを特徴とする酸化物超電導バ
ルク材料の製造方法である。
［作用コ
ＲＥＢａ２Ｃｕ３０ｔ−ｘ （以下１２３相）は約１０
６０℃（ＲＥ：最も高い１２３相生成温度を有するＮｄ
の場合）以上の高温では不安定てあり、ＲＥ２ＢａＣｕ
Ｏ，（以）’−２１１相）と液相（ＢａＣｕ酸化物）と
に溶融分解する。さらに、約１２０（１℃以上では２１
１相も分解し、ＲＥ２Ｏ３と液相になる。しかしながら
、高温加熱時の成形体はこれら半溶融状態での粘性か高
いため、成形体の形はほぼ保たれる。この半溶融状態の
成形体を徐冷すると、２１１相と液相との包晶反応によ
り１２３相ができる。このときできる組織は細かい２１
１相を含む数ｌｌｌｌ１１の擬単結晶の集合体になる。
６０℃（ＲＥ：最も高い１２３相生成温度を有するＮｄ
の場合）以上の高温では不安定てあり、ＲＥ２ＢａＣｕ
Ｏ，（以）’−２１１相）と液相（ＢａＣｕ酸化物）と
に溶融分解する。さらに、約１２０（１℃以上では２１
１相も分解し、ＲＥ２Ｏ３と液相になる。しかしながら
、高温加熱時の成形体はこれら半溶融状態での粘性か高
いため、成形体の形はほぼ保たれる。この半溶融状態の
成形体を徐冷すると、２１１相と液相との包晶反応によ
り１２３相ができる。このときできる組織は細かい２１
１相を含む数ｌｌｌｌ１１の擬単結晶の集合体になる。
本発明によって製造した材料は、このためＪｃの妨げと
なる粒界がきわめて少なく零磁場で高いＪｃか得られる
のはもちろんのこと、高磁場中でも、従来の方法と比較
して２桁高いＪｃが得られる。
なる粒界がきわめて少なく零磁場で高いＪｃか得られる
のはもちろんのこと、高磁場中でも、従来の方法と比較
して２桁高いＪｃが得られる。
成形体の加熱温度の限定理由は、１０００℃以下では十
分に部分溶融せず、部分溶融後、細かい結晶の集合体と
なり、Ｊｃは焼結体程度に低下し、また、１２００℃以
上では高温加熱時に、支持台（例えば、白金）との反応
か大きいことから定めた。また、これらの温度はＲＥ元
素の種類や加熱時の雰囲気、仕込組成によフて多少変化
し、イオン半径の大きい元素はど、また、雰囲気の酸素
分圧が大きいほと、また、ＲＥの過剰なほど高温側にす
わる傾向にある。
分に部分溶融せず、部分溶融後、細かい結晶の集合体と
なり、Ｊｃは焼結体程度に低下し、また、１２００℃以
上では高温加熱時に、支持台（例えば、白金）との反応
か大きいことから定めた。また、これらの温度はＲＥ元
素の種類や加熱時の雰囲気、仕込組成によフて多少変化
し、イオン半径の大きい元素はど、また、雰囲気の酸素
分圧が大きいほと、また、ＲＥの過剰なほど高温側にす
わる傾向にある。
１０００℃から１２００℃の高温に加熱した後、１００
０℃から８５０℃まで２００℃／ｈｒ以下の冷却速度で
徐冷する理…としては、２００／ｈｒ以上であると、！
２３相の結晶成長か速くなり、最終組織は多結晶となる
ためである。
０℃から８５０℃まで２００℃／ｈｒ以下の冷却速度で
徐冷する理…としては、２００／ｈｒ以上であると、！
２３相の結晶成長か速くなり、最終組織は多結晶となる
ためである。
８５０℃から酸素を含まない雰囲気中で、室温まで徐冷
する理由は、正方晶から斜方晶への相変態の際に生しる
クラックを防ぐためである。また、この際、２００℃／
ｈｒ以下の速度で徐冷する理由は、こねより速い速度で
冷却すると、温度差の急激な変化により、クラックがは
いるためである。
する理由は、正方晶から斜方晶への相変態の際に生しる
クラックを防ぐためである。また、この際、２００℃／
ｈｒ以下の速度で徐冷する理由は、こねより速い速度で
冷却すると、温度差の急激な変化により、クラックがは
いるためである。
その後、酸素雰囲気中で、加熱する理由は、成形体への
酸素の導入により、正方晶から斜方晶にし、超電導体に
するためである。また、温度制限の理由は、２００℃よ
り低いと、酸素は十分に入らず、６００℃以上たと、Ｒ
Ｈによっては、相変態温度を超えるからである。時間制
限の理由は］ ｈｒ未満だと、酸素は十分に入らないた
めである。また、加圧しなから加熱する時間は６０時間
を超える時間処理は酸化物バルク超電導材料Ｉ・の酸素
の拡散は飽和されるため必要でない。このときさらに、
加圧中てこの熱処理を１１なう理由は、正方晶から斜方
晶への相変態の際に生しる、クラックを抑制御−るため
である。５００１℃ｇ／ｃｍ”以下とこの加圧を制限す
る理由は、５００ｋｇ／ｃｏ＋２より大きい圧力をかけ
ると、この加圧により、クラックか発生するためである
。また、クラックを発生させないためには少なくともｌ
０ｋｇ／ｃｍ２以上の加圧か必要である。
酸素の導入により、正方晶から斜方晶にし、超電導体に
するためである。また、温度制限の理由は、２００℃よ
り低いと、酸素は十分に入らず、６００℃以上たと、Ｒ
Ｈによっては、相変態温度を超えるからである。時間制
限の理由は］ ｈｒ未満だと、酸素は十分に入らないた
めである。また、加圧しなから加熱する時間は６０時間
を超える時間処理は酸化物バルク超電導材料Ｉ・の酸素
の拡散は飽和されるため必要でない。このときさらに、
加圧中てこの熱処理を１１なう理由は、正方晶から斜方
晶への相変態の際に生しる、クラックを抑制御−るため
である。５００１℃ｇ／ｃｍ”以下とこの加圧を制限す
る理由は、５００ｋｇ／ｃｏ＋２より大きい圧力をかけ
ると、この加圧により、クラックか発生するためである
。また、クラックを発生させないためには少なくともｌ
０ｋｇ／ｃｍ２以上の加圧か必要である。
［実施例コ
上述した方法により実施した酸化物バルク超電導材料の
製造例を以下に述へる。
製造例を以下に述へる。
成形体として、ＹＢａ２Ｃｕ３Ｏ７−ｘの粉末を溶融し
ハンマークエンチして得られた厚さＩ ＋ｎｍ、幅１０
ｍｎ＋、長さ２０＋ｎｍのものを用意した。これを白金
の網の上にのせ、酸素雰囲気中で次のような熱処理を行
なった。 １１００℃で１時間保持した後に、２０℃／
ｌｌ１ｉｎの冷却速度で１０００℃まで陣温し、さらに
１０００℃より１０℃／ｈｒの冷却速度で８５０℃まで
降温し、以下、Ａｒ雰囲気中で 室温までは１００℃／
ｈｒの冷却速度で降温した。徐冷後、酸素；囲気中て、
３００ｋｇ／ｃｍ２の加圧中で、５００でて、ｌ０ｈｒ
加熱した。得られた材料を切り出し、光学顕微鏡による
組織観察を行なうとともに、超電導特性を測定したとこ
ろ、以下のような結果か得られた。
ハンマークエンチして得られた厚さＩ ＋ｎｍ、幅１０
ｍｎ＋、長さ２０＋ｎｍのものを用意した。これを白金
の網の上にのせ、酸素雰囲気中で次のような熱処理を行
なった。 １１００℃で１時間保持した後に、２０℃／
ｌｌ１ｉｎの冷却速度で１０００℃まで陣温し、さらに
１０００℃より１０℃／ｈｒの冷却速度で８５０℃まで
降温し、以下、Ａｒ雰囲気中で 室温までは１００℃／
ｈｒの冷却速度で降温した。徐冷後、酸素；囲気中て、
３００ｋｇ／ｃｍ２の加圧中で、５００でて、ｌ０ｈｒ
加熱した。得られた材料を切り出し、光学顕微鏡による
組織観察を行なうとともに、超電導特性を測定したとこ
ろ、以下のような結果か得られた。
組 ＃Ｉ：第１図（ａ）のようにクラックの
きわめて少ない試料か得 られた。（第１図（ｂ）に従来 のＱＭＧ法で得られた試料の 組織図を示す。） 臨界温度（丁ｅ）：９５にてシャープな超電導遷移を示
した。
きわめて少ない試料か得 られた。（第１図（ｂ）に従来 のＱＭＧ法で得られた試料の 組織図を示す。） 臨界温度（丁ｅ）：９５にてシャープな超電導遷移を示
した。
臨界電流密度（Ｊｃ） ：第２図、第３図のように、７
７におよび４．２ににおけるＪｅの磁 場依存性は、従来のＱＭＧ法 と比較して、より優れている ことが分かった。
７におよび４．２ににおけるＪｅの磁 場依存性は、従来のＱＭＧ法 と比較して、より優れている ことが分かった。
〔発明の効果コ
以上に詳述したごとく、本発明はこれまで不可能てあっ
た高品位の酸化物バルク超電導材料の製造を可能にする
もので、しかも成形品として各種分野での応用か可能で
あり、きわめて工業的効果か大きい。
た高品位の酸化物バルク超電導材料の製造を可能にする
もので、しかも成形品として各種分野での応用か可能で
あり、きわめて工業的効果か大きい。
具体例としては、
ｌ）超電導線材
この製造方法により、線状の成形体から高いＪ。
の線材ができ、接続も容易であるために、長距離の送電
線としても使用可能である。
線としても使用可能である。
２）超電導コイル
渦巻状の成形体を何枚か積み重ね、接合部で接触させて
、熱処理するたけで高品位のマグネットかできる。
、熱処理するたけで高品位のマグネットかできる。
３）超電導磁気シールド材
板状の成形体を任意の形状の型にのせて、熱処理するだ
けで任意の形の超電導体ができるため。
けで任意の形の超電導体ができるため。
磁束漏れの少ない高品位の磁気シールド材かできる。
なとがあげら４る。
第１図（ａ）は本発明により製造された酸化物バルク超
電導材料の組織を示す顕微鏡写真である。 第１図（ｂ）は従来のＱＭＧ法により製造された酸化物
バルク超電導材料の組織を示す顕微鏡写真である。 第２図は液体窒素温度７７にでのＪｅの磁場依存性を、
本発明法と従来のＱＭＧ法とを比較して示すグラフであ
る。 第３図は液体ヘリウム温度４．２にでのＪｅの磁場依存
性を、本発明法と従来のＱＭＧ法とを比較して示すグラ
フである。
電導材料の組織を示す顕微鏡写真である。 第１図（ｂ）は従来のＱＭＧ法により製造された酸化物
バルク超電導材料の組織を示す顕微鏡写真である。 第２図は液体窒素温度７７にでのＪｅの磁場依存性を、
本発明法と従来のＱＭＧ法とを比較して示すグラフであ
る。 第３図は液体ヘリウム温度４．２にでのＪｅの磁場依存
性を、本発明法と従来のＱＭＧ法とを比較して示すグラ
フである。
Claims (1)
- １、ＲＥ（Ｙを含む希土類元素、およびそれらの組合せ
）、Ｂａ、Ｃｕ元素を含む溶融体を急冷凝固した成形体
をいったん１０００℃から１２００℃の高温に加熱せし
め、半溶湯状態にした後、１０００℃から８５０℃まで
２００℃／ｈｒ以下の速度で大気中徐冷し、８５０℃か
ら酸素を含まない雰囲気中で２００℃／ｈｒ以下の速度
で室温まで徐冷後、酸素雰囲気中で５００ｋｇ／ｃｍ＾
２以下で加圧しながら２００℃から６００℃の温度まで
、１ｈｒ以上加熱することを特徴とする酸化物超電導バ
ルク材料の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2115901A JPH0416510A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 酸化物超電導バルク材料の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2115901A JPH0416510A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 酸化物超電導バルク材料の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0416510A true JPH0416510A (ja) | 1992-01-21 |
Family
ID=14674013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2115901A Pending JPH0416510A (ja) | 1990-05-07 | 1990-05-07 | 酸化物超電導バルク材料の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0416510A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0649151A1 (en) * | 1993-10-13 | 1995-04-19 | International Superconductivity Technology Center | Composite of high-temperature superconductive bulk form with coil magnet |
-
1990
- 1990-05-07 JP JP2115901A patent/JPH0416510A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0649151A1 (en) * | 1993-10-13 | 1995-04-19 | International Superconductivity Technology Center | Composite of high-temperature superconductive bulk form with coil magnet |
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