JPH05174647A - 化合物超電導線の製造方法 - Google Patents

化合物超電導線の製造方法

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JPH05174647A
JPH05174647A JP3344734A JP34473491A JPH05174647A JP H05174647 A JPH05174647 A JP H05174647A JP 3344734 A JP3344734 A JP 3344734A JP 34473491 A JP34473491 A JP 34473491A JP H05174647 A JPH05174647 A JP H05174647A
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JP
Japan
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alloy
wire
superconducting
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bronze
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JP3344734A
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English (en)
Inventor
Daisuke Miura
大介 三浦
Yasuzo Tanaka
靖三 田中
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting 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】 【目的】超電導フィラメント間の超電導電流による結合
を招くことなく、超電導フィラメント径をサブミクロン
化し、交流損失が低減された化合物超電導線を製造す
る。 【構成】ブロンズ法によりA15型化合物超電導線を製
造する方法において、A15型化合物の構成元素を含ま
ない高抵抗のCu合金、磁性元素を含むCu合金からな
るマトリックス2中にNb又はNb合金からなる芯材1
を複数本埋め込み、更に前記マトリックスの周囲にブロ
ンズ3,5を配置した後、これらを伸線加工する工程を
具備する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は化合物超電導線の製造方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】化合物超電導線としては、Nb3 Sn、
Nb3 Al、Nb3 Ga等のA15型化合物超電導線が
知られている。
【0003】従来、前記A15型化合物超電導線は、以
下に説明するブロンズ法により製造される。まず、1本
或いは複数本のNb又はNb合金からなる芯材を、A1
5型化合物の一方の構成元素であるSn、Al、Ga等
を含むブロンズからなるマトリックス中に埋め込む。つ
づいて、これらを伸線して複合材を形成し、更に前記複
合材をブロンズからなる管内に複数本配置し再び伸線し
て線材化することにより、前記芯材の径を通常数ミクロ
ン程度にまで縮径する。この際、前記ブロンズが加工硬
化し易いため熱間押出し等の熱間加工を施してから中間
熱処理を施しながら伸線加工を行なう。その後、得られ
た線材に熱処理を施すことによって前記芯材とブロンズ
との界面にNb3 Sn、Nb3 Al、Nb3 Ga等のA
15型化合物層を生成することにより、該芯材を超電導
フィラメントとするA15型化合物超電導線を製造す
る。
【0004】ところで、パルスや交流応用のA15型化
合物超電導線では、交流損失を低減させるために超電導
フィラメント径をサブミクロン化することが重要な課題
となっている。
【0005】しかしながら、前記従来のブロンズ法によ
るA15型化合物超電導線の製造方法では、熱間加工時
及び伸線加工途中の焼鈍時に前記芯材とブロンズとの界
面にNbSn化合物、NbAl化合物、NbGa化合物
などの難加工性化合物が生成される。かかる難加工性化
合物は、伸線加工性を著しく悪化させる。このため、前
記芯材の径が1μm以下となるまで伸線加工すると、該
芯材が断線したり或いは線材自体の断線にまで至る。こ
のようなことから、超電導フィラメントの径をサブミク
ロン程度にすることは困難であった。
【0006】なお、超電導フィラメント径のサブミクロ
ン化を可能とするために、ブロンズ中のSn濃度を減少
させて芯材とブロンズとの界面における反応性を低下さ
せることにより焼鈍時における難加工性化合物の生成反
応を抑制する対策が試みられているが、十分な効果は得
られていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決するためになされたもので、超電導フィラメン
ト径のサブミクロン化を可能とした化合物超電導線の製
造方法を提供しようとするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、ブロンズ法に
よりA15型化合物超電導線を製造する方法において、
A15型化合物の構成元素を含まない高抵抗のCu合
金、或いは磁性元素を含むCu合金からなるマトリック
ス中にNb又はNb合金からなる芯材を複数本埋め込
み、更に前記マトリックスの周囲にブロンズを配置した
後、これらを伸線加工する工程を具備することを特徴と
する化合物超電導線の製造方法である。
【0009】前記高抵抗のCu合金としては、例えばC
u−Si合金、Cu−Ag合金、Cu−Ni合金、Cu
−Pd合金、Cu−Zn合金などを挙げることができ、
A15生成反応後の残存ブロンズよりも高抵抗であるこ
とが必要である。また、前記磁性元素としては、例えば
Fe、Mnなどを挙げることができる。
【0010】前記ブロンズとしては、Cu−Sn合金、
Cu−Al合金、Cu−Ga合金が挙げられる。
【0011】
【作用】本発明によれば、高抵抗のCu合金、或いは磁
性元素を含むCu合金からなるマトリックス中にNb又
はNb合金からなる芯材を複数本埋め込み、更に前記マ
トリックスの周囲にブロンズを配置する。これにより、
前記芯材と前記ブロンズとの直接接触が回避されるため
熱間加工時及び伸線途中の焼鈍時における難加工性化合
物の生成反応が抑制される。その結果、前記難加工性化
合物による断線等を生じることなく、前記芯材の径がサ
ブミクロン程度になるまで該芯材を健全な表面性状で縮
径することができる。また、前記マトリックス材料とし
て高抵抗のCu合金或いは磁性元素を含むCu合金を用
いることによって、得られる化合物超電導線において近
接効果を抑制できるため超電導フィラメント間が超電導
電流で結合されるのを防止できる。
【0012】こうして芯材の径がサブミクロン程度にな
るまで縮径された線材に熱処理を施すことにより、前記
ブロンズ中のSn等が前記マトリックスを通して拡散し
て前記芯材の界面にNb3 Sn等のA15型化合物が生
成される。従って、超電導フィラメント径をサブミクロ
ン化でき、しかもこれら超電導フィラメント間が超電導
電流で結合されるのを防止できるため、交流損失が低減
されたA15型化合物超電導線を製造できる。
【0013】なお、前記マトリックスの配置によってブ
ロンズ比が低下するが、前記芯材の径がサブミクロンレ
ベルであるため従来法と同様な熱処理でもA15型化合
物を十分に生成できる。
【0014】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【0015】実施例1 まず、図1(a)に示すように直径2.5mmのNb−
0.7重量%Ti合金からなる芯材1を55本埋め込ん
だ直径37.5mmのCu−2.5重量%Si合金棒
(マトリックス)2を、外径45.3mmφ、内径38
mmφのCu−14.3重量%Sn合金からなる管3内
に挿入する。つづいて、これらを700℃で熱間押出し
た後、伸線加工を施す。これにより、図1(b)に示す
ように対辺距離が2mmの六角状の複合材4を形成し
た。
【0016】次いで、図2(a)に示すように前記複合
材4を260本まとめて外径45.3mmφ、内径36
mmφのCu−14.3重量%Sn合金からなる管5内
に挿入する。つづいて、これらを600℃で熱間押出し
た後、伸線加工を施す。これにより、図2(b)に示す
ような線材6を形成した。この際、伸線加工率を変える
ことにより線径の異なる4種の線材6を形成した。これ
ら4種の線材6の線径及びその線径より算出される芯材
径を下記表1に示す。また、これら線材6の材料構成比
(Cu−Sn合金:Cu−Si合金:Nb−Ti合金)
は5.3:3.2:1となる。
【0017】比較例1 実施例1と同様な材料及び配置状態の芯材が埋め込まれ
た直径37.5mmのCu−14.3重量%Sn合金
(ブロンズ)棒を、外径45.3mmφ、内径38mm
φのCu−14.3重量%Sn合金からなる管内に挿入
する。その後、実施例1と同様に行なって熱間押出及び
伸線加工を施すことにより、線径が0.6mm、及び
0.4mmの2種の線材を形成した。これら2種の線材
の芯材径を前記線径と共に下記表1に示す。また、これ
ら線材の材料構成比(Cu−Sn合金:Nb−Ti合
金)は8.5:1となる。なお、前記伸線加工では、線
径が0.4mmとなった時から断線が多発してそれ以降
の伸線が不可能となった。
【0018】得られた実施例1及び比較例1の各線材に
ついて、Cu合金部分を硝酸でエッチングして芯材を露
出させ、この芯材の表面性状を走査型電子顕微鏡(SE
M)により観察した。その結果を下記表1に併記する。
【0019】
【表1】 表1から明らかなように実施例1の製造方法では、芯材
径が0.37μmとなるまで縮径してもNb3 Sn等の
難加工性化合物を生成することなく、良好な表面性状で
線材を伸線できることがわかる。これは、前記芯材とブ
ロンズ(Cu−Sn合金)との間にCu−Si合金が配
置されているため該芯材とブロンズとの直接接触が回避
され、しかも伸線加工における焼鈍処理温度,時間では
ブロンズ中のSnが前記Cu−Si合金に殆ど拡散しな
いことによるものである。
【0020】これに対し、比較例1の製造方法では、前
記芯材とブロンズとが直接接触しているため熱間押出時
及び伸線加工途中の焼鈍時においてNb3 Snが生成さ
れ、その結果、前記芯材の径が1μm以下となった時の
伸線加工性が著しく悪化して芯材の断線を生じているこ
とがわかる。
【0021】また、実施例1及び比較例1の各線材をそ
れぞれ温度650℃、24時間の条件下で熱処理を施す
ことにより、Cu−14.3重量%Sn合金中のSnを
前記芯材に拡散反応させてNb3 Sn層が形成された化
合物超電導線を製造した。得られた化合物超電導線につ
いて、Jc測定及び磁化測定を行ない、これら測定値か
ら下記式(1)を用いて有効フィラメント径を算出し
た。その結果を図3に併記する。
【0022】 Ph=(8/3π)・λ・Jc・deff・Bm …(1) (ただし、式(1)中のPhは交流損失のうちのヒステ
リシス損失、λ・Jcは線材断面積当りの臨界電流密
度、deffは有効フィラメント径、Bmは外部磁化の
振幅をそれぞれ示す)図3から明らかなように実施例1
の化合物超電導線は、有効フィラメント径が熱処理前の
芯材径に比例して減少していることがわかる。これは、
前記芯材が埋め込まれるマトリックス材料としてブロン
ズ(Cu−14.3重量%Sn合金の比抵抗:1.1×
10-7Ωm:4.2K)と同程度に高抵抗のCu−2.
5重量%Si合金(比抵抗:1.7×10-7Ωm:4.
2K)を用いているため、超電導フィラメント径をサブ
ミクロン化した場合においても超電導フィラメント間の
超電導電流による結合が防止されていることによるもの
である。
【0023】これに対し、比較例1の化合物超電導線で
は、超電導フィラメント径を0.98μmにサブミクロ
ン化した場合、Nb3 Sn生成後はブロンズマトリック
ス中のSn濃度が減少して低抵抗となり、超電導フィラ
メント間が超電導電流で結合されるため有効フィラメン
ト径が熱処理前の芯材径より大幅に大きくなることがわ
かる。
【0024】なお、上記実施例では、前記芯材が埋め込
まれるマトリックス材料としてブロンズより高抵抗のC
u合金を用いた場合について説明したが、同マトリック
ス材料として、Cu−Mn合金等の磁性元素を含むCu
合金を用いた場合についても同様な結果が得られた。
【0025】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば超電
導フィラメント間の超電導電流による結合を招くことな
く、超電導フィラメント径をサブミクロン化することが
でき、ひいては交流損失が低減された化合物超電導線を
製造し得る方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の化合物超電導線の製造工程を示す説
明図。
【図2】実施例1の化合物超電導線の製造工程を示す説
明図。
【図3】実施例1及び比較例1の化合物超電導線におけ
る熱処理前の芯材径に対する有効フィラメント径の変化
を示す特性図。
【符号の説明】
1…芯材、2…Cu−Si合金棒(マトリックス)、3
…Cu−Sn合金管、4…複合材、5…Cu−Sn合金
管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ブロンズ法によりA15型化合物超電導
    線を製造する方法において、A15型化合物の構成元素
    を含まない高抵抗のCu合金、或いは磁性元素を含むC
    u合金からなるマトリックス中にNb又はNb合金から
    なる芯材を複数本埋め込み、更に前記マトリックスの周
    囲にブロンズを配置した後、これらを伸線加工する工程
    を具備することを特徴とする化合物超電導線の製造方
    法。
JP3344734A 1991-12-26 1991-12-26 化合物超電導線の製造方法 Pending JPH05174647A (ja)

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