JPH05282937A - Bi系酸化物超電導々体の製造方法 - Google Patents
Bi系酸化物超電導々体の製造方法Info
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- JPH05282937A JPH05282937A JP4109355A JP10935592A JPH05282937A JP H05282937 A JPH05282937 A JP H05282937A JP 4109355 A JP4109355 A JP 4109355A JP 10935592 A JP10935592 A JP 10935592A JP H05282937 A JPH05282937 A JP H05282937A
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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 超電導特性に優れたBi系酸化物超電導々体
の製造方法を提供する。 【構成】 金属製管内にBi系酸化物超電導体となし得
る原料粉末を充填した複合ビレットに延伸加工を施して
複合線材となし、この複合線材に所定の最終熱処理を施
すBi系酸化物超電導々体の製造方法において、延伸加
工途中に少なくとも1回、前記Bi系酸化物超電導体が
部分溶融する温度TM 以上で、前記部分溶融温度TM よ
り10℃高い温度TH 以下の温度範囲で中間熱処理を施し
て前記原料物質を超電導体に反応させ、最終熱処理を前
記部分溶融温度TM 未満で、前記部分溶融温度TM より
20℃低い温度TL 以上の温度範囲で施す。
の製造方法を提供する。 【構成】 金属製管内にBi系酸化物超電導体となし得
る原料粉末を充填した複合ビレットに延伸加工を施して
複合線材となし、この複合線材に所定の最終熱処理を施
すBi系酸化物超電導々体の製造方法において、延伸加
工途中に少なくとも1回、前記Bi系酸化物超電導体が
部分溶融する温度TM 以上で、前記部分溶融温度TM よ
り10℃高い温度TH 以下の温度範囲で中間熱処理を施し
て前記原料物質を超電導体に反応させ、最終熱処理を前
記部分溶融温度TM 未満で、前記部分溶融温度TM より
20℃低い温度TL 以上の温度範囲で施す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、マグネット又はケーブ
ル用導体、又は電流リード用導体等に好適な超電導特性
に優れたBi系酸化物超電導々体の製造方法に関する。
ル用導体、又は電流リード用導体等に好適な超電導特性
に優れたBi系酸化物超電導々体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、Y−Ba−Cu−O系,Bi−
(Pb)−Sr−Ca−Cu−O系,Tl−Ba−Ca
−Cu−O系等の臨界温度(Tc)が液体窒素温度を超
える酸化物超電導体が見出されケーブルやマグネット用
導体等への応用が期待されている。中でもBi−(P
b)−Sr−Ca−Cu−O系酸化物超電導体は超電導
体となる臨界温度(Tc)が 110Kと高く、又結晶配向
性に富んでいて、臨界電流密度(Jc)が高いので、そ
の実用化研究が活発に進められている。ところで、前述
の酸化物超電導体は脆い為これをケーブル用導体等に成
形するには、加工性のよい金属材料と複合して加工する
方法が主に用いられている。この複合加工法は、例え
ば、酸化物超電導体となし得る原料粉末を金属製管内に
充填して複合ビレットとなし、この複合ビレットを延伸
加工して所望形状の複合線材となし、この複合線材に所
定の最終熱処理を施して前記原料粉末を酸化物超電導体
に反応させる製造方法である。
(Pb)−Sr−Ca−Cu−O系,Tl−Ba−Ca
−Cu−O系等の臨界温度(Tc)が液体窒素温度を超
える酸化物超電導体が見出されケーブルやマグネット用
導体等への応用が期待されている。中でもBi−(P
b)−Sr−Ca−Cu−O系酸化物超電導体は超電導
体となる臨界温度(Tc)が 110Kと高く、又結晶配向
性に富んでいて、臨界電流密度(Jc)が高いので、そ
の実用化研究が活発に進められている。ところで、前述
の酸化物超電導体は脆い為これをケーブル用導体等に成
形するには、加工性のよい金属材料と複合して加工する
方法が主に用いられている。この複合加工法は、例え
ば、酸化物超電導体となし得る原料粉末を金属製管内に
充填して複合ビレットとなし、この複合ビレットを延伸
加工して所望形状の複合線材となし、この複合線材に所
定の最終熱処理を施して前記原料粉末を酸化物超電導体
に反応させる製造方法である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような複合加工法によりBi系酸化物超電導体を製造す
る場合、Bi系酸化物超電導体の原料粉末は酸化物超電
導体への反応速度が遅い為、最終熱処理工程での加熱温
度をBi系酸化物超電導体が部分溶融する温度TM 以上
の高温度に加熱して行っており、その結果、最終熱処理
後の冷却過程で、部分溶融液相が非超電導体相として結
晶粒界に析出して結晶粒界の結合性を低下させ、得られ
る酸化物超電導々体に高い臨界電流密度(Jc)が得ら
れないという問題があった。
ような複合加工法によりBi系酸化物超電導体を製造す
る場合、Bi系酸化物超電導体の原料粉末は酸化物超電
導体への反応速度が遅い為、最終熱処理工程での加熱温
度をBi系酸化物超電導体が部分溶融する温度TM 以上
の高温度に加熱して行っており、その結果、最終熱処理
後の冷却過程で、部分溶融液相が非超電導体相として結
晶粒界に析出して結晶粒界の結合性を低下させ、得られ
る酸化物超電導々体に高い臨界電流密度(Jc)が得ら
れないという問題があった。
【0004】
【課題を解決する為の手段】本発明はこのような状況に
鑑み鋭意研究を行った結果、Bi系酸化物超電導々体を
複合加工法により製造するに際し、延伸加工途中にBi
系酸化物超電導体が部分溶融する温度TM 以上の温度で
中間熱処理を施すと、後に施す延伸加工により非超電導
体相に歪が加わり、原料粉末のBi系酸化物超電導体へ
の反応が促進され、更に最終の熱処理工程では熱処理温
度をBi系酸化物超電導体の部分溶融温度TM 未満の温
度に抑えると結晶粒界に新たに非超電導体相が析出する
のが防止でき、且つ前記中間熱処理工程で生成した非超
電導体相を超電導体相に反応させ得ることを知見し、依
って超電導特性に優れたBi系酸化物超電導々体を効率
よく製造する方法を見出したものである。即ち、本発明
方法は、Bi系酸化物超電導体となし得る原料粉末を金
属製管内に充填して複合ビレットとなし、この複合ビレ
ットに延伸加工を施して所望形状の複合線材となし、次
いでこの複合線材に所定の最終熱処理を施すBi系酸化
物超電導々体の製造方法において、延伸加工途中に少な
くとも1回、前記Bi系酸化物超電導体が部分溶融する
温度TM 以上で、前記部分溶融温度TM より10℃高い温
度TH 以下の温度範囲で中間熱処理を施し、最終熱処理
を前記部分溶融温度TM 未満で、前記部分溶融温度TM
より20℃低い温度TL 以上の温度範囲で施すことを特徴
とするものである。
鑑み鋭意研究を行った結果、Bi系酸化物超電導々体を
複合加工法により製造するに際し、延伸加工途中にBi
系酸化物超電導体が部分溶融する温度TM 以上の温度で
中間熱処理を施すと、後に施す延伸加工により非超電導
体相に歪が加わり、原料粉末のBi系酸化物超電導体へ
の反応が促進され、更に最終の熱処理工程では熱処理温
度をBi系酸化物超電導体の部分溶融温度TM 未満の温
度に抑えると結晶粒界に新たに非超電導体相が析出する
のが防止でき、且つ前記中間熱処理工程で生成した非超
電導体相を超電導体相に反応させ得ることを知見し、依
って超電導特性に優れたBi系酸化物超電導々体を効率
よく製造する方法を見出したものである。即ち、本発明
方法は、Bi系酸化物超電導体となし得る原料粉末を金
属製管内に充填して複合ビレットとなし、この複合ビレ
ットに延伸加工を施して所望形状の複合線材となし、次
いでこの複合線材に所定の最終熱処理を施すBi系酸化
物超電導々体の製造方法において、延伸加工途中に少な
くとも1回、前記Bi系酸化物超電導体が部分溶融する
温度TM 以上で、前記部分溶融温度TM より10℃高い温
度TH 以下の温度範囲で中間熱処理を施し、最終熱処理
を前記部分溶融温度TM 未満で、前記部分溶融温度TM
より20℃低い温度TL 以上の温度範囲で施すことを特徴
とするものである。
【0005】本発明方法において、延伸加工途中で施す
中間熱処理を、Bi系酸化物超電導体が部分溶融する温
度TM 以上で、前記部分溶融温度TM より10℃高い温度
TH以下の温度範囲で施す理由は、前記部分溶融温度T
M 未満では、超電導体への反応速度が遅くなる為であ
り、又中間熱処理温度が部分溶融温度TM より10℃高い
温度TH を超えると非超電導体相の析出量が増大して、
後の最終熱処理で前記非超電導体相を超電導体相に反応
させるのに長時間を要するようになる為である。又最終
熱処理を前記Bi系酸化物超電導体の部分溶融温度TM
未満で、前記部分溶融温度TM より20℃低い温度TL 以
上の温度範囲で施すのは、前記最終熱処理温度が前記部
分溶融温度TM 以上の高温であると結晶粒界に非超電導
体相が析出して、結晶粒界の結合性が弱まり、前記部分
溶融温度TM より20℃低い温度TL 未満では、中間熱処
理で析出した非超電導体相が超電導体相に十分に反応せ
ず、得られるBi系酸化物超電導々体の超電導特性が低
下する為である。前記の最終熱処理における下限温度T
L は部分溶融温度TM より10℃程度低い温度が最終熱処
理所要時間をあまりかけずに高いJcのものが得られ好
ましい。尚、上記の部分溶融温度TM は組成によって異
なるので、用いるBi系酸化物超電導体毎に予め実測し
ておく必要がある。
中間熱処理を、Bi系酸化物超電導体が部分溶融する温
度TM 以上で、前記部分溶融温度TM より10℃高い温度
TH以下の温度範囲で施す理由は、前記部分溶融温度T
M 未満では、超電導体への反応速度が遅くなる為であ
り、又中間熱処理温度が部分溶融温度TM より10℃高い
温度TH を超えると非超電導体相の析出量が増大して、
後の最終熱処理で前記非超電導体相を超電導体相に反応
させるのに長時間を要するようになる為である。又最終
熱処理を前記Bi系酸化物超電導体の部分溶融温度TM
未満で、前記部分溶融温度TM より20℃低い温度TL 以
上の温度範囲で施すのは、前記最終熱処理温度が前記部
分溶融温度TM 以上の高温であると結晶粒界に非超電導
体相が析出して、結晶粒界の結合性が弱まり、前記部分
溶融温度TM より20℃低い温度TL 未満では、中間熱処
理で析出した非超電導体相が超電導体相に十分に反応せ
ず、得られるBi系酸化物超電導々体の超電導特性が低
下する為である。前記の最終熱処理における下限温度T
L は部分溶融温度TM より10℃程度低い温度が最終熱処
理所要時間をあまりかけずに高いJcのものが得られ好
ましい。尚、上記の部分溶融温度TM は組成によって異
なるので、用いるBi系酸化物超電導体毎に予め実測し
ておく必要がある。
【0006】本発明方法において、上記の中間熱処理は
延伸加工途中に何回施してもよいが、中間熱処理のうち
の少なくとも1回は、前述のBi系酸化物超電導体が部
分溶融する温度TM 以上で、前記部分溶融温度TM より
10℃高い温度TH 以下の温度範囲で施す。又複合ビレッ
トに施す延伸加工には、押出し、圧延、プレス圧縮、ス
エージング、引抜き、伸線加工等の通常の延伸加工法が
適用される。中間熱処理後の延伸加工には、プレス圧縮
や圧延等の圧縮がかかる加工法が、結晶を電流の流れ易
いC軸に配向させ易く、又クラック等の欠陥を密着させ
消滅し得るので特に好適である。本発明方法において、
Bi系酸化物超電導体となし得る原料粉末には、Bi系
酸化物超電導体を始め、酸素含有雰囲気中で加熱処理す
ることによりBi系酸化物超電導体に反応する中間体、
例えばBi系酸化物超電導体の構成元素の混合体、又は
共沈混合物、又は構成元素の酸化物又は酸素欠損型複合
酸化物等が用いられる。又前記原料粉末を充填する金属
製管には、任意の金属材料が用いられるが、Ag又はA
g合金が酸素透過性に優れ、得られるBi系酸化物超電
導体の特性が向上して好ましい。
延伸加工途中に何回施してもよいが、中間熱処理のうち
の少なくとも1回は、前述のBi系酸化物超電導体が部
分溶融する温度TM 以上で、前記部分溶融温度TM より
10℃高い温度TH 以下の温度範囲で施す。又複合ビレッ
トに施す延伸加工には、押出し、圧延、プレス圧縮、ス
エージング、引抜き、伸線加工等の通常の延伸加工法が
適用される。中間熱処理後の延伸加工には、プレス圧縮
や圧延等の圧縮がかかる加工法が、結晶を電流の流れ易
いC軸に配向させ易く、又クラック等の欠陥を密着させ
消滅し得るので特に好適である。本発明方法において、
Bi系酸化物超電導体となし得る原料粉末には、Bi系
酸化物超電導体を始め、酸素含有雰囲気中で加熱処理す
ることによりBi系酸化物超電導体に反応する中間体、
例えばBi系酸化物超電導体の構成元素の混合体、又は
共沈混合物、又は構成元素の酸化物又は酸素欠損型複合
酸化物等が用いられる。又前記原料粉末を充填する金属
製管には、任意の金属材料が用いられるが、Ag又はA
g合金が酸素透過性に優れ、得られるBi系酸化物超電
導体の特性が向上して好ましい。
【0007】
【作用】本発明方法では、Bi系酸化物超電導体となし
得る原料粉末を金属製管内に充填して複合ビレットとな
し、この複合ビレットに延伸加工を施して所望形状の複
合線材となし、次いでこの複合線材に所定の最終熱処理
を施すBi系酸化物超電導々体の製造方法において、延
伸加工途中に少なくとも1回、前記Bi系酸化物超電導
体が部分溶融する温度TM 以上で、前記部分溶融温度T
M より10℃高い温度TH 以下の温度範囲で中間熱処理を
施すので、原料粉末のBi系酸化物超電導体への反応が
中間熱処理時になされ、又最終熱処理を前記Bi系酸化
物超電導体の部分溶融温度TM 未満で、前記部分溶融温
度TM より20℃低い温度TL 以上の温度範囲で施すの
で、結晶粒界に新たに非超電導体相を析出させずに、前
記の中間熱処理時に生成した非超電導体相を超電導体相
に速やかに反応させることができる。又前記中間熱処理
後に施す延伸加工により前記非超電導体相に歪が加わ
り、最終熱処理での非超電導体相の超電導体相への反応
が促進される。
得る原料粉末を金属製管内に充填して複合ビレットとな
し、この複合ビレットに延伸加工を施して所望形状の複
合線材となし、次いでこの複合線材に所定の最終熱処理
を施すBi系酸化物超電導々体の製造方法において、延
伸加工途中に少なくとも1回、前記Bi系酸化物超電導
体が部分溶融する温度TM 以上で、前記部分溶融温度T
M より10℃高い温度TH 以下の温度範囲で中間熱処理を
施すので、原料粉末のBi系酸化物超電導体への反応が
中間熱処理時になされ、又最終熱処理を前記Bi系酸化
物超電導体の部分溶融温度TM 未満で、前記部分溶融温
度TM より20℃低い温度TL 以上の温度範囲で施すの
で、結晶粒界に新たに非超電導体相を析出させずに、前
記の中間熱処理時に生成した非超電導体相を超電導体相
に速やかに反応させることができる。又前記中間熱処理
後に施す延伸加工により前記非超電導体相に歪が加わ
り、最終熱処理での非超電導体相の超電導体相への反応
が促進される。
【0008】
【実施例】以下に本発明を実施例により詳細に説明す
る。 実施例1 出発原料にBi:Pb:Sr:Ca:Cuが原子比で1.
95:0.37:2:2.16:3.21となるように前記元素を含む
酸化物を混合した混合粉末を用いた。この混合粉末の部
分溶融温度TM は、大気中1気圧のもとで 835〜838 ℃
であった。次にこの混合粉末を外径20mmφ, 内径16mmφ
のAg製管内に充填し、端部を電子ビーム溶接により真
空封止して複合ビレットとなした。次にこの複合ビレッ
トをスエージング加工して5mmφの線材となし、次いで
この線材を圧延加工して 0.2mmtのテープ状複合線材に
仕上げた。次にこのテープ状複合線材に酸化物超電導体
の部分溶融温度TM 以上の種々の温度で中間熱処理を施
した。次にこの中間熱処理材に一軸プレスにより圧縮加
工を施したのち、種々の温度で最終の熱処理を施して0.
18mm厚さのBi系酸化物超電導々体を製造した。このよ
うにして得られた各々のBi系酸化物超電導々体につい
て、液体窒素温度中(77.3K)零磁場下でJcを測定し
た。結果は中間及び最終の熱処理条件を併記して表1に
示した。
る。 実施例1 出発原料にBi:Pb:Sr:Ca:Cuが原子比で1.
95:0.37:2:2.16:3.21となるように前記元素を含む
酸化物を混合した混合粉末を用いた。この混合粉末の部
分溶融温度TM は、大気中1気圧のもとで 835〜838 ℃
であった。次にこの混合粉末を外径20mmφ, 内径16mmφ
のAg製管内に充填し、端部を電子ビーム溶接により真
空封止して複合ビレットとなした。次にこの複合ビレッ
トをスエージング加工して5mmφの線材となし、次いで
この線材を圧延加工して 0.2mmtのテープ状複合線材に
仕上げた。次にこのテープ状複合線材に酸化物超電導体
の部分溶融温度TM 以上の種々の温度で中間熱処理を施
した。次にこの中間熱処理材に一軸プレスにより圧縮加
工を施したのち、種々の温度で最終の熱処理を施して0.
18mm厚さのBi系酸化物超電導々体を製造した。このよ
うにして得られた各々のBi系酸化物超電導々体につい
て、液体窒素温度中(77.3K)零磁場下でJcを測定し
た。結果は中間及び最終の熱処理条件を併記して表1に
示した。
【0009】
【表1】
【0010】表1より明らかなように、本発明方法品
(No1〜3)は、いずれもJcが高い値のものであっ
た。又X線回折法により分析したところ、中間熱処理後
は非超電導体相が若干検出されたが、最終熱処理後は全
体が超電導体相に反応していた。これに対し、比較例品
のNo4及びNo5は最終熱処理温度が酸化物超電導体の部
分溶融温度を超えた為結晶粒界に非超電導体相が析出し
て結晶粒界の結合性が低下し、又No6は中間及び最終の
熱処理温度がともに部分溶融温度未満だった為超電導体
相への反応が十分になされず、いずれもJcが低い値の
ものとなった。以上Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O
系超電導体について説明したが、本発明方法はBi−S
r−Ca−Cu−O系等の他のBi系酸化物超電導体に
適用しても同様の効果が得られるものである。
(No1〜3)は、いずれもJcが高い値のものであっ
た。又X線回折法により分析したところ、中間熱処理後
は非超電導体相が若干検出されたが、最終熱処理後は全
体が超電導体相に反応していた。これに対し、比較例品
のNo4及びNo5は最終熱処理温度が酸化物超電導体の部
分溶融温度を超えた為結晶粒界に非超電導体相が析出し
て結晶粒界の結合性が低下し、又No6は中間及び最終の
熱処理温度がともに部分溶融温度未満だった為超電導体
相への反応が十分になされず、いずれもJcが低い値の
ものとなった。以上Bi−Pb−Sr−Ca−Cu−O
系超電導体について説明したが、本発明方法はBi−S
r−Ca−Cu−O系等の他のBi系酸化物超電導体に
適用しても同様の効果が得られるものである。
【0011】
【効果】以上述べたように、本発明方法によれば、超電
導特性に優れたBi系酸化物超電導々体を効率よく製造
することができ、工業上顕著な効果を奏する。
導特性に優れたBi系酸化物超電導々体を効率よく製造
することができ、工業上顕著な効果を奏する。
Claims (1)
- 【請求項1】 Bi系酸化物超電導体となし得る原料粉
末を金属製管内に充填して複合ビレットとなし、この複
合ビレットに延伸加工を施して所望形状の複合線材とな
し、次いでこの複合線材に所定の最終熱処理を施すBi
系酸化物超電導々体の製造方法において、延伸加工途中
に少なくとも1回、前記Bi系酸化物超電導体が部分溶
融する温度TM 以上で、前記部分溶融温度TM より10℃
高い温度TH 以下の温度範囲で中間熱処理を施し、最終
熱処理を前記部分溶融温度TM未満で、前記部分溶融温
度TM より20℃低い温度TL 以上の温度範囲で施すこと
を特徴とするBi系酸化物超電導々体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109355A JPH05282937A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Bi系酸化物超電導々体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4109355A JPH05282937A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Bi系酸化物超電導々体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05282937A true JPH05282937A (ja) | 1993-10-29 |
Family
ID=14508129
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4109355A Pending JPH05282937A (ja) | 1992-04-02 | 1992-04-02 | Bi系酸化物超電導々体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05282937A (ja) |
-
1992
- 1992-04-02 JP JP4109355A patent/JPH05282937A/ja active Pending
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