JPH0446055A - 酸化物超電導テープ材料 - Google Patents
酸化物超電導テープ材料Info
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- JPH0446055A JPH0446055A JP2151609A JP15160990A JPH0446055A JP H0446055 A JPH0446055 A JP H0446055A JP 2151609 A JP2151609 A JP 2151609A JP 15160990 A JP15160990 A JP 15160990A JP H0446055 A JPH0446055 A JP H0446055A
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- Japan
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- tape material
- oxide superconducting
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- superconducting tape
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- 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
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- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (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、新規な組織を有するRE−Ba−Cu−0系
酸化物超電導テープ材料に関するものである。
酸化物超電導テープ材料に関するものである。
[従来の技術1
従来RE−Ba−Cu−0系にはREBaiCumOy
相のように超電導転移臨界温度(以下Tc)が液体音素
温度を越えているものが知られており、これらの結晶を
主要相として含む厚膜と金属基板を複合して線材を作製
する試みが成されてきた* Y−Ba−Cu−0系の厚
膜を金属基板と複合させる方法としては、例えばYBa
sCusOy組成の仮焼粉をアクリル系バインダーを含
む有機溶媒中に分散させた後金属基板上に塗布して加熱
処理し厚膜を焼き付ける方法、あるいはドクターブレー
ド法でグリーンシートを作製した後それを金属基板上に
焼き付ける方法などがあった。
相のように超電導転移臨界温度(以下Tc)が液体音素
温度を越えているものが知られており、これらの結晶を
主要相として含む厚膜と金属基板を複合して線材を作製
する試みが成されてきた* Y−Ba−Cu−0系の厚
膜を金属基板と複合させる方法としては、例えばYBa
sCusOy組成の仮焼粉をアクリル系バインダーを含
む有機溶媒中に分散させた後金属基板上に塗布して加熱
処理し厚膜を焼き付ける方法、あるいはドクターブレー
ド法でグリーンシートを作製した後それを金属基板上に
焼き付ける方法などがあった。
このような方法では適切な出発組成と焼成条件を選ぶこ
とにより厚膜を金属基板上で部分溶融した後凝固させる
ことができる。そのような溶融凝固処理を施した場合、
緻密な厚膜が得られ、なおかつ臨界電流密度(以下Jc
)が大きくとれる方向に超電導体結晶が配向する場合が
あることが多数報告されている。
とにより厚膜を金属基板上で部分溶融した後凝固させる
ことができる。そのような溶融凝固処理を施した場合、
緻密な厚膜が得られ、なおかつ臨界電流密度(以下Jc
)が大きくとれる方向に超電導体結晶が配向する場合が
あることが多数報告されている。
[発明が解決しようとする問題点]
超電導材料を強磁場中で利用する場合、材料中に貫通し
た量子化された磁束がビン止め中心に固定されることが
要求される。ビン止め中心としては微析出物、粒界、双
晶境界などの各種欠陥が考えられる。
た量子化された磁束がビン止め中心に固定されることが
要求される。ビン止め中心としては微析出物、粒界、双
晶境界などの各種欠陥が考えられる。
REBatCusO,相(以下123相という)は、加
熱融解した時に均一な融液を形成せず、融液とREJa
CuOi結晶(以下211相という)とに分解溶融する
。このためRE−Ba−Cu−0系の厚膜を金属基板上
で部分融解させた場合、厚膜の融解前の組成や加熱条件
を制御することにより、211相をある程度細かり12
3相中に分散させることができ、このときに比較的高い
Jcが得られる。
熱融解した時に均一な融液を形成せず、融液とREJa
CuOi結晶(以下211相という)とに分解溶融する
。このためRE−Ba−Cu−0系の厚膜を金属基板上
で部分融解させた場合、厚膜の融解前の組成や加熱条件
を制御することにより、211相をある程度細かり12
3相中に分散させることができ、このときに比較的高い
Jcが得られる。
これらの析a物を細かく分散させることにより厚膜を構
成する超電導相のピニング力が強まりJcはさらに向上
するものと考えられる。しかし、金属基板上でRE−B
a−Cu−0系を半溶融状態にした場合、液相の表面張
力により 211相は局所的に集まる傾向にあり、また
211相は凝固時にBa、 Cuを含む液相と反応し、
その一部が123相を形成するため、211相の均質な
分散を金属基板上の厚膜中に実現することは211相と
溶融帯中融液の量、性質を厳密に制御しない限り難しい
。
成する超電導相のピニング力が強まりJcはさらに向上
するものと考えられる。しかし、金属基板上でRE−B
a−Cu−0系を半溶融状態にした場合、液相の表面張
力により 211相は局所的に集まる傾向にあり、また
211相は凝固時にBa、 Cuを含む液相と反応し、
その一部が123相を形成するため、211相の均質な
分散を金属基板上の厚膜中に実現することは211相と
溶融帯中融液の量、性質を厳密に制御しない限り難しい
。
RE−Ba−Cu−0系の半溶融状態において存在する
あらゆる固相、液相と反応せず、かつRE−Ba−Cu
−0系が半溶融状態になるような高温でも粒成長しない
非超電導物質の微粒子を溶1wl!l!凝固前の出発原
料中に分散させ、これを金属基板上で一方向凝固させる
ことができるならば、123相中にこの粒子が均質に分
散した厚膜材料を金属基板上に作製すると、均質なビン
止め中心の導入に優れていると考えられる。
あらゆる固相、液相と反応せず、かつRE−Ba−Cu
−0系が半溶融状態になるような高温でも粒成長しない
非超電導物質の微粒子を溶1wl!l!凝固前の出発原
料中に分散させ、これを金属基板上で一方向凝固させる
ことができるならば、123相中にこの粒子が均質に分
散した厚膜材料を金属基板上に作製すると、均質なビン
止め中心の導入に優れていると考えられる。
[課題を解決するための手段]
本発明は.REBaiCumOy結晶(REは、Y、
La、 Nd。
La、 Nd。
Sm Eu、 Gcl、Dy、Ho、Er、Tm、Yb
、Luからなる群から選ばれた1種類以上の元素、yは
酸素量)中に、2A族元素から選ばれた少なくとも1種
以上の金属と4A族、4B族および希土類元素から選ば
れた少なくとも1種以上の金属との複合酸化物の粒状結
晶が島状に分散した組織を有する酸化物超電導膜が金属
と積層されていることを特徴とする酸化物超電導テープ
材料を提供するものである。
、Luからなる群から選ばれた1種類以上の元素、yは
酸素量)中に、2A族元素から選ばれた少なくとも1種
以上の金属と4A族、4B族および希土類元素から選ば
れた少なくとも1種以上の金属との複合酸化物の粒状結
晶が島状に分散した組織を有する酸化物超電導膜が金属
と積層されていることを特徴とする酸化物超電導テープ
材料を提供するものである。
本発明において2−A族元素から選ばれた少なくとも1
種以上の金属と4A族、4B族および希土類元素から選
ばれた少なくとも1種以上の金属との複合酸化物として
は、ABO3(AはMg。
種以上の金属と4A族、4B族および希土類元素から選
ばれた少なくとも1種以上の金属との複合酸化物として
は、ABO3(AはMg。
Ca、 Sr、 Baから選ばれた1種以上、BはZr
、 Sn。
、 Sn。
Ce、Tiから選ばれた1種以上)の組成式で表わされ
るものであることが好ましい。この場合に得られるAB
O,相は非常に安定なペロブスカイト型構造の結晶とな
る。この結晶はいずれも大気中では1200℃付近まで
組成的に安定な物質でREBaxCulO,系の厚膜材
料の半i@!!温度である900〜1100℃の温度で
はRE−Ba−Cu−0系の融液と反応せず、またほと
んど粒成長しない。ABO。
るものであることが好ましい。この場合に得られるAB
O,相は非常に安定なペロブスカイト型構造の結晶とな
る。この結晶はいずれも大気中では1200℃付近まで
組成的に安定な物質でREBaxCulO,系の厚膜材
料の半i@!!温度である900〜1100℃の温度で
はRE−Ba−Cu−0系の融液と反応せず、またほと
んど粒成長しない。ABO。
におけるAがBaの場合は、123相のBaを置換する
可能性のある2価金属が導入されないので、特に好まし
い。
可能性のある2価金属が導入されないので、特に好まし
い。
本発明の酸化物超電導テープ材料は、次のような方法で
製造するのが好ましい。例えば、123相を主成分とす
る原料もしくは123相に211相あるいはCuOを加
えたような実質的に123相の組成を有する原料に、上
記複合酸化物の粉末を混合して出発原料とする。これに
有機溶媒、バインダー等ををカロえ基板上に塗布するか
、ドクターブレード法等によりグリーンシートを作製し
てから基板と接合して熱処理する。
製造するのが好ましい。例えば、123相を主成分とす
る原料もしくは123相に211相あるいはCuOを加
えたような実質的に123相の組成を有する原料に、上
記複合酸化物の粉末を混合して出発原料とする。これに
有機溶媒、バインダー等ををカロえ基板上に塗布するか
、ドクターブレード法等によりグリーンシートを作製し
てから基板と接合して熱処理する。
基板としては金属が好ましく、テープ状または箔状の金
属を用いる場合は、超電導体テープ材料に可撓性を付与
することができるので好ましい。ここで用いる金属とし
ては、溶融状態の超電導体との反応性の小さなものであ
れば特に限定されない。具体的には、銀、金パラジウム
合金などが好適に用いられる。
属を用いる場合は、超電導体テープ材料に可撓性を付与
することができるので好ましい。ここで用いる金属とし
ては、溶融状態の超電導体との反応性の小さなものであ
れば特に限定されない。具体的には、銀、金パラジウム
合金などが好適に用いられる。
RE−Ba−Cu−0系原料と上記複合酸化物の混合物
をその溶融温度以上に加熱した後、これを冷却して凝固
させた場合、融液からは123相が結晶成長し、この内
部に仕込時に添加した粒径を保った状態で上記複合酸化
物結晶が取り込まれる。したがって、細かい粒子だけを
選粒した上記複合酸化物を用いれば、これと同じ大きさ
の非超電導物質を超電導相中に分散させることができる
ため、ビン止め力を強化して、高磁場中での超電導テー
プ線材の超電導特性を同上させるという観点から好まし
い。
をその溶融温度以上に加熱した後、これを冷却して凝固
させた場合、融液からは123相が結晶成長し、この内
部に仕込時に添加した粒径を保った状態で上記複合酸化
物結晶が取り込まれる。したがって、細かい粒子だけを
選粒した上記複合酸化物を用いれば、これと同じ大きさ
の非超電導物質を超電導相中に分散させることができる
ため、ビン止め力を強化して、高磁場中での超電導テー
プ線材の超電導特性を同上させるという観点から好まし
い。
ABO,を添加する場合、その添加量は123相に対し
て0.5 wt%以上かつ20wt%以下であることが
好ましい。添加量が0.5wt%未満の場合には本発明
の効果が十分発現しない恐れがあり、また添加量が20
wt%を越える場合には材料の一部にABOs結晶が偏
析し超電導相聞の結合を阻害するので好ましくない。さ
らに好ましいABOaの添加量は1〜10wt%である
。
て0.5 wt%以上かつ20wt%以下であることが
好ましい。添加量が0.5wt%未満の場合には本発明
の効果が十分発現しない恐れがあり、また添加量が20
wt%を越える場合には材料の一部にABOs結晶が偏
析し超電導相聞の結合を阻害するので好ましくない。さ
らに好ましいABOaの添加量は1〜10wt%である
。
本発明の厚膜テープ線材は、温度勾配が50’C/cm
以上、溶融凝固速度が50 mm/h以下の条件で線材
を一方向凝固することにより製造することが好ましい。
以上、溶融凝固速度が50 mm/h以下の条件で線材
を一方向凝固することにより製造することが好ましい。
この結果金属基板上に配向した超電導体の板状結晶が層
状に重なりあったマトリックス中に、ABOIの粒状結
晶が島状に分散した組織が得られる。
状に重なりあったマトリックス中に、ABOIの粒状結
晶が島状に分散した組織が得られる。
本発明においては、酸化物超電導体の原料組成を123
相の組成に対して211相に寄せた組成を採用する場合
は、凝固して得られる123相中に211相の粒状結晶
が均一に分散した組織が得られる。この211相もビン
止め中心として作用するのでさらに磁場中における臨界
電流密度が向上する。また、このように123相の組成
に対して211相に寄せた組成の融液からは、123相
が安定して結晶成長しやすいので、123相の配向性の
向上した組織が得られる。このため、臨界電流密度等の
特性がさらに向上する。
相の組成に対して211相に寄せた組成を採用する場合
は、凝固して得られる123相中に211相の粒状結晶
が均一に分散した組織が得られる。この211相もビン
止め中心として作用するのでさらに磁場中における臨界
電流密度が向上する。また、このように123相の組成
に対して211相に寄せた組成の融液からは、123相
が安定して結晶成長しやすいので、123相の配向性の
向上した組織が得られる。このため、臨界電流密度等の
特性がさらに向上する。
[実施例〕
実施例1
表1に示したREについて、RE:Ba+Cuの原子比
が7:8:11となるような酸化物の仮焼粉末を作り、
これに表1に示したAとBの組合せのABO。
が7:8:11となるような酸化物の仮焼粉末を作り、
これに表1に示したAとBの組合せのABO。
粉末(平均粒径0.5μm)を3wt%加えて混合した
。この混合粉末にアクリル系のバインダーを加えて、ド
クターブレード法により厚さ50μmの厚膜グリーンシ
ートを作成した。 REとしてYとHoを併用した系に
おいては、Y:)to原子比を8;2とした。
。この混合粉末にアクリル系のバインダーを加えて、ド
クターブレード法により厚さ50μmの厚膜グリーンシ
ートを作成した。 REとしてYとHoを併用した系に
おいては、Y:)to原子比を8;2とした。
このグリーンシートを銀箔テープに載せて、920℃の
酸素気流中で5時間焼成したところ、REBa2Cu3
Oy結晶のa−b面が銀の面と平行になるように配向し
て結晶成長した組織が得られた。
酸素気流中で5時間焼成したところ、REBa2Cu3
Oy結晶のa−b面が銀の面と平行になるように配向し
て結晶成長した組織が得られた。
このテープ材料を、酸素気流下で最高温度部分が930
℃で50℃/amの温度勾配を有する電気炉を用いて2
mm/hの速度でテープの長さ方向に一方向凝固したと
ころREBaaCusOy結晶は更に強く配向していた
。
℃で50℃/amの温度勾配を有する電気炉を用いて2
mm/hの速度でテープの長さ方向に一方向凝固したと
ころREBaaCusOy結晶は更に強く配向していた
。
走査型および透過型電子顕微鏡により、REBaiCu
nOy結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内部に
、211相の粒状結晶および仕込時と比べて殆ど粒成長
していないABOg相が均一に分散していた。
nOy結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内部に
、211相の粒状結晶および仕込時と比べて殆ど粒成長
していないABOg相が均一に分散していた。
この銀基板テープ材料について、臨界温度を測定し、さ
らにの液体窒素温度(77K)でのJcを直流四端子法
により1テスラの磁場中で測定した。このとき磁場は、
123相C軸に平行に印加した。結果を表1に示す。
らにの液体窒素温度(77K)でのJcを直流四端子法
により1テスラの磁場中で測定した。このとき磁場は、
123相C軸に平行に印加した。結果を表1に示す。
表
比較例I
Y : Ba : Cuの原子比が7:8:11となる
ような酸化物の仮焼粉末を作り、以後ABOsを添加し
ないこと以外は、実施例1と同様にして超電導体テープ
材料を得た。
ような酸化物の仮焼粉末を作り、以後ABOsを添加し
ないこと以外は、実施例1と同様にして超電導体テープ
材料を得た。
この超電導体は、臨界温度は92にであった。
温度77にで1テスラの印加磁場中でのJcの値は5B
OA/cm’であった。
OA/cm’であった。
実施例2
表2に示したREについて、RE:Ba:Cuの原子比
が7:8:11となるような酸化物の仮焼粉末を作り、
これに表2に示したAとBの組合せのABO3粉末(平
均粒径0,5μm)を3wt%加えて混合した。この混
合粉末にアクリル系のバインダーを加えて、ドクターブ
レード法により厚さ 50μmの厚膜グリーンシートを
作成した。REとしてYとHOを併用した系においては
、Y:Ho原子比を8=2とした。
が7:8:11となるような酸化物の仮焼粉末を作り、
これに表2に示したAとBの組合せのABO3粉末(平
均粒径0,5μm)を3wt%加えて混合した。この混
合粉末にアクリル系のバインダーを加えて、ドクターブ
レード法により厚さ 50μmの厚膜グリーンシートを
作成した。REとしてYとHOを併用した系においては
、Y:Ho原子比を8=2とした。
このグリーンシートを金80%パラジウム20%の合金
箔テープに載せて、1000℃酸素気流中で5時間焼成
したところ.REBaaCusOy結晶のa−b面がテ
ープ面と平行になるように配向して結晶成長した組織が
得られた。
箔テープに載せて、1000℃酸素気流中で5時間焼成
したところ.REBaaCusOy結晶のa−b面がテ
ープ面と平行になるように配向して結晶成長した組織が
得られた。
このようにして作成したテープ材料を酸素気流下で最高
温度部が1020℃で50℃/cmの温度勾配を有する
電気炉を用いて10mm/hの速度でテープの長さ方向
に移動させ一方向凝固した。熱処理後のテープ材料上の
REBaaCuaO,結晶は更に強く配向していた。
温度部が1020℃で50℃/cmの温度勾配を有する
電気炉を用いて10mm/hの速度でテープの長さ方向
に移動させ一方向凝固した。熱処理後のテープ材料上の
REBaaCuaO,結晶は更に強く配向していた。
走査型および透過型電子顕微鏡により、REBaaC+
gOy結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内部に
、211相の粒状結晶および仕込時と比べて殆ど粒成長
していないABOs相が均一に分散していた。
gOy結晶内部の微細組織を観察したところ結晶内部に
、211相の粒状結晶および仕込時と比べて殆ど粒成長
していないABOs相が均一に分散していた。
この金パラジウム合金基板テープ線材について、実施例
1と同様に、臨界温度と液体窒素温度(77K) 、
1テスラの磁場中でのJcを測定した。結果を表2に
示す。
1と同様に、臨界温度と液体窒素温度(77K) 、
1テスラの磁場中でのJcを測定した。結果を表2に
示す。
表 2
比較例2
Y:Ba:Cuの原子比が7:8:11となるような酸
化物の仮焼粉末を作り、以後ABOsを添加しないこと
以外は、実施例5と同様にして超電導体テープ線材を得
た。
化物の仮焼粉末を作り、以後ABOsを添加しないこと
以外は、実施例5と同様にして超電導体テープ線材を得
た。
この超電導体は、臨界温度は92にであった。
温度77にで1テスラの印・加磁場中でのJcO値は6
80A/cm”であった。
80A/cm”であった。
[発明の効果]
本発明の超電導体テープ線材は、超電導体結晶中に非超
電導体の結晶粒子が分散しており。
電導体の結晶粒子が分散しており。
これがビン止め中心として作用するので、強磁場中にお
いても、高い臨界電流密度を示す。
いても、高い臨界電流密度を示す。
Claims (3)
- 1.REBa_2Cu_3O_y結晶(REは、Y,L
a,Nd,Sm,Eu,Gd,Dy,Ho,Er,Tm
,Yb,Luからなる群から選ばれた1種類以上の元素
、yは酸素量)中に、 2A族元素から選ばれた少なくとも1種以上の金属と4
A族、4B族および希土類元素から選ばれた少なくとも
1種以上の金属との複合酸化物の粒状結晶が島状に分散
した組織を有する酸化物超電導膜が金属と積層されて いることを特徴とする酸化物超電導テープ 材料。 - 2.2A族元素から選ばれた少なくとも1種以上の金属
と4A族、4B族および希土類元素から選ばれた少なく
とも1種以上の金属との複合酸化物がABO_3(Aは
Mg,Ca,Sr,Baから選ばれた1種以上、BはZ
r,Sn,Ce,Tiから選ばれた1種以上)である請
求項1の酸化物超電導テープ材料。 - 3.REBa_2Cu_3O_y結晶が融液の凝固によ
り得られたものである請求項1または2の酸化物超電導
テープ材料。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151609A JPH0446055A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 酸化物超電導テープ材料 |
| US07/693,590 US5240903A (en) | 1990-05-10 | 1991-04-30 | Oxide superconductor comprising babo3 dispersions (where b is zr, sn, ce or ti) |
| DE69121457T DE69121457T2 (de) | 1990-05-10 | 1991-05-02 | Supraleitendes Oxid und Verfahren zu seiner Herstellung |
| EP91107135A EP0456116B1 (en) | 1990-05-10 | 1991-05-02 | Oxide superconductor and process for its production |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2151609A JPH0446055A (ja) | 1990-06-12 | 1990-06-12 | 酸化物超電導テープ材料 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0446055A true JPH0446055A (ja) | 1992-02-17 |
Family
ID=15522277
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2151609A Pending JPH0446055A (ja) | 1990-05-10 | 1990-06-12 | 酸化物超電導テープ材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0446055A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015149348A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | 新日鐵住金株式会社 | 酸化物超電導体通電素子及びその製造方法 |
-
1990
- 1990-06-12 JP JP2151609A patent/JPH0446055A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015149348A (ja) * | 2014-02-05 | 2015-08-20 | 新日鐵住金株式会社 | 酸化物超電導体通電素子及びその製造方法 |
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