JPH0443513A - Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線材の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ↓３Ｓｎ超電導線材の製造方法Info
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- JPH0443513A JPH0443513A JP2150250A JP15025090A JPH0443513A JP H0443513 A JPH0443513 A JP H0443513A JP 2150250 A JP2150250 A JP 2150250A JP 15025090 A JP15025090 A JP 15025090A JP H0443513 A JPH0443513 A JP H0443513A
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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
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- Y02E40/60—Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment
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- 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、Ｎ ｂ ａ Ｓ ｎ超電導線材、特に交流用
途に適した低交流損失のＮ ｂ ｓ Ｓ ｎ超電導線材
の製造方法に関するものである。
途に適した低交流損失のＮ ｂ ｓ Ｓ ｎ超電導線材
の製造方法に関するものである。
［従来の技術］
Ｎ ｂ ｓ Ｓ ｎ線材は、ＮｂＴ ｉ線材に比べて臨
界温度が格段に高いため、低交流損失のＮ ｂ ａ Ｓ
ｎ線材が開発されると、発電機、トランス等の電力シ
ステムに対して大きなインパクトを与える。
界温度が格段に高いため、低交流損失のＮ ｂ ａ Ｓ
ｎ線材が開発されると、発電機、トランス等の電力シ
ステムに対して大きなインパクトを与える。
交流用途を目的とした超電導線材においては、超電導体
のピンニング力に起因するヒステリシス損失を小さくす
るために、フィラメント径をできるたけ小さくしなけれ
ばならず、理論的にはＮ ｂ ３Ｓ ｎでは０．０５μ
ｍ、ＮｂＴｉては０．１μｍが最適であるといわれてい
る。
のピンニング力に起因するヒステリシス損失を小さくす
るために、フィラメント径をできるたけ小さくしなけれ
ばならず、理論的にはＮ ｂ ３Ｓ ｎでは０．０５μ
ｍ、ＮｂＴｉては０．１μｍが最適であるといわれてい
る。
しかしながら、ヒステリシス損失は超電導体のフィラメ
ント径と必ずしも１対１て対応するわけてはなく、フィ
ラメント間隔がある限界以下になると近接効果が生じて
ヒステリシス損失は増大する。従って、理論的には最適
とされるフィラメント径を有する線材であっても、フィ
ラメント間隔との関連で、必ずしもヒステリシス損失が
小さくなるわけではない。
ント径と必ずしも１対１て対応するわけてはなく、フィ
ラメント間隔がある限界以下になると近接効果が生じて
ヒステリシス損失は増大する。従って、理論的には最適
とされるフィラメント径を有する線材であっても、フィ
ラメント間隔との関連で、必ずしもヒステリシス損失が
小さくなるわけではない。
これまで、Ｎ ｂ ａ Ｓ ｎ線材については、内部拡
散法或いは外部拡散法で、交流用途を目的としてフィラ
メント径が０．１μｍ以下の線材が試作されてきた。し
かし、Ｎｂのフィラメント径を１μｍ以下に加工すると
、Ｎｂフィラメントがリボン状に変形し、各フィラメン
ト同志が局部的に著しく接近したり、さらには、熱処理
後に部分的に合体が生じたりする。このため、フィラメ
ント間隔はフィラメントが円断面を保って加工された場
合の理論値に比べて小さくなり、線材のヒステリシス損
失は、いわゆる近接効果によって増大し、有効フィラメ
ント径は理論値の数倍〜数１０倍の値に算定される結果
となってしまっている。
散法或いは外部拡散法で、交流用途を目的としてフィラ
メント径が０．１μｍ以下の線材が試作されてきた。し
かし、Ｎｂのフィラメント径を１μｍ以下に加工すると
、Ｎｂフィラメントがリボン状に変形し、各フィラメン
ト同志が局部的に著しく接近したり、さらには、熱処理
後に部分的に合体が生じたりする。このため、フィラメ
ント間隔はフィラメントが円断面を保って加工された場
合の理論値に比べて小さくなり、線材のヒステリシス損
失は、いわゆる近接効果によって増大し、有効フィラメ
ント径は理論値の数倍〜数１０倍の値に算定される結果
となってしまっている。
［発明が解決すべき課題］
Ｎｂフィラメントのリボン状変形が起っても近接効果が
生じない程度にフィラメント間隔を大きくした線材構成
にすると、Ｎ ｂ ３ Ｓ ｎ超電導体に対するマトリ
ックス材料の体積比、即ちマトリックス比が増大し、線
材断面積についての臨界電流密度が低下して実用上好ま
しくない。従って、線材の臨界電流密度を低下させずに
ヒステリシス損失を低減するためには、Ｎｂフィラメン
トのリボン状変形をできるだけ抑制することが有効であ
る。
生じない程度にフィラメント間隔を大きくした線材構成
にすると、Ｎ ｂ ３ Ｓ ｎ超電導体に対するマトリ
ックス材料の体積比、即ちマトリックス比が増大し、線
材断面積についての臨界電流密度が低下して実用上好ま
しくない。従って、線材の臨界電流密度を低下させずに
ヒステリシス損失を低減するためには、Ｎｂフィラメン
トのリボン状変形をできるだけ抑制することが有効であ
る。
本発明の目的は、前記した従来技術の欠点を解消し、臨
界電流密度が高く、かつ交流損失の小さい改良されたＮ
ｂ ａ Ｓ ｎ超電導線材を提供することにある。
界電流密度が高く、かつ交流損失の小さい改良されたＮ
ｂ ａ Ｓ ｎ超電導線材を提供することにある。
［課題を解決するための手段］
本発明の要旨は、交流用途のＮ ｂ ａ Ｓ ｎ超電導
線材において、コア材料としてＮｂ基合金を用いたこと
にあり、それによってフィラメント径を１μｍ以下に小
さくしたときのフィラメントのリボン状変形を抑制し、
高臨界電流密度、かつ低交流損失を達成するようにした
ものである。
線材において、コア材料としてＮｂ基合金を用いたこと
にあり、それによってフィラメント径を１μｍ以下に小
さくしたときのフィラメントのリボン状変形を抑制し、
高臨界電流密度、かつ低交流損失を達成するようにした
ものである。
本発明の場合、Ｎｂ基合金における合金元素としては、
Ｔｉ、Ｈｆ又はＴａが有効であり、その添加量は０．１
〜５原子％が適当である。添加量が５原子％を越えると
、線材の臨界温度が低下して好ましくない。また、添加
量が０．１原子％より少ないと、フィラメント径が小さ
くなったときのリボン状変形抑制の効果がなくなる。
Ｔｉ、Ｈｆ又はＴａが有効であり、その添加量は０．１
〜５原子％が適当である。添加量が５原子％を越えると
、線材の臨界温度が低下して好ましくない。また、添加
量が０．１原子％より少ないと、フィラメント径が小さ
くなったときのリボン状変形抑制の効果がなくなる。
添加量が０．１〜５原子％の範囲にある場合、前記のリ
ボン状変形抑制効果に加えて熱処理時のＮｂ Ｓｎ生
成掟進動果があり、臨界電流特性も向上する。
ボン状変形抑制効果に加えて熱処理時のＮｂ Ｓｎ生
成掟進動果があり、臨界電流特性も向上する。
マトリックスのＣｕ−Ｓｎ合金については、５ｎｊｌか
多いほどＮ ｂ ｓ Ｓ ｎを容易に生成し得るが、５
ｎｊｌが８．５原子％を越えるとＳｎがＣｕに全量固溶
せず、加工性が損なわれる。
多いほどＮ ｂ ｓ Ｓ ｎを容易に生成し得るが、５
ｎｊｌが８．５原子％を越えるとＳｎがＣｕに全量固溶
せず、加工性が損なわれる。
フィラメントのリボン状変形の度合いは、マトリックス
材料の変形抵抗や加工硬化特性にも関連するため、前記
のＮｂ基合金をコアに用いた場合、５ｎｊｌが３原子％
以上のＣｕ−Ｓｎ合金に対してリボン状変形抑制効果が
顕著になる。
材料の変形抵抗や加工硬化特性にも関連するため、前記
のＮｂ基合金をコアに用いた場合、５ｎｊｌが３原子％
以上のＣｕ−Ｓｎ合金に対してリボン状変形抑制効果が
顕著になる。
［実施例］
以下、本発明の実施例について説明する。
コア材としてＮｂ、Ｎｂ−１原子％Ｔｉ、Ｎｂ−１原子
％Ｈｆ及びＮｂ−１原子％Ｔａの夫々を用意すると共に
、マトリックス材料としてＣｕ−５原子％Ｓ ｎ ｓバ
リヤにＴａを用意して従来と同様に加工して第１表に示
すような諸元の外周安定化銅型のＮ ｂ ３Ｓ ｎ線材
を製作した。
％Ｈｆ及びＮｂ−１原子％Ｔａの夫々を用意すると共に
、マトリックス材料としてＣｕ−５原子％Ｓ ｎ ｓバ
リヤにＴａを用意して従来と同様に加工して第１表に示
すような諸元の外周安定化銅型のＮ ｂ ３Ｓ ｎ線材
を製作した。
加工は４５０〜５００℃で３０分間の中間焼鈍を施しな
がら、最終的に外径（ｗ）／フィラメント径（μｍ）が
夫々０．２８１０．５．０．３８１０．７．０．４Ｂ１
０．９の線材に仕上げた。次いて、これらの線材にＮ
ｂ ａ Ｓ ｎ生成のために５００〜６００℃の熱処理
を施した。
がら、最終的に外径（ｗ）／フィラメント径（μｍ）が
夫々０．２８１０．５．０．３８１０．７．０．４Ｂ１
０．９の線材に仕上げた。次いて、これらの線材にＮ
ｂ ａ Ｓ ｎ生成のために５００〜６００℃の熱処理
を施した。
第１表
得られた各線材を夫々引張破断面のＳＥＭ（走査電子顕
微鏡）観察、臨界電流特性の測定、磁化特性等の測定に
供した。
微鏡）観察、臨界電流特性の測定、磁化特性等の測定に
供した。
第１図は、フィラメント径が０．９μｍのＮｂ−１原子
％Ｈｆコア線材の拡大断面を示したものである。なお、
第１図において、符号１は安定化材としてのＣｕ、２は
Ｔａによるバリヤ、３はＮｂ−１原子％Ｈｆのコア（１
５１本）、４はＣｕ−５原子％Ｓｎのマトリックスを示
す。
％Ｈｆコア線材の拡大断面を示したものである。なお、
第１図において、符号１は安定化材としてのＣｕ、２は
Ｔａによるバリヤ、３はＮｂ−１原子％Ｈｆのコア（１
５１本）、４はＣｕ−５原子％Ｓｎのマトリックスを示
す。
線材の引張破断面のＳＥＭ観察においてはＮｂコア線材
に比べ、１原子％のＴｉ、Ｈｆ又はＴａのいずれかを添
加したＮｂ基合金をコアとした線材の方がコアのリボン
状変形が明瞭に抑制されていることが観察された。
に比べ、１原子％のＴｉ、Ｈｆ又はＴａのいずれかを添
加したＮｂ基合金をコアとした線材の方がコアのリボン
状変形が明瞭に抑制されていることが観察された。
第２図は６００℃で１００時間熱処理したフィラメント
径０．９μｍのＮｂコア線材の引張破断面のＳＥＭ写真
を示し、第３図は同じく６００℃で１００時間熱処理し
たフィラメント径０．９μｍのＮｂ−１原子％Ｔｉコア
線材の引張破断面のＳＥＭ写真を示したものである。
径０．９μｍのＮｂコア線材の引張破断面のＳＥＭ写真
を示し、第３図は同じく６００℃で１００時間熱処理し
たフィラメント径０．９μｍのＮｂ−１原子％Ｔｉコア
線材の引張破断面のＳＥＭ写真を示したものである。
なお、第２図及び第３図において、符号５はＮ ｂ ３
Ｓ ｎ化合物層、６は未反応コア、７はＣｕ−８ｎ合金
のマトリックスを示す。
Ｓ ｎ化合物層、６は未反応コア、７はＣｕ−８ｎ合金
のマトリックスを示す。
第２図及び第３図から明らがなように、同じ熱処理条件
でも、合金コア線材の方がＮｂ２Ｓｎ層が厚く形成され
ているのが観察され、微量のＴｉ１Ｈｆ又はＴａの添加
がＮ ｂ ａ Ｓ ｎの生成を促進する効果のあること
が判る。
でも、合金コア線材の方がＮｂ２Ｓｎ層が厚く形成され
ているのが観察され、微量のＴｉ１Ｈｆ又はＴａの添加
がＮ ｂ ａ Ｓ ｎの生成を促進する効果のあること
が判る。
第４図は第１表に示す線材を５７５℃で１０゜時間熱処
理したときのフィラメント径に対するＩＴ（テスラ）に
おける非銅断面積当りの臨界電流密度（ｎｏｎ Ｃｕ
Ｊ ｃ）と磁化履歴損失の比の関係を示したものである
。いずれのフィラメント径においても、この比は合金コ
ア線材の方がＮｂコア線材よりも高くなっておりＴｉ、
Ｈｆ又はＴａを添加した合金コア線材で高臨界電流、が
っ低履歴損失が達成されることが判る。
理したときのフィラメント径に対するＩＴ（テスラ）に
おける非銅断面積当りの臨界電流密度（ｎｏｎ Ｃｕ
Ｊ ｃ）と磁化履歴損失の比の関係を示したものである
。いずれのフィラメント径においても、この比は合金コ
ア線材の方がＮｂコア線材よりも高くなっておりＴｉ、
Ｈｆ又はＴａを添加した合金コア線材で高臨界電流、が
っ低履歴損失が達成されることが判る。
［発明の効果コ
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、交流
用途を目的とした１μｍ以下のフィラメント径のＮ ｂ
３Ｓ ｎ線材において、コアに微量のＴｉ、Ｈｆ又は
Ｔａを添加したＮｂ基合金を用いることによって、フィ
ラメントのリボン状変形が抑制され、近接効果が低減さ
れると共に、前記合金元素の添加はＮ ｂ ｓ Ｓ ｎ
の生成促進効果も有するので低交流損失、かつ高臨界電
流のＮ ｂ ａ Ｓ ｎ線材を容易に得ることができる
効果がある。
用途を目的とした１μｍ以下のフィラメント径のＮ ｂ
３Ｓ ｎ線材において、コアに微量のＴｉ、Ｈｆ又は
Ｔａを添加したＮｂ基合金を用いることによって、フィ
ラメントのリボン状変形が抑制され、近接効果が低減さ
れると共に、前記合金元素の添加はＮ ｂ ｓ Ｓ ｎ
の生成促進効果も有するので低交流損失、かつ高臨界電
流のＮ ｂ ａ Ｓ ｎ線材を容易に得ることができる
効果がある。
■
第１△は本発明に係る方法の一実施例にょる超電導線材
の断面形状を示す顕微鏡写真、第２図は従来技術による
超電導線材の引張破断面の状態を示す顕微鏡写真、第３
図は本発明の実施例による超電導線材の引張破断面の状
態を示す顕微鏡写真、第４図は各線材のフィラメント径
に対する臨界電流密度と磁化履歴損失の関係を示すグラ
フである。 ３：Ｎｂ−１原子％Ｈｆのコア、 ４：Ｃｕ−５原子％Ｓｎのマトリックス、５ ： Ｎ
ｂ ３Ｓ ｎ化合物層。 第１ 図 第４図 代理人 弁理士 佐 藤 不二雄 フィラメント径 （μｒｎ１ 手続補正書、ヵえ、 ２発明の名称 Ｎ ｂ ａ Ｓ ｎ超電導線材の製造方法３補正をする
者 住所 名称 事件との関係
の断面形状を示す顕微鏡写真、第２図は従来技術による
超電導線材の引張破断面の状態を示す顕微鏡写真、第３
図は本発明の実施例による超電導線材の引張破断面の状
態を示す顕微鏡写真、第４図は各線材のフィラメント径
に対する臨界電流密度と磁化履歴損失の関係を示すグラ
フである。 ３：Ｎｂ−１原子％Ｈｆのコア、 ４：Ｃｕ−５原子％Ｓｎのマトリックス、５ ： Ｎ
ｂ ３Ｓ ｎ化合物層。 第１ 図 第４図 代理人 弁理士 佐 藤 不二雄 フィラメント径 （μｒｎ１ 手続補正書、ヵえ、 ２発明の名称 Ｎ ｂ ａ Ｓ ｎ超電導線材の製造方法３補正をする
者 住所 名称 事件との関係
Claims (1)
- １、Ｎｂ材とＣｕ−Ｓｎ合金材との複合体を中間焼鈍を
施しながら減面加工して得た線材に、Ｎｂ＿３Ｓｎを生
成させるための熱処理を施すＮｂ＿３Ｓｎ超電導線材の
製造方法において、前記複合体としてＴｉ、Ｈｆ又はＴ
ａのいずれか１種を０．５〜５原子％含むＮｂ基合金材
と、３〜８．５原子％のＳｎを含むＣｕ基合金材との複
合体を用いて加工することを特徴とするＮｂ＿３Ｓｎ超
電導線材の製造方法
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150250A JP3031477B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2150250A JP3031477B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0443513A true JPH0443513A (ja) | 1992-02-13 |
| JP3031477B2 JP3031477B2 (ja) | 2000-04-10 |
Family
ID=15492841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2150250A Expired - Fee Related JP3031477B2 (ja) | 1990-06-08 | 1990-06-08 | Ｎｂ▲下３▼Ｓｎ超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3031477B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB9929279D0 (en) | 1999-12-11 | 2000-02-02 | Epichem Ltd | An improved method of and apparatus for the delivery of precursors in the vapour phase to a plurality of epitaxial reactor sites |
| CN102597310B (zh) | 2009-11-02 | 2015-02-04 | 西格玛-奥吉奇有限责任公司 | 固态前体输送组件以及相关方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5754260A (en) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | Natl Res Inst For Metals | Manufacture of nb3sn compositely worked material |
-
1990
- 1990-06-08 JP JP2150250A patent/JP3031477B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5754260A (en) * | 1980-09-18 | 1982-03-31 | Natl Res Inst For Metals | Manufacture of nb3sn compositely worked material |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3031477B2 (ja) | 2000-04-10 |
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