JPH0619930B2 - ニオブ・チタン極細多芯超電導線 - Google Patents

ニオブ・チタン極細多芯超電導線

Info

Publication number
JPH0619930B2
JPH0619930B2 JP60250247A JP25024785A JPH0619930B2 JP H0619930 B2 JPH0619930 B2 JP H0619930B2 JP 60250247 A JP60250247 A JP 60250247A JP 25024785 A JP25024785 A JP 25024785A JP H0619930 B2 JPH0619930 B2 JP H0619930B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nbti
wire
niobium
current density
critical current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP60250247A
Other languages
English (en)
Other versions
JPS62110207A (ja
Inventor
利只 大西
裕 立石
正之 永田
広見 武井
一也 大松
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Agency of Industrial Science and Technology
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agency of Industrial Science and Technology, Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Agency of Industrial Science and Technology
Priority to JP60250247A priority Critical patent/JPH0619930B2/ja
Publication of JPS62110207A publication Critical patent/JPS62110207A/ja
Publication of JPH0619930B2 publication Critical patent/JPH0619930B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、ニオブ・チタン極細多芯超電導線に関する
もので、特に、常電導金属のマトリクス中にニオブ・チ
タン合金フィラメントが埋め込まれた構造のニオブ・チ
タン極細芯超電導線に関するものである。
[従来の技術] ニオブ・チタン(NbTi)超電導線は、NbTi合金
の加工性の良さから、たとえば、マトリクスとして、
胴、銅合金、またはアルミニウムを用いた複合塑性加工
技術によって製作される。すなわち、NbTi合金を銅
などの安定化材で被覆した複数の素線を大型銅管の中に
多数本挿入し、熱間押出などによって縮径し、その後伸
線加工を行ない、所望の線材を得ることができる。その
過程で、400℃前後の熱処理を或る一定時間、あるい
は伸線過程の任意の段階で複数回施すことにより、Nb
Ti合金フィラメント内に転位セルや折出相などのピン
止め点を作り、臨界電流密度Jcを高め、所望の性能を
もつ超電動線が製作される。超電動線において、そこを
流れる電流密度が限界電流密度Jcを超えると、常電動
状態に変わるため、高い臨界電流密度Jcを追求するこ
とは、超電動線にとって重要なことである。NbTi合
金のような第II種超電導体においては、ピン止め点を導
入することにより、臨界電流密度Jcの向上を図る方法
がとられている。前述した400℃前後の熱処理は、こ
のようなピン止め点の生成のために行なわれるものであ
る。
[発明が解決しようとする問題点] 従来、熱処理温度と時間とを最適化したり、熱処理を複
数回実施することによって、ピ止め点を増加させ、それ
によって臨界電流密度Jcの値を或る程度まで高めてい
る。また、ジルコニウム、ハフニウム等の第3元素の添
加も試みられており、折出相の制御に或る程度の効果を
示している。
しかしながら、以上のような従来の方法では、臨界電流
密度Jcの値は、或るレベルより飛躍的に向上するには
至っていない。
他方、最近では、NbTi合金の良好な加工性に注目し
て、NbTi合金フィラメント径の細い超極細多芯線の
製造も試みられている。NbTi合金フィラメント径を
小さくすることにより、ヒステリシスロスに代表される
ACロスが小さくなり、商用周波数で使用される交流機
器への応用も期待されるのである。
しかしながら、NbTiフィラメント径を小さくする
と、次に述べるような問題点に遭遇することがわかっ
た。
すなわち、臨界電流密度Jcを高めるめに熱処理が施さ
れるが、これにより、α−Tiが析出し、加工性が悪く
なる。したがって、伸線工程においてフィラメントの断
線が発生し、この断線に起因して、多芯線の臨界電流密
度が劣化する。特に、フィラメント径が1μm以下にな
ると、断線が著しく発生し、臨界電流密度が劣化するこ
とが知られている。したがって、交流機器への応用の期
待にもかかわらず、低いACロスの特性を有する線材で
ありながら、その低い臨界電流密度のために効果を発揮
できていないのが現状である。
また、臨界電流密度Jcを高めるための熱処理は、Nb
Ti合金と常電動金属との拡散反応も生じさせる。この
拡散反応は、NbTi合金の超電導性を阻害する方向に
働く。したがって、NbTi合金フィラメント径が小さ
くなると、この拡散反応領域の割合が増し、これによっ
ても、臨界電流密度Jcを低下させる結果を招く。
そこで、この発明は、上述した従来のNbTi多芯超電
動線における、臨界電流密度Jc低下の問題点および細
フィラメント化した際の性能の劣化に関する問題点を解
決しようとするものである。
[問題点を解決するための手段] 本発明者は、上記の問題点を解決すべく鋭意研究した結
果、次のことを明らかにした。
(1)NbTi合金フィラメント径が300Å以上20
00Å以下。
すなわち、フィラメント径が2000Å以下になると、
細フィラメントの効果により、特に低磁界での臨界電流
密度Jcが増大する。他方、フィラメト径が300Å未
満では、フィラメントの断線により臨界電流密度Jcが
急激に低下する。したがって、フィラメント径は300
Å以上が好ましい。
(2)NbTi合金を仕切る常電導金属の厚みが50Å
以上1000Å以下。
常電導金属の厚みが1000Å以下になると、高い臨界
電流密度Jcが得られる。逆に、この厚みが50Å以下
では、臨界電流密度Jcが急激に劣化する。
なお、この発明によるNbTi極細多芯超電導線を得る
場合、NbTi合金と常電導金属とを複合した後は、積
極的な熱処理は施さず、冷間加工のみで減面加工するこ
とが好ましい。すなわち、所望の径のNbTi合金フィ
ラメントを得るため、200℃を超えない温度で伸線さ
れるのが好ましい。この200℃という温度は、ダイス
を用いて冷間で伸線を行なうとき、自然に発生する加工
発熱の最高温度にほぼ対応する。したがって、積極的な
熱処理を施さなければ、伸線中において、200℃を超
えない温度に保たれることができる。
第1図には、熱処理温度が臨界電流密度Jcに与える影
響が示されている。この第1図に示したデータは、多芯
超電導線全体の径が5.1mmで、ここに、直径1.4μ
mのNbTi合金フィラメントが3.627,247本
埋め込まれたものを試料としており、各温度で4時間の
熱処理を行なった場合が示されている。すなわち、第1
図に示したデータは、この発明によるNbTi極細多芯
超電導線を得る途中の段階でサンプリングした試料に基
づいている。
第1図からわかるように、熱処理温度200℃を超える
と臨界電流密度Jcが低下する傾向にあり、特に300
℃以上は臨界電流密度Jcの劣化が著しい。これは、熱
処理温度が高くなると、NbTi合金と常電導金属との
拡散反応が生じ、NbTi合金の超電導特性が壊される
ためであると考えられる。特に、この発明に係る極細多
芯超電導線においては、NbTi合金フィラメントや、
それを仕切る常電導金属部が微小領域であるため、上述
の拡散反応が生じる部分の割合が高くなる。
また、200℃以上の熱処理を施すと、α相が析出し、
これにより加工硬化が著しくなる。したがって、その後
の伸線加工において、フィラメントの断線が発生しやす
くなる。本発明者による実験によれば、 (1)0〜100℃で5時間の熱処理によれば、最終線
径0.1mm(このときのフィラメント径は0.029μ
m)まで、良好な伸線性が得られ、 (2)150℃で5時間の熱処理によれば、最終線径
0.71mmおよび0.28mm(このときのフィラメント
径は、それぞれ、0.21μmおよび0.081μm)
までの伸線性はほぼ良好であり、他方、 (3)230℃で5時間の熱処理によれば、最終線径
0.71mmおよび0.28mm(このときのフィラメント
径は、それぞれ、0.21μmおよび0.081μm)
までの伸線は不可能であり、さらに (4)300〜400℃で1〜48時間の熱処理によれ
ば、最終線径0.71mm(このときのフィラメント径は
0.21μm)までの伸線は不可能であった。
なお、伸線中における温度を0℃以下としたとき、線材
の強度が高くなり、伸線中にダイス割れや線材割れが発
生する。また、こような低温は、経済上の理由から、実
用的でない。
[作用] この発明によるNbTi極細多芯超電導線における、N
bTi合金フィラメントの細線化による臨界電流密度J
cの増大は、次のように解釈することができる。
一般に、NbTi合金のような第II種超電導体では、下
部臨界磁場HClを超えると、磁場が磁束量子の形で浸入
を開始する。そして、この磁束量子には、外部電流を流
し始めると、ローレンツカFLが働く。しかし、磁束量
子の動きを阻止するピン止め力Fp=Jc・Bにより、
FL=Fpの条件で決まる臨界電流Icまで完全導電性
が保たれる。
このピン止め力の起因となるピン止め点が、この発明に
係る超電導線では、特に数Tesla以下の領域でNbTi
合金フィラメント間に存在する常電導金属層によって実
現されるものと推測される。そして、その間隔が磁束量
子の格子幅に近いとき、臨界電流密度Jcが大きくな
る。
すなわち、NbTi合金フィラメント径が300〜20
00Å、常電導金属層の厚みが50〜1000Åのと
き、臨界電流密度Jcが高い値をとる。
なお、常電導金属層の厚みが、50Å未満では、臨界電
流密度Jcが急激に低下するのは、常電導部の範囲が微
小なためピ止め点となり得ないことが原因であると考え
られる。
[発明の効果] この発明によれば、NbTi合金フィラメント径を30
0〜2000Åの範囲とし、常電導金属の厚みを50〜
1000Åの範囲とすることにより、常電導金属部がピ
ン止めの点の役割を果たしていると考えられ、それによ
って、高い臨界電流密度Jcを得ることができる。
また、従来のように、転位セルや折出相によるピン止め
点を生成するための加熱処理を行なう必要がない。した
がって、伸線のみの工程で所望の臨界電流値をもつ線材
を製造することができ、製造コストが低くなる。同時
に、熱処理による問題点、すなわち、NbTi合金フィ
ラメントの断線、あるいはNbTi合金と常電導金属の
拡散反応、といった問題点も解決される。
また、この発明では、NbTi合金フィラメントが極め
て細くされるので、ACロスが少なくなる。そのため、
商用周波数で用いる交流機器用超電導線としても使用可
能となり、超電導線の適用範囲を広げることができる。
なお、従来から超電導線が用いられている分野、たとえ
ば核磁気共鳴断層撮影装置のマグネットあるいは高エネ
ルギ加速器などに用いられる超電導線としても利用でき
るのはもちろんである。
また、この発明によれば、NbTi合金フィラメント径
が小さいにもかかわらず、臨界電流密度Jcが高いの
で、多芯超電導線全体に占める高価なNbTi合金の割
合が低くなるので、コストの低下も期待することができ
る。
[実施例] (1)直径16mmNbTi合金棒を、内径17mmおよび
外径20mmのCuNiパイプに挿入し、複合素線とし、
直径0.81mmになるまで伸線を施した。
(2)その後、この複合素線を169本束ねて、再び、
CuNiパイプへ挿入し、減面加工を施した。このと
き、NbTi合金フィラメント径10に対し、NbTi
合金フィラメントを仕切るCuNiの厚さは3であっ
た。
(3)上記(2)の集合・複合化を、その後2回繰返し
(最終の集合・複合化は127本の素線)、最終的に、
CuNiマトリクス中に、 169×169×127=3,627,247本 のNbTiフィラメントを持つNbTi極細多芯線を製
造した。
(4)さらに、フィラメント径が0.1μm以下、すな
わち1000Å以下になるまで、冷間伸線を施した。途
中、フィラメント径をいくつか異なるサンプルを採取し
た。
伸線による最終線径は、0.1mmであり、このときのフ
ィラメント径は、0.029μmであった。
得られたNbTi極細多伸超電導線の概略的な断面構造
が第2図に示されている。第2図は、NbTi極細多芯
超電導線1全体を最も上に示し、その一部を中間に拡大
して示し、さらに、中間に示したものの一部を最も下に
拡大して示している。
第2図の最も下には、上記(1)の工程で得られた第1
次複合素線2を、(2)の工程でさらに複合した第2次
複合素線3が示されている。黒で塗りつぶした箇所が、
NbTi合金フィラメント4であり、その他の箇所がC
uNi部分5である。第2図の中間には、第2次複合素
線3をさらに複合した第3次複合素線6が示されてい
る。そして、最も上に示したNbTi極細多芯超電導線
は、この第3次複合素線6がさらに複合されて成り立っ
ている。
上記(4)の工程で得られたフィラメント径の異なるサ
ンプルについて、臨界電流密度Jcを1Teslaから8T
eslaまでの外部磁場中で測定し、その結果を第3図に示
した。
第3図に示すように、フィラメント径0.03μmから
0.2μmまでの範囲で、臨界電流密度Jcの向上が見
られる。特に、磁束密度4Tesla以下の外部磁場での臨
界電流密度JCの向上が著しい。
なお、この発明において用いるNbTi合金の組成比率
は、超電導特性を示すものであれば、どのような範囲で
あってもよく、一般に、Tiが40〜70重量%であれ
ば、超電導特性を示すとされている。
【図面の簡単な説明】
第1図は、NbTi超電導線における、熱処理温度が臨
界電流密度Jcに与える影響を示すグラフである。第2
図は、この発明の一実施例の断面構造を図解的に示すも
ので、順次、一部が拡大されて示されている。第3図
は、NbTi合金フィラメント径と臨界電流密度Jcと
の関係を示すグラフである。 図において、1はNbTi極細多芯超電導線、4はNb
Ti合金フィラメント、5はCuNi部分である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 永田 正之 大阪府大阪市此花区島屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 武井 広見 大阪府大阪市此花区島屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 大松 一也 大阪府大阪市此花区島屋1丁目1番3号 住友電気工業株式会社大阪製作所内 審査官 杉田 恵一 (56)参考文献 特開 昭49−23591(JP,A) 特開 昭49−23593(JP,A) 特開 昭53−70695(JP,A) 特開 昭59−219805(JP,A) 特開 昭60−170108(JP,A) 実開 昭58−182313(JP,U)

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】常電導金属のマトリクス中に300Å以上
    2000Å以下の径をもつ複数のニオブ・チタン合金フ
    ィラメントが埋め込まれ、かつニオブ・チタン合金を仕
    切る常電導金属の厚みが50Å以上1000Å以下であ
    ることを特徴とする、ニオブ・チタン極細多芯超電動
    線。
  2. 【請求項2】前記ニオブ・チタン合金フィラメントは、
    200℃を超えない温度で伸線されて前記300Å以上
    2000Å以下の径とされたものである、特許請求の範
    囲第1項記載のニオブ・チタン極細多芯超電導線。
JP60250247A 1985-11-07 1985-11-07 ニオブ・チタン極細多芯超電導線 Expired - Lifetime JPH0619930B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60250247A JPH0619930B2 (ja) 1985-11-07 1985-11-07 ニオブ・チタン極細多芯超電導線

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP60250247A JPH0619930B2 (ja) 1985-11-07 1985-11-07 ニオブ・チタン極細多芯超電導線

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS62110207A JPS62110207A (ja) 1987-05-21
JPH0619930B2 true JPH0619930B2 (ja) 1994-03-16

Family

ID=17205032

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP60250247A Expired - Lifetime JPH0619930B2 (ja) 1985-11-07 1985-11-07 ニオブ・チタン極細多芯超電導線

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0619930B2 (ja)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2562435B2 (ja) * 1986-05-14 1996-12-11 古河電気工業株式会社 超極細超電導線
JPH02148516A (ja) * 1988-11-29 1990-06-07 Furukawa Electric Co Ltd:The 超伝導線材
JPH0384813A (ja) * 1989-08-25 1991-04-10 Furukawa Electric Co Ltd:The 超電導線
WO1991003060A1 (en) * 1989-08-25 1991-03-07 The Furukawa Electric Co., Ltd. Superconductive wire material and method of producing the same
JP2556779B2 (ja) * 1991-08-15 1996-11-20 ミサワホーム株式会社 サイディング材の取付構造

Also Published As

Publication number Publication date
JPS62110207A (ja) 1987-05-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CA1036337A (en) Method of manufacturing an intermetallic superconductor
US3910802A (en) Stabilized superconductors
Takeuchi Nb/sub 3/Al conductors-rapid-heating, quenching and transformation process
US20080146451A1 (en) Aluminum oxide particle strengthened niobiumtin superconducting composite wire
CN1605131A (zh) 氧化锆稳定的复丝铌-锡超导线
Pyon et al. Nb/sub 3/Sn conductors for high energy physics and fusion applications
JPS62110207A (ja) ニオブ・チタン極細多芯超電導線
McKinnell et al. Improved superconducting critical current density in modified jelly roll Nb/sub 3/Sn by the application of niobium (Nb) diffusion barriers
Bevk et al. In situ formed multifilamentary composites part I: Coupling mechanisms, stress effects and flux pinning mechanisms
Kamata et al. High-Field Current-Carrying Capacities of ‘Titanium Bronze’Processed Multifilamentary Nb3Sn Conductors with Pure and Alloy Cores
JP2001057118A (ja) Nb3Sn化合物超電導線およびその製造方法
US6810276B1 (en) Method to reduce magnetization in high current density superconductors formed by reaction of multi-component elements in filamentary composite superconductors
Kondoh et al. Influence of Ta-reinforcement geometry in Nb/sub 3/Sn wires
JPS6212607B2 (ja)
JPH0642334B2 (ja) 複合多芯超電導線
JP4817094B2 (ja) 超伝導合金多芯線の製造方法
Yu et al. (Nb, Ti) 3Sn/Cu multifilamentary superconducting wire with Nb/Ti and Nb/NbTi composite filaments
Thieme et al. Grain size reduction in Nb3Sn wire using composite powder metallurgy filaments with Cu (Sn) artificial pinning centers
JPH0636331B2 (ja) Nb▲下3▼A1化合物超電導線材の製造法
JPS6251112A (ja) Al安定化Nb−Ti超電導線
JP4571918B2 (ja) NbTi超電導多層板の製造方法及びNbTi超電導多層板
INOUE many researchers have been studying the fabrication process of Nb3Al wire for
JPH0963371A (ja) Nb−Ti合金超電導線材の製造方法
JPH08287749A (ja) Nb3Sn系化合物超電導線材
JPS60170113A (ja) Νb↓3Sn系超電導線の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
EXPY Cancellation because of completion of term