JPH05294711A - 高臨界電流密度を有する酸化物超電導体及びその製造方法 - Google Patents
高臨界電流密度を有する酸化物超電導体及びその製造方法Info
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- JPH05294711A JPH05294711A JP3253089A JP25308991A JPH05294711A JP H05294711 A JPH05294711 A JP H05294711A JP 3253089 A JP3253089 A JP 3253089A JP 25308991 A JP25308991 A JP 25308991A JP H05294711 A JPH05294711 A JP H05294711A
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- 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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- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ピン止めサイトを有し且つ粒界の弱結合を排
除した超電導材料で、しかも熱的に安定な酸化物超電導
体及びその製造方法を提供する。 【構成】 超電導相であるLn1+a-b Cab Ba2 Cu
4 O8 (但しLnはYまたはランタン系列元素,0 ≦a
≦0.2 ,0 ≦b≦0.3 )の結晶中に、非超電導相である
Ln2 BaCuO5 結晶が微細に分散させる。特にAg
を30重量%以下含有することが望ましい。また上記酸
化物超電導体の製造方法としては、超電導体製造用原料
を溶解後急冷することにより、非超電導相であるLn2
BaCuO5 をLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 或は
Ln1+a-b Cab Ba2 Cu3 O8 相中に析出分散せし
めこれを粉砕し、必要によりCuまたはCu酸化物を加
えてLn1+a-b Cab Ba2Cu4 O8 相に対応する組
成に調整した後混合しO2-HIP装置中で方向凝固によ
り結晶を成長させればよい。
除した超電導材料で、しかも熱的に安定な酸化物超電導
体及びその製造方法を提供する。 【構成】 超電導相であるLn1+a-b Cab Ba2 Cu
4 O8 (但しLnはYまたはランタン系列元素,0 ≦a
≦0.2 ,0 ≦b≦0.3 )の結晶中に、非超電導相である
Ln2 BaCuO5 結晶が微細に分散させる。特にAg
を30重量%以下含有することが望ましい。また上記酸
化物超電導体の製造方法としては、超電導体製造用原料
を溶解後急冷することにより、非超電導相であるLn2
BaCuO5 をLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 或は
Ln1+a-b Cab Ba2 Cu3 O8 相中に析出分散せし
めこれを粉砕し、必要によりCuまたはCu酸化物を加
えてLn1+a-b Cab Ba2Cu4 O8 相に対応する組
成に調整した後混合しO2-HIP装置中で方向凝固によ
り結晶を成長させればよい。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は酸化物超電導体をバルク
や線材にして利用する各種機器例えば超電導マグネッ
ト,超電導磁気ベアリング,超電導磁気シールド材等に
用いる高臨界電流密度を有する酸化物超電導体及びその
製造方法に関するものである。
や線材にして利用する各種機器例えば超電導マグネッ
ト,超電導磁気ベアリング,超電導磁気シールド材等に
用いる高臨界電流密度を有する酸化物超電導体及びその
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】酸化物超電導体に要求される実用上の特
性の一つとして高臨界電流密度がある。高臨界電流密度
の実現には超電導相中に非超電導相を微細且つ均一に
導入する技術(ピン止めサイトの導入)及び超電導粒
子間の弱結合を排除することが不可欠である。
性の一つとして高臨界電流密度がある。高臨界電流密度
の実現には超電導相中に非超電導相を微細且つ均一に
導入する技術(ピン止めサイトの導入)及び超電導粒
子間の弱結合を排除することが不可欠である。
【0003】上記ピン止めサイトを導入する方法及び
弱結合を排除する方法としては、両者を一度に解決で
きる溶融急冷法(例えばQMG法やMPMG法)が知ら
れている。これはYBa2 Cu3 Ox (以下Y123と
いう)に関する技術であって、Y123の仕込み原料を
常圧で溶融した後急冷することによって非超電導相であ
るY2 BaCuO5 (以下Y211という)相を微細に
しかも均質にY123前駆体中に分散させ、その後弱結
合の排除を目的として結晶成長プロセスに供し、上記Y
211相をピン止めサイトとして機能させるというもの
である。但し、この技術はY123結晶に対して有効な
技術であって、該Y123相はその超電導特性が酸素含
有量xに大きく依存するものであり、例えば400℃以
上に加熱すると酸素解離を起こしてTc=90K級の超
電導体であるx=6.9以上の酸素含有量からTc=6
0K級のx=6.5となり、さらには非超電導相のx=
6.3以下へと連続的に変化するという熱的不安定性が
指摘されている。
弱結合を排除する方法としては、両者を一度に解決で
きる溶融急冷法(例えばQMG法やMPMG法)が知ら
れている。これはYBa2 Cu3 Ox (以下Y123と
いう)に関する技術であって、Y123の仕込み原料を
常圧で溶融した後急冷することによって非超電導相であ
るY2 BaCuO5 (以下Y211という)相を微細に
しかも均質にY123前駆体中に分散させ、その後弱結
合の排除を目的として結晶成長プロセスに供し、上記Y
211相をピン止めサイトとして機能させるというもの
である。但し、この技術はY123結晶に対して有効な
技術であって、該Y123相はその超電導特性が酸素含
有量xに大きく依存するものであり、例えば400℃以
上に加熱すると酸素解離を起こしてTc=90K級の超
電導体であるx=6.9以上の酸素含有量からTc=6
0K級のx=6.5となり、さらには非超電導相のx=
6.3以下へと連続的に変化するという熱的不安定性が
指摘されている。
【0004】これに対してYBa2 Cu4 Ox (以下Y
124という)は上記Y123の3相構造ペロブスカイ
ト結晶におけるCuO鎖が2重となった結晶構造を有し
ており、熱的安定性においてY123よりも優れてい
る。またYサイトの一部をCaにより置換すればY12
3なみのTc=90Kと、Y124なみの熱的安定性の
両立も可能である。さらにY124を短時間酸素解離温
度中におくことで、酸素欠損を導入したり、或は中間相
であるY123.5 またはY123とCuOとに分解させ
てピン止めサイトを形成する試みも報告されている。
124という)は上記Y123の3相構造ペロブスカイ
ト結晶におけるCuO鎖が2重となった結晶構造を有し
ており、熱的安定性においてY123よりも優れてい
る。またYサイトの一部をCaにより置換すればY12
3なみのTc=90Kと、Y124なみの熱的安定性の
両立も可能である。さらにY124を短時間酸素解離温
度中におくことで、酸素欠損を導入したり、或は中間相
であるY123.5 またはY123とCuOとに分解させ
てピン止めサイトを形成する試みも報告されている。
【0005】但し上述した従来技術はY(Ca)124
系にピン止めサイトを導入しようとするものであって、
上記ピン止めサイトを持ちつつさらに粒子間の弱結合を
有効に排除し得る方法についての提案はない。
系にピン止めサイトを導入しようとするものであって、
上記ピン止めサイトを持ちつつさらに粒子間の弱結合を
有効に排除し得る方法についての提案はない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、ピン止めサイトを有し且
つ粒界の弱結合を排除した超電導材料で、しかも熱的に
安定な酸化物超電導体及びその製造方法を提供しようと
するものである。
目してなされたものであって、ピン止めサイトを有し且
つ粒界の弱結合を排除した超電導材料で、しかも熱的に
安定な酸化物超電導体及びその製造方法を提供しようと
するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の酸化物超電導体とは、超電導相であるLn1+a-bC
ab Ba2 Cu4 O8 (但しLnはYまたはランタン系
列元素,0 ≦a≦0.2,0 ≦b≦0.3 )の結晶中に、非
超電導相であるLn2 BaCuO5 結晶が微細に分散し
ていることを要旨とするものであり、特にAgを30重
量%以下含有することが望ましい。
明の酸化物超電導体とは、超電導相であるLn1+a-bC
ab Ba2 Cu4 O8 (但しLnはYまたはランタン系
列元素,0 ≦a≦0.2,0 ≦b≦0.3 )の結晶中に、非
超電導相であるLn2 BaCuO5 結晶が微細に分散し
ていることを要旨とするものであり、特にAgを30重
量%以下含有することが望ましい。
【0008】また上記酸化物超電導体の製造方法として
は、超電導体製造用原料を溶解後急冷することにより、
非超電導相であるLn2 BaCuO5 をLn1+a-b Ca
b Ba2 Cu4 O8 或はLn1+a-b Cab Ba2 Cu3
O8 相中に析出分散せしめこれを粉砕し、必要によりC
uまたはCu酸化物を加えてLn1+a-b Cab Ba2C
u4 O8 相に対応する組成に調整した後混合しO2-HI
P装置中で方向凝固により結晶を成長させればよい。
は、超電導体製造用原料を溶解後急冷することにより、
非超電導相であるLn2 BaCuO5 をLn1+a-b Ca
b Ba2 Cu4 O8 或はLn1+a-b Cab Ba2 Cu3
O8 相中に析出分散せしめこれを粉砕し、必要によりC
uまたはCu酸化物を加えてLn1+a-b Cab Ba2C
u4 O8 相に対応する組成に調整した後混合しO2-HI
P装置中で方向凝固により結晶を成長させればよい。
【0009】
【作用】本発明の方法によれば常圧中或はO2-HIP装
置中における急冷により、ピン止めサイトとなりうる析
出相を形成し、且つO2-HIP装置を用いY124安定
領域において徐冷して方向凝固を行うことにより粒子間
の弱結合排除がなされた結晶粒が育成できる。
置中における急冷により、ピン止めサイトとなりうる析
出相を形成し、且つO2-HIP装置を用いY124安定
領域において徐冷して方向凝固を行うことにより粒子間
の弱結合排除がなされた結晶粒が育成できる。
【0010】本発明の酸化物超電導体はLnを20%を
上限として過剰に添加してもよく、これによりピン止め
サイトとして機能するLn2 BaCuO5 の分散析出を
促すことができる。また30%を上限としてLnをCu
により置換してもよく、これにより超電導遷移温度を上
昇させることができる。さらに銀を30%以下の範囲で
添加することにより結晶内でのクラック進展の防止やピ
ン止めサイトとしての機能が期待でき機械的強度にも優
れた材料が得られる。
上限として過剰に添加してもよく、これによりピン止め
サイトとして機能するLn2 BaCuO5 の分散析出を
促すことができる。また30%を上限としてLnをCu
により置換してもよく、これにより超電導遷移温度を上
昇させることができる。さらに銀を30%以下の範囲で
添加することにより結晶内でのクラック進展の防止やピ
ン止めサイトとしての機能が期待でき機械的強度にも優
れた材料が得られる。
【0011】本発明に係る酸化物超電導体を製造するに
あたっては、超電導体製造用原料を溶解後急冷すること
により非超電導相であるLn2 BaCuO5 を超電導相
であるLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 相中に析出分
散せしめて前駆体とし、これを粉砕して混合した後O2-
HIP装置中で方向凝固により結晶を成長させればよ
く、また超電導体製造用原料を溶解後急冷することによ
り非超電導相であるLn2 BaCuO5 を超電導相であ
るLn1+a-b Cab Ba2 Cu3 O8 相中に析出分散せ
しめて前駆体とし、これを粉砕しCuまたはCu酸化物
を加えてLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 相に対応す
る組成に調整した後O2-HIP装置中で方向凝固により
結晶を成長させてもよい。さらに上記前駆体粉砕した粉
末にPt粉末を1重量%程度添加すると臨界電流密度の
上昇させることができる。
あたっては、超電導体製造用原料を溶解後急冷すること
により非超電導相であるLn2 BaCuO5 を超電導相
であるLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 相中に析出分
散せしめて前駆体とし、これを粉砕して混合した後O2-
HIP装置中で方向凝固により結晶を成長させればよ
く、また超電導体製造用原料を溶解後急冷することによ
り非超電導相であるLn2 BaCuO5 を超電導相であ
るLn1+a-b Cab Ba2 Cu3 O8 相中に析出分散せ
しめて前駆体とし、これを粉砕しCuまたはCu酸化物
を加えてLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 相に対応す
る組成に調整した後O2-HIP装置中で方向凝固により
結晶を成長させてもよい。さらに上記前駆体粉砕した粉
末にPt粉末を1重量%程度添加すると臨界電流密度の
上昇させることができる。
【0012】こうして製造された酸化物超電導体は高臨
界電流密度を有すると共に、大気中で800℃までの加
熱に耐え得る熱安定性を示すものである。さらに大気中
室温にて保存する場合の安定性も向上することから、材
料劣化による超電導特性の劣化もY123に比して少な
い。
界電流密度を有すると共に、大気中で800℃までの加
熱に耐え得る熱安定性を示すものである。さらに大気中
室温にて保存する場合の安定性も向上することから、材
料劣化による超電導特性の劣化もY123に比して少な
い。
【0013】
【実施例】原料としてY2 O3 ,BaCO3 ,CaCO
3 ,CuOを用い、Y1+a-b Cab Ba2 Cu3 (a=
0.1 、b=0, 0.1)として仕込んだ混合物を大気中にて
500℃で1時間保持した後、1400℃まで加熱しC
u板上で急冷してY(Ca)123QMG前駆体を得
た。これを1100℃で0.5時間再熱処理してY21
1が分散析出した前駆体を得た。
3 ,CuOを用い、Y1+a-b Cab Ba2 Cu3 (a=
0.1 、b=0, 0.1)として仕込んだ混合物を大気中にて
500℃で1時間保持した後、1400℃まで加熱しC
u板上で急冷してY(Ca)123QMG前駆体を得
た。これを1100℃で0.5時間再熱処理してY21
1が分散析出した前駆体を得た。
【0014】該前駆体に全体仕込み組成がY1+a-b Ca
b Ba2 Cu4 (a=0.1 、b=0,0.1)の2種となる
ように各々CuO粉末を混合しペレット化(直径2c
m,高さ5mm)した。同様にして上記前駆体にAgを
5重量%添加してa=0.1 、b=0, 0.1の2種となる様
ペレット化した。
b Ba2 Cu4 (a=0.1 、b=0,0.1)の2種となる
ように各々CuO粉末を混合しペレット化(直径2c
m,高さ5mm)した。同様にして上記前駆体にAgを
5重量%添加してa=0.1 、b=0, 0.1の2種となる様
ペレット化した。
【0015】得られたペレットをO2-HIP装置により
O2 分圧300bar(全圧1500bar)で105
0℃に加熱し6時間かけて850℃まで徐冷(約30℃
/h)した。これをさらに300℃まで炉冷(約200
℃/h)した後、大気圧に戻し試験片を得た。b=0 ,
Ag添加量5%の場合の試験片について測定したX線回
折パターンを図1に示す。該試験片の主相がY124で
あり、Y211とAgを他相として含んでいることがわ
かる。
O2 分圧300bar(全圧1500bar)で105
0℃に加熱し6時間かけて850℃まで徐冷(約30℃
/h)した。これをさらに300℃まで炉冷(約200
℃/h)した後、大気圧に戻し試験片を得た。b=0 ,
Ag添加量5%の場合の試験片について測定したX線回
折パターンを図1に示す。該試験片の主相がY124で
あり、Y211とAgを他相として含んでいることがわ
かる。
【0016】前記4種の試験片を粉末化してVSMによ
り±4.0TでのM−H曲線を測定し、これからH=
2.0TのもとでのΔMを求めた。4.2KにおけるΔ
M4.2で規格化した結果を図2に示す。尚比較のために
Bi2212単結晶を併記した。
り±4.0TでのM−H曲線を測定し、これからH=
2.0TのもとでのΔMを求めた。4.2KにおけるΔ
M4.2で規格化した結果を図2に示す。尚比較のために
Bi2212単結晶を併記した。
【0017】この結果から本発明によるY124QMG
材は温度の上昇に対して磁束の移動を有効に抑制するピ
ン止めサイトを内在していることがわかる。
材は温度の上昇に対して磁束の移動を有効に抑制するピ
ン止めサイトを内在していることがわかる。
【0018】また同一の前記試験片(b=0 ,Ag;5
%)を用いて、大気中にて750℃まで加熱し3時間保
持した後に室温で急冷(400℃/min)するという
熱処理の前後で測定したM−T曲線を図3に示す。図3
(A)が熱処理前,(B)が熱処理後であり、該M−T
曲線により磁化の温度依存性を示す。この結果この材料
の主相が、800℃まで熱的に安定(大気中)なYBa
2 Cu4 O8 相であることが確認でき、熱処理前後でも
Tconset =80Kは変化していないことがわかる。尚
同様にして測定したTconset を上記4つのサンプルに
ついて表1に示す。
%)を用いて、大気中にて750℃まで加熱し3時間保
持した後に室温で急冷(400℃/min)するという
熱処理の前後で測定したM−T曲線を図3に示す。図3
(A)が熱処理前,(B)が熱処理後であり、該M−T
曲線により磁化の温度依存性を示す。この結果この材料
の主相が、800℃まで熱的に安定(大気中)なYBa
2 Cu4 O8 相であることが確認でき、熱処理前後でも
Tconset =80Kは変化していないことがわかる。尚
同様にして測定したTconset を上記4つのサンプルに
ついて表1に示す。
【0019】
【表1】
【0020】図4は本発明によるY124QMG材(A
g;5%)の熱重量変化を示すグラフであり、800℃
までの加熱に対して安定であることがわかる。
g;5%)の熱重量変化を示すグラフであり、800℃
までの加熱に対して安定であることがわかる。
【0021】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、ピン止めサイトを有し粒子間の弱結合を排除した超
電導材料で、しかも熱的に安定な酸化物超電導体及びそ
の製造方法が提供できることとなった。
で、ピン止めサイトを有し粒子間の弱結合を排除した超
電導材料で、しかも熱的に安定な酸化物超電導体及びそ
の製造方法が提供できることとなった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る酸化物超電導体のX線回折パター
ンを示すグラフである。
ンを示すグラフである。
【図2】本発明例と比較例の4.2Kで規格化したΔM
の温度変化(2T)を示すグラフである。
の温度変化(2T)を示すグラフである。
【図3】本発明に係る酸化物超電導体の熱処理による磁
化の温度依存性を示すグラフであって、(A)は熱処理
前、(B)は熱処理後である。
化の温度依存性を示すグラフであって、(A)は熱処理
前、(B)は熱処理後である。
【図4】本発明に係る酸化物超電導体の熱重量変化を示
すグラフである。
すグラフである。
Claims (4)
- 【請求項1】 超電導相であるLn1+a-b Cab Ba2
Cu4 O8 (但しLnはYまたはランタン系列元素,0
≦a≦0.2 ,0 ≦b≦0.3 )の結晶中に、非超電導相で
あるLn2 BaCuO5 結晶が微細に分散していること
を特徴とする高臨界電流密度を有する酸化物超電導体。 - 【請求項2】 Agを30重量%以下含有してなる請求
項1記載の高臨界電流密度を有する酸化物超電導体。 - 【請求項3】 超電導体製造用原料を溶解後急冷するこ
とにより、非超電導相であるLn2 BaCuO5 を超電
導相であるLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 相中に析
出分散せしめ、これを粉砕して混合した後O2-HIP装
置中で方向凝固により結晶を成長させることを特徴とす
る高臨界電流密度を有する酸化物超電導体の製造方法。 - 【請求項4】 超電導体製造用原料を溶解後急冷するこ
とにより、非超電導相であるLn2 BaCuO5 を超電
導相であるLn1+a-b Cab Ba2 Cu3 O8 相中に析
出分散せしめ、これを粉砕しCuまたはCu酸化物を加
えてLn1+a-b Cab Ba2 Cu4 O8 相に対応する組
成に調整した後O2-HIP装置中で方向凝固により結晶
を成長させることを特徴とする高臨界電流密度を有する
酸化物超電導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253089A JPH05294711A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 高臨界電流密度を有する酸化物超電導体及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3253089A JPH05294711A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 高臨界電流密度を有する酸化物超電導体及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05294711A true JPH05294711A (ja) | 1993-11-09 |
Family
ID=17246340
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3253089A Withdrawn JPH05294711A (ja) | 1991-09-03 | 1991-09-03 | 高臨界電流密度を有する酸化物超電導体及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05294711A (ja) |
-
1991
- 1991-09-03 JP JP3253089A patent/JPH05294711A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19981203 |