JPH06309965A - Method for manufacturing NbTi superconducting wire - Google Patents
Method for manufacturing NbTi superconducting wireInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 NbTiフィラメントの健全性を高く保持し
つつかつ良好な超電導特性を得ることができるNbTi
超電導線材の製造方法を提供することである。
【構成】 本発明は、NbTiフィラメント径が1〜5
0μmの範囲であり、かつ温度4.2K、磁界5Tでの
臨界電流密度が2,000A/mm2 以上となるNbT
i超電導線材の設計製造方法を開示する。製造工程での
塑性加工において、NbTiフィラメントとNbバリア
層からなる部分の横断面積に対するNbバリア層の横断
面積の比 SNb/S(NbTi+Nb) が
【数14】
(ここで、Dfは最終NbTiフィラメント径(μm)
を示す。)を満たすように、NbTi棒の周囲に所定の
膜厚のNb層を複合させる。(57) [Summary] [Purpose] NbTi that can maintain good soundness of NbTi filaments and obtain good superconducting properties.
A method of manufacturing a superconducting wire is provided. [Structure] The present invention has an NbTi filament diameter of 1 to 5
NbT in the range of 0 μm and having a critical current density of 2,000 A / mm 2 or more at a temperature of 4.2 K and a magnetic field of 5 T
An i superconducting wire designing and manufacturing method is disclosed. In the plastic working in the manufacturing process, the ratio of the cross-sectional area of the Nb barrier layer to the cross-sectional area of the portion consisting of the NbTi filament and the Nb barrier layer S Nb / S (NbTi + Nb) is (Here, Df is the final NbTi filament diameter (μm)
Indicates. In order to satisfy the above condition, a Nb layer having a predetermined film thickness is compounded around the NbTi rod.
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、発電機およびトランス
等の電力応用機器に用いられるNbTi多芯超電導線材
の設計製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for designing and manufacturing NbTi multifilamentary superconducting wire used in electric power application equipment such as generators and transformers.
【0002】[0002]
【従来の技術】通常、多数のNbTiフィラメントがマ
トリックス中に埋込まれたNbTi多芯超電導線材は、
図1に示す加工工程に従って製造される。2. Description of the Related Art Usually, a NbTi multicore superconducting wire having a large number of NbTi filaments embedded in a matrix is
It is manufactured according to the processing steps shown in FIG.
【0003】ところが、線材製造中、熱間押出のための
昇温および伸線加工処理、中間熱処理時の加工発熱のた
めに、マトリックスのCuとNbTiとが化学反応を生
じ、Ti2 Cu、(TiNb)2 Cu等の金属間化合物
が生成することがある。However, during the production of the wire rod, the matrix Cu and NbTi chemically react with each other due to the temperature rise for hot extrusion and wire drawing processing, and the heat generated during processing during the intermediate heat treatment, whereby Ti 2 Cu, ( Intermetallic compounds such as TiNb) 2 Cu may form.
【0004】この物質はNbTi合金よりも硬いため、
伸線加工時にNbTiフィラメントに食込み、NbTi
フィラメントを傷付けるため、永久電流モードでの使用
時に電流の減衰が生じ、超電導特性の著しい劣化を招く
ことがあった。Since this material is harder than the NbTi alloy,
NbTi filament penetrates during wire drawing and NbTi
Since the filament is damaged, the current may be attenuated during use in the permanent current mode, resulting in a remarkable deterioration of superconducting properties.
【0005】このため、上述のような課題を解決するべ
く、特開昭59−26772号公報に開示されているよ
うに、マトリックスのCuとNbTiフィラメントとの
境界にNbからなる拡散バリア層を設けることで、加工
工程中に受ける熱による金属間化合物の生成を阻止し、
超電導特性の劣化のないNbTi超電導線材が提案され
てきた。Therefore, in order to solve the above problems, a diffusion barrier layer made of Nb is provided at the boundary between Cu and NbTi filaments of the matrix, as disclosed in JP-A-59-26772. This prevents the formation of intermetallic compounds due to the heat received during the processing step,
NbTi superconducting wire rods have been proposed which have no deterioration in superconducting properties.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】このようなNbTi超
電導線材を製造する際には、一般にNbからなる拡散バ
リア層は経験的にある一定の割合で設定されていた。In manufacturing such NbTi superconducting wire, the diffusion barrier layer generally made of Nb has been empirically set at a certain ratio.
【0007】ところが、このようにして設計製造された
NbTi超電導製材では、Nbからなる拡散バリア層の
厚さは小さくなりすぎたり、あるいはまた必要以上に大
きくなってしまうことがあった。However, in the NbTi superconducting material designed and manufactured as described above, the thickness of the diffusion barrier layer made of Nb may become too small or may become larger than necessary.
【0008】Nbからなる拡散バリア層の厚さが小さく
なりすぎると、加工工程での熱の影響により拡散バリア
層を介してTiとCuとの拡散反応が進行し、金属間化
合物が生成されるため、Nbからなる拡散バリア層本来
の目的が十分に達せられないという問題があった。If the thickness of the diffusion barrier layer made of Nb is too small, the diffusion reaction between Ti and Cu proceeds through the diffusion barrier layer due to the influence of heat in the processing step to form an intermetallic compound. Therefore, there is a problem that the original purpose of the diffusion barrier layer made of Nb cannot be sufficiently achieved.
【0009】一方、Nbからなる拡散バリア層の厚さが
必要以上に大きすぎる場合には、NbTiフィラメント
の損傷による超電導特性の劣化は防止されるものの、過
剰な拡散バリア層に相当する分だけ線材全体に占めるN
bTiの量が減少し、線材の臨界電流が目減りしてしま
うという問題があった。On the other hand, when the thickness of the diffusion barrier layer made of Nb is unnecessarily large, deterioration of superconducting characteristics due to damage of the NbTi filament is prevented, but the wire material is equivalent to the excess diffusion barrier layer. N in total
There has been a problem that the amount of bTi is reduced and the critical current of the wire is reduced.
【0010】本発明は、製造工程中の熱履歴に対して最
適な厚みのNbからなる拡散バリア層を与えることで、
NbTiフィラメントの健全性を高く保持しつつかつ良
好な超電導特性を得ることができるNbTi超電導線材
の製造方法を提供するものである。The present invention provides a diffusion barrier layer made of Nb having an optimum thickness for the thermal history during the manufacturing process,
It is intended to provide a method for producing an NbTi superconducting wire capable of obtaining good superconducting properties while maintaining high soundness of the NbTi filament.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明は、最終NbTi
フィラメント径が1〜50μmでありかつ温度4.2
K、磁界5Tでの臨界電流密度(Jc)が2,000A
/mm2 以上となるNbTi超電導線材を設計し、製造
するための方法を提供するものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a final NbTi
The filament diameter is 1 to 50 μm and the temperature is 4.2.
K, magnetic field 5T, critical current density (Jc) is 2,000A
The present invention provides a method for designing and manufacturing NbTi superconducting wire rods having a thickness of 1 mm2 / mm 2 or more.
【0012】本発明法は、NbTiからなる芯材の周囲
にNbからなる層を設け、その周囲にCuまたはCu合
金を複合し、0〜900℃の温度範囲で塑性加工を施す
ことで、NbTi単芯線材を作製する第1の工程と、第
1の工程で得られた単芯線材を複数本束ねて0〜900
℃の温度範囲で塑性加工を施しNbTi多芯線材を作製
する第2の工程とを備えており、第1の工程および第2
の工程の塑性加工において、NbTiフィラメントとN
bからなるバリア層からなる部分の横断面積に対するN
bからなるバリア層の横断面積の比 SNb/S
(NbTi+Nb) がAccording to the method of the present invention, a layer made of Nb is provided around a core made of NbTi, Cu or a Cu alloy is compounded around the layer, and plastic working is performed in a temperature range of 0 to 900 ° C. to obtain NbTi. The first step of producing a single-core wire and the bundle of a plurality of single-core wires obtained in the first step are 0 to 900.
A second step of producing a NbTi multifilamentary wire rod by performing plastic working in a temperature range of ° C.
NbTi filaments and N
N with respect to the cross-sectional area of the portion composed of the barrier layer composed of b
Ratio of cross-sectional area of barrier layer consisting of b S Nb / S
(NbTi + Nb) is
【0013】[0013]
【数2】 [Equation 2]
【0014】(ここで、Dfは最終NbTiフィラメン
ト径を示す。)を満たすよう、予め第1の工程におい
て、NbTiからなる芯材の周囲に所定の膜厚のNbか
らなる層を複合させることを特徴とする。In order to satisfy (here, Df represents the final NbTi filament diameter), a layer of Nb having a predetermined thickness is compounded around the core material of NbTi in the first step in advance. Characterize.
【0015】本発明において「NbTiフィラメントと
Nbからなる拡散バリア層からなる部分の横断面積」と
は、線材の長手方向に対して垂直に切断して得られる断
面においてNbTiフィラメントとNbからなる拡散バ
リア層が占める面積をいうものとし、また「Nbからな
る拡散バリア層の横断面積」とは、線材の長手方向に対
して垂直に切断して得られる断面においてNbからなる
拡散バリア層が占める面積をいうものとする。In the present invention, "the cross-sectional area of a portion composed of a diffusion barrier layer composed of NbTi filaments and Nb" means a diffusion barrier composed of NbTi filaments and Nb in a cross section obtained by cutting perpendicularly to the longitudinal direction of the wire. The term "area occupied by the layer" means "the cross-sectional area of the diffusion barrier layer made of Nb" means the area occupied by the diffusion barrier layer made of Nb in a cross section obtained by cutting perpendicularly to the longitudinal direction of the wire. I will say.
【0016】本発明において、NbTiフィラメントと
Nbからなるバリア層からなる部分の横断面積に対する
Nbからなるバリア層の横断面積の比 SNb/S
(NbTi+Nb)が最終のフィラメントサイズで決まる所定の
範囲を満たすように、第1の工程において塑性加工前に
Nbからなる芯材の周囲に複合させるNbからなるバリ
ア層の所定の膜厚TS は、Nbからなる芯材の最初の直
径をDS とすると、以下のようにして求めることができ
る。In the present invention, the ratio of the cross-sectional area of the barrier layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the barrier layer made of NbTi filaments and Nb S Nb / S
A predetermined thickness T of the barrier layer made of Nb to be compounded around the core material made of Nb before the plastic working in the first step so that (NbTi + Nb) satisfies a predetermined range determined by the final filament size. S can be obtained as follows, where D S is the initial diameter of the core material made of Nb.
【0017】第1の工程において、塑性加工前のNbか
らなる層の横断面積をS′Nbとし、NbTiからなる芯
材とNbからなる層からなる部分の横断面積をS′
(NbTi+Nb ) とすれば、S′Nb、S′(NbTi+Nb) は、それ
ぞれ次式のように与えられる。[0017] In a first step, the cross-sectional area of the layer made of Nb before plastic working S 'and Nb, the cross-sectional area of the portion consisting of a layer consisting of a core material and a Nb consisting of NbTi S'
If (NbTi + Nb), S ' Nb, S' (NbTi + Nb) is respectively given by the following equation.
【0018】[0018]
【数3】 [Equation 3]
【0019】[0019]
【数4】 [Equation 4]
【0020】式(1),(2)より、第1の工程におい
て、塑性加工前のNbTiからなる芯材とNbからなる
層からなる部分の横断面積に対するNbからなる層の横
断面積の比 S′Nb/S′(NbTi+Nb) を求めれば、From the equations (1) and (2), in the first step, the ratio of the cross-sectional area of the layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the core made of NbTi and the layer made of Nb before plastic working is S If ′ Nb / S ′ (NbTi + Nb) is calculated,
【0021】[0021]
【数5】 [Equation 5]
【0022】ここで求める塑性加工前のNbTiからな
る芯材とNbからなる層からなる部分の横断面積に対す
るNbからなる層の横断面積の比 S′Nb/S′
(NbTi+Nb)は、塑性加工を施した後の、すなわち最終の
線材におけるNbフィラメントとNbからなるバリア層
からなる部分の横断面積に対するNbからなるバリア層
の横断面積の比 SNb/S(NbTi+Nb) とほぼ等価に扱う
ことができる。The ratio of the cross-sectional area of the layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the core material made of NbTi and the layer made of Nb before plastic working obtained here S'Nb / S '
(NbTi + Nb) is the ratio of the cross-sectional area of the barrier layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the Nb filament and the barrier layer made of Nb in the final wire rod after plastic working, S Nb / S ( It can be treated almost equivalent to ( NbTi + Nb) .
【0023】[0023]
【数6】 [Equation 6]
【0024】したがって、次式(5)が成立する。Therefore, the following equation (5) is established.
【0025】[0025]
【数7】 [Equation 7]
【0026】これより、第1の工程において、塑性加工
前にNbTiからなる芯材の周囲に複合させるNbから
なる層の所定の膜厚TS は、次式(6)のように求める
ことができる。From the above, in the first step, the predetermined film thickness T S of the layer made of Nb compounded around the core made of NbTi before the plastic working can be obtained by the following equation (6). it can.
【0027】[0027]
【数8】 [Equation 8]
【0028】本発明法では、線材の設計段階において最
終線材における所望のフィラメント径Df が与えられる
と、第1の工程および第2の工程の塑性加工において、
NbTiフィラメントとNbからなるバリア層からなる
部分の横断面積に対するNbからなるバリア層の横断面
積の比 SNb/S(NbTi+Nb) のとるべき適切な範囲を決
めることができる。このSNb/S(NbTi+Nb) の値が決ま
れば、第1の工程においてNbTiからなる芯材の周囲
に複合させるべきNbからなる層の適切な厚みをシュミ
レーションすることができる。In the method of the present invention, when the desired filament diameter D f in the final wire is given in the designing step of the wire, in the plastic working of the first step and the second step,
An appropriate range of the ratio S Nb / S (NbTi + Nb) of the cross-sectional area of the barrier layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the NbTi filament and the barrier layer made of Nb can be determined. When the value of S Nb / S (NbTi + Nb) is determined, it is possible to simulate an appropriate thickness of the layer made of Nb to be compounded around the core made of NbTi in the first step.
【0029】[0029]
【作用】本発明者らは、NbTi超電導線材の熱影響を
受ける加工工程において、金属間化合物の生成を完全に
阻止できる適切な厚みのNbからなるバリア層を設定す
るため種々の検討を行なってきた。The present inventors have made various studies in order to set a barrier layer made of Nb having an appropriate thickness that can completely prevent the formation of intermetallic compounds in the processing step of the NbTi superconducting wire which is affected by heat. It was
【0030】その結果、熱を伴う塑性加工において、マ
トリックスのCuとNbTiフィラメントとの界面で金
属間化合物の生成を防止するために必要なNbからなる
バリア層の厚みXは、熱を伴う塑性加工工程における線
材の熱経験温度Mと、線材の熱経験時間Tから、式
(7)により求められることを新たに見出した。As a result, in the plastic working accompanied by heat, the thickness X of the barrier layer made of Nb necessary for preventing the formation of the intermetallic compound at the interface between the Cu of the matrix and the NbTi filament is the plastic working accompanied by heat. It was newly found that it can be obtained by the equation (7) from the thermal experience temperature M of the wire rod in the process and the thermal experience time T of the wire rod.
【0031】[0031]
【数9】 [Equation 9]
【0032】上式が示唆するように、Nbからなるバリ
ア層の適切な厚さXは線材の熱経験温度Mおよび線材の
熱経験時間T等の塑性加工条件によって規定される。As suggested by the above equation, the appropriate thickness X of the barrier layer made of Nb is defined by the plastic working conditions such as the thermal experience temperature M of the wire and the thermal experience time T of the wire.
【0033】従来法では、線材に施す塑性加工条件、た
とえば線材の熱経験温度Mおよび線材の熱経験時間T等
を一切考慮することなく経験に基づいてNbからなるバ
リア層がNbTiフィラメントとNbからなるバリア層
からなる部分の約4〜8%程度を占めるように一律に設
定されていたが、上式より、線材に施す塑性加工条件、
たとえば線材の熱経験温度M、線材の熱経験時間Tに応
じて、Nbからなるバリア層の厚さをある特定の範囲内
に規定することが好ましいことが明らかになってきた。In the conventional method, the barrier layer made of Nb is empirically formed from the NbTi filament and Nb based on experience without considering the plastic working conditions applied to the wire, for example, the heat experience temperature M of the wire and the heat experience time T of the wire. Was uniformly set so as to occupy about 4 to 8% of the portion consisting of the barrier layer, but from the above equation, the plastic working conditions applied to the wire,
For example, it has become clear that it is preferable to define the thickness of the barrier layer made of Nb within a certain range according to the thermal experience temperature M of the wire and the thermal experience time T of the wire.
【0034】このような見地から、さらに研究検討を進
めた結果、所望の最終フィラメント径Dfに対して、第
1の工程および第2の工程の塑性加工において、NbT
iフィラメントとNbからなるバリア層からなる部分の
横断面積に対するNbからなるバリア層の横断面積の比
SNb/S(NbTi+Nb) がFrom this point of view, as a result of further research and examination, as a result of the desired final filament diameter Df, NbT was obtained in the plastic working of the first step and the second step.
The ratio S Nb / S (NbTi + Nb) of the cross-sectional area of the barrier layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the barrier layer made of i filament and Nb is
【0035】[0035]
【数10】 [Equation 10]
【0036】(ここで、Dfは最終NbTiフィラメン
ト径(μm)を示す。)の範囲となるように、第1の工
程においてNbTiからなる芯材の周囲に所定のNbか
らなる層を複合すれば、NbTiフィラメント径1〜5
0μmの範囲であり、かつ温度4.2K、磁界5Tで臨
界電流密度(Jc)が2,000A/mm 2 以上となる
NbTi超電導線材を実現する上で、NbTiフィラメ
ントの健全性を損なう金属間化合物の生成を阻止できる
適切な厚みのNbからなるバリア層を確保できることを
見出した。(Where Df is the final NbTi filament)
Shows the diameter (μm). ) Of the first process
In the process, a predetermined Nb is applied around the core made of NbTi.
NbTi filament diameter of 1-5
It is in the range of 0 μm, and the temperature is 4.2K and the magnetic field is 5T.
Field current density (Jc) is 2,000A / mm 2Is over
In realizing NbTi superconducting wire, NbTi filament
Can prevent the formation of intermetallic compounds that impair the integrity of the
Being able to secure a barrier layer made of Nb with an appropriate thickness
I found it.
【0037】本発明において、NbTiフィラメントと
Nbからなるバリア層からなる部分の横断面積に対する
Nbからなるバリア層の断面積の比 SNb/S
(NbTi+Nb) がIn the present invention, the ratio of the sectional area of the barrier layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the barrier layer made of NbTi filaments and Nb S Nb / S
(NbTi + Nb) is
【0038】[0038]
【数11】 [Equation 11]
【0039】(ここで、Dfは最終NbTiフィラメン
ト径(μm)を示す。)を満たすよう、第1の工程にお
いて、NbTiからなる芯材の周囲にNbからなる層を
複合させるものとしたのは、NbTiフィラメントとN
bからなるバリア層からなる部分の横断面積に対するN
bからなるバリア層の横断面積の比 SNb/S
(NbTi+Nb) が、本発明で規定した範囲より小さい場合に
は、以下の実施例においても示すように、NbTiフィ
ラメントとマトリックスのCuとの界面にNbからなる
バリア層を設けているにもかかわらず、Nbからなるバ
リア層の厚みが不十分となり、熱影響を受ける工程での
金属間化合物の生成を完全に阻止することができないか
らであり、また現在最適化された条件でのNbTiの臨
界電流密度(Jc)は約3,000A/mm2 であり、
NbTiフィラメントとNbからなるバリア層からなる
部分の横断面積に対するNbからなるバリア層の横断面
積の比 SNb/S(NbTi+Nb) が0.33を越えるような
場合には、温度4.2K、磁界5TでのNbTiフィラ
メントとNbからなるバリア層からなる部分での臨界電
流密度(Jc)を2,000A/mm2 以上に達成でき
ないからである。In order to satisfy (where, Df represents the final NbTi filament diameter (μm)), in the first step, a layer made of Nb is compounded around a core material made of NbTi. , NbTi filament and N
N with respect to the cross-sectional area of the portion composed of the barrier layer composed of b
Ratio of cross-sectional area of barrier layer consisting of b S Nb / S
If (NbTi + Nb) is smaller than the range specified in the present invention, a barrier layer made of Nb may be provided at the interface between the NbTi filament and Cu in the matrix, as shown in the following examples. Nevertheless, the thickness of the barrier layer made of Nb becomes insufficient, and it is impossible to completely prevent the formation of intermetallic compounds in the process affected by heat. The critical current density (Jc) is about 3,000 A / mm 2 ,
When the ratio of the cross-sectional area of the barrier layer made of Nb to the cross-sectional area of the portion made of the NbTi filament and the barrier layer made of Nb S Nb / S (NbTi + Nb) exceeds 0.33, the temperature is 4.2K. This is because the critical current density (Jc) in the portion composed of the NbTi filament and the barrier layer composed of Nb at a magnetic field of 5 T cannot be achieved at 2,000 A / mm 2 or more.
【0040】[0040]
【実施例】以下、実施例に基づき、本発明法の効果を明
らかにする。EXAMPLES The effects of the method of the present invention will be clarified below based on examples.
【0041】実施例1 NbTiフィラメント径が3μmであり、温度4.2
K、磁界5Tでの臨界電流密度(Jc)が2,000A
/mm2 以上となるNbTi超電導線材を製造するもの
とする。この想定に基づき線材の製造設計を行なうもの
とした。Example 1 NbTi filament diameter was 3 μm and temperature was 4.2.
K, magnetic field 5T, critical current density (Jc) is 2,000A
A NbTi superconducting wire having a thickness of at least 1 / mm 2 is manufactured. Based on this assumption, the manufacturing design of the wire rod was performed.
【0042】本発明法を適用し、Applying the method of the present invention,
【0043】[0043]
【数12】 [Equation 12]
【0044】(ここで、Dfは最終NbTiフィラメン
ト径(μm)を示す。)から、塑性加工においてNbT
iフィラメントとNbバリア層からなる部分の横断面積
に対するNbバリア層の横断面積の比 SNb/S
(NbTi+Nb) のとるべき範囲を次のように求めた。(Here, Df represents the final NbTi filament diameter (μm).)
The ratio of the cross-sectional area of the Nb barrier layer to the cross-sectional area of the portion composed of the i filament and the Nb barrier layer S Nb / S
The range of (NbTi + Nb) should be calculated as follows.
【0045】 0.044≦SNb/S(NbTi+Nb) ≦0.33 この範囲を満たすSNb/S(NbTi+Nb) を4通り設定し、
設定した値から上式(6)よりNbTi棒の周りに巻付
けるべきNb層の適切な厚みを算出した。0.044 ≦ S Nb / S (NbTi + Nb) ≦ 0.33 Four kinds of S Nb / S (NbTi + Nb) satisfying this range are set,
From the set value, the appropriate thickness of the Nb layer to be wound around the NbTi rod was calculated by the above equation (6).
【0046】この製造設計に基づいて、直径10mmの
NbTi棒の周りに各々所定の厚さとなるようにNbシ
ートを巻付け、外径15〜20mm、内径10〜15m
mのCuパイプに挿入した後、伸線加工を施して対辺距
離2.5mmの六角Cu/NbTi単芯複合線材を作製
した。Based on this manufacturing design, an Nb sheet was wound around an NbTi rod having a diameter of 10 mm so as to have a predetermined thickness, and the outer diameter was 15 to 20 mm and the inner diameter was 10 to 15 m.
After being inserted into a Cu pipe of m, a wire drawing process was performed to produce a hexagonal Cu / NbTi single-core composite wire with a distance between opposite sides of 2.5 mm.
【0047】このようにして得られた六角複合線材を定
尺に切断し、7,000本の六角セグメントを作製し
た。この7,000本の六角セグメントを束ねて、外径
300mm、内径250mmのCuパイプ中に稠密充填
し、頭尻両端に銅または銅合金の蓋を被せて電子ビーム
(EB)により密閉しCu/NbTi多芯超電導ビレッ
トを得た。この超電導ビレットを500℃の熱間押出加
工にて減面加工を施した後、伸線、熱処理、ツイストの
工程を経て、線径0.8mmの最終線材を得た。The hexagonal composite wire thus obtained was cut into a regular size to prepare 7,000 hexagonal segments. The 7,000 hexagonal segments are bundled and densely packed in a Cu pipe having an outer diameter of 300 mm and an inner diameter of 250 mm, and a cap made of copper or a copper alloy is covered on both ends of the head end and sealed by an electron beam (EB) to form Cu / An NbTi multi-core superconducting billet was obtained. After subjecting this superconducting billet to surface reduction processing by hot extrusion at 500 ° C., a final wire rod having a wire diameter of 0.8 mm was obtained through the steps of wire drawing, heat treatment and twisting.
【0048】このようにして得た本発明例1〜4の線材
について、NbTiフィラメント径、Nbバリア層の厚
みをそれぞれ測定し、製造後の線材のNbTiフィラメ
ントとNbバリア層からなる部分の横断面積に対するN
bバリア層の横断面積の比SNb/S(NbTi+Nb) を求め
た。With respect to the wire rods of Examples 1 to 4 of the present invention thus obtained, the NbTi filament diameter and the thickness of the Nb barrier layer were measured, respectively, and the cross-sectional area of the portion of the wire rod after the production, which was composed of the NbTi filament and the Nb barrier layer, was measured. Against N
The ratio S Nb / S (NbTi + Nb) of the cross-sectional area of the b barrier layer was determined.
【0049】また、本発明例1〜4の線材の温度4.2
k、磁界5Tでの臨界電流密度(Jc)を測定した。さ
らに、電子顕微鏡でNbTiフィラメント表面を観察し
て、CuTi化合物の生成の有無を調べた。これらの結
果を表1に示すものとする。The temperature of the wire rods of Examples 1 to 4 of the present invention was 4.2.
The critical current density (Jc) was measured at k and a magnetic field of 5T. Further, the surface of the NbTi filament was observed with an electron microscope to examine whether or not a CuTi compound was produced. The results are shown in Table 1.
【0050】次に、比較例として、本発明法で規定した
範囲外でSNb/S(NbTi+Nb) を4通り設定し、設定した
値から上式(6)よりNbTi棒の周りに巻付けるべき
Nb層の厚みを算出して、本発明例と同様の製造工程に
従ってNbTi線材を作製した。Next, as a comparative example, four sets of S Nb / S (NbTi + Nb) were set outside the range specified by the method of the present invention, and the NbTi rod was wound around the NbTi rod from the set value according to the above formula (6). The thickness of the Nb layer to be attached was calculated, and an NbTi wire rod was produced according to the same manufacturing process as in the example of the present invention.
【0051】このようにして得られた比較例1〜4の線
材について、NbTiフィラメント径、Nbバリア層の
厚みをそれぞれ測定し、製造後の線材のNbTiフィラ
メントとNbバリア層からなる部分の横断面積に対する
Nbバリア層の横断面積の比SNb/S(NbTi+Nb) を求め
た。With respect to the wire rods of Comparative Examples 1 to 4 thus obtained, the NbTi filament diameter and the thickness of the Nb barrier layer were measured, respectively, and the cross-sectional area of the portion of the wire rod after the production, which was composed of the NbTi filaments and the Nb barrier layer, was measured. The ratio S Nb / S (NbTi + Nb) of the cross-sectional area of the Nb barrier layer to was calculated.
【0052】また、比較例1〜4の線材の温度4.2
k、磁界5Tでの臨界電流密度(Jc)を測定した。さ
らに、電子顕微鏡でNbTiフィラメント表面を観察し
て、CuTi化合物の生成の有無を調べた。これらの結
果を併せて表1に示すものとする。The temperature of the wires of Comparative Examples 1 to 4.2 was 4.2.
The critical current density (Jc) was measured at k and a magnetic field of 5T. Further, the surface of the NbTi filament was observed with an electron microscope to examine whether or not a CuTi compound was produced. The results are collectively shown in Table 1.
【0053】[0053]
【表1】 [Table 1]
【0054】実施例2 NbTiフィラメント径が1μmであり、温度4.2
K、磁界5Tでの臨界電流密度(Jc)が2,000A
/mm2 以上となるNbTi超電導線材を製造するもの
とする。この想定に基づき線材の製造設計を行なうもの
とした。Example 2 NbTi filament diameter was 1 μm and temperature was 4.2.
K, magnetic field 5T, critical current density (Jc) is 2,000A
A NbTi superconducting wire having a thickness of at least 1 / mm 2 is manufactured. Based on this assumption, the manufacturing design of the wire rod was performed.
【0055】本発明法を適用し、Applying the method of the present invention,
【0056】[0056]
【数13】 [Equation 13]
【0057】(ここで、Dfは最終NbTiフィラメン
ト径(μm)を示す。)から、塑性加工においてNbT
iフィラメントとNbバリア層からなる部分の横断面積
に対するNbバリア層の横断面積の比 SNb/S
(NbTi+Nb) のとるべき範囲を次のように求めた。(Here, Df represents the final NbTi filament diameter (μm).)
The ratio of the cross-sectional area of the Nb barrier layer to the cross-sectional area of the portion composed of the i filament and the Nb barrier layer S Nb / S
The range of (NbTi + Nb) should be calculated as follows.
【0058】 0.125≦SNb/S(NbTi+Nb) ≦0.33 この範囲を満たすSNb/S(NbTi+Nb) を4通り設定し、
設定した値から上式(6)よりNbTi棒の周りに巻付
けるべきNb層の適切な厚みを算出した。0.125 ≦ S Nb / S (NbTi + Nb) ≦ 0.33 Four kinds of S Nb / S (NbTi + Nb) satisfying this range are set,
From the set value, the appropriate thickness of the Nb layer to be wound around the NbTi rod was calculated by the above equation (6).
【0059】この製造設計に基づいて、直径10mmの
NbTi棒の周りに各々所定の厚さとなるようにNbシ
ートを巻付け、外径15〜20mm、内径10〜15m
mのCuパイプに挿入した後、伸線加工を施して対辺距
離2.5mmの六角Cu/NbTi単芯複合線材を作製
した。Based on this manufacturing design, Nb sheets were wound around NbTi rods having a diameter of 10 mm so that each had a predetermined thickness, and the outer diameter was 15 to 20 mm and the inner diameter was 10 to 15 m.
After being inserted into a Cu pipe of m, a wire drawing process was performed to produce a hexagonal Cu / NbTi single-core composite wire with a distance between opposite sides of 2.5 mm.
【0060】このようにして得られた六角複合線材を定
尺に切断し、7,000本の六角セグメントを作製し
た。この7,000本の六角セグメントを束ねて、外径
300mm、内径250mmのCuパイプ中に稠密充填
し、頭尻両端に銅または銅合金の蓋を被せて電子ビーム
(EB)により密閉しCu/NbTi多芯超電導ビレッ
トを得た。この超電導ビレットを500℃の熱間押出加
工にて減面加工を施した後、伸線、熱処理、ツイストの
工程を経て、直径0.13mmの最終線材を得た。The hexagonal composite wire thus obtained was cut into a regular size to prepare 7,000 hexagonal segments. The 7,000 hexagonal segments are bundled and densely packed in a Cu pipe having an outer diameter of 300 mm and an inner diameter of 250 mm, and a cap made of copper or a copper alloy is covered on both ends of the head end and sealed by an electron beam (EB) to form Cu / An NbTi multi-core superconducting billet was obtained. After subjecting this superconducting billet to surface reduction processing by hot extrusion at 500 ° C., a final wire rod having a diameter of 0.13 mm was obtained through the steps of wire drawing, heat treatment and twisting.
【0061】このようにして得た本発明例1〜4の線材
について、NbTiフィラメント径、Nbバリア層の厚
みをそれぞれ測定し、製造後の線材のNbTiフィラメ
ントとNbバリア層からなる部分の横断面積に対するN
bバリア層の横断面積の比SNb/S(NbTi+Nb) を求め
た。With respect to the wire rods of Examples 1 to 4 of the present invention thus obtained, the diameter of the NbTi filament and the thickness of the Nb barrier layer were measured, and the cross-sectional area of the portion of the wire rod after the production, which was composed of the NbTi filament and the Nb barrier layer, was measured. Against N
The ratio S Nb / S (NbTi + Nb) of the cross-sectional area of the b barrier layer was determined.
【0062】また、本発明例1〜4の線材の温度4.2
k、磁界5Tでの臨界電流密度(Jc)を測定した。さ
らに、電子顕微鏡でNbTiフィラメント表面を観察し
て、CuTi化合物の生成の有無を調べた。これらの結
果を表2に示すものとする。The temperature of the wire rods of Examples 1 to 4 of the present invention was 4.2.
The critical current density (Jc) was measured at k and a magnetic field of 5T. Further, the surface of the NbTi filament was observed with an electron microscope to examine whether or not a CuTi compound was produced. The results are shown in Table 2.
【0063】次に、比較例として、本発明法で規定した
範囲外でSNb/S(NbTi+Nb) を4通り設定し、設定した
値から上式(6)よりNbTi棒の周りに巻付けるべき
Nb層の厚みを算出して、本発明例と同様の製造工程に
従ってNbTi線材を作製した。Next, as a comparative example, four sets of S Nb / S (NbTi + Nb) were set outside the range specified by the method of the present invention, and from the set values, winding was performed around the NbTi rod according to the above formula (6). The thickness of the Nb layer to be attached was calculated, and an NbTi wire rod was produced according to the same manufacturing process as in the example of the present invention.
【0064】このようにして得られた比較例1〜4の線
材について、NbTiフィラメント径、Nbバリア層の
厚みをそれぞれ測定し、製造後の線材のNbTiフィラ
メントとNbバリア層からなる部分の横断面積に対する
Nbバリア層の横断面積の比SNb/S(NbTi+Nb) を求め
た。With respect to the wire rods of Comparative Examples 1 to 4 thus obtained, the diameter of the NbTi filament and the thickness of the Nb barrier layer were measured, and the cross-sectional area of the portion of the wire rod after the production, which was composed of the NbTi filament and the Nb barrier layer, was measured. The ratio S Nb / S (NbTi + Nb) of the cross-sectional area of the Nb barrier layer to was calculated.
【0065】また、比較例1〜4の線材の温度4.2
k、磁界5Tでの臨界電流密度(Jc)を測定した。さ
らに、電子顕微鏡でNbTiフィラメント表面を観察し
て、CuTi化合物の生成の有無を調べた。これらの結
果を併せて表2に示すものとする。The temperature of the wires of Comparative Examples 1 to 4.2 was 4.2.
The critical current density (Jc) was measured at k and a magnetic field of 5T. Further, the surface of the NbTi filament was observed with an electron microscope to examine whether or not a CuTi compound was produced. The results are shown in Table 2 together.
【0066】[0066]
【表2】 [Table 2]
【0067】表1および表2の結果より明らかなよう
に、本発明法を適用して製造した本発明例に従う超電導
線材では、NbTiフィラメント表面においてCuTi
化合物の生成は一切認められれず、また線材製造前に想
定した臨界電流特性が得られることが確かめられた。As is clear from the results of Tables 1 and 2, in the superconducting wire according to the example of the present invention manufactured by applying the method of the present invention, CuTi is formed on the surface of the NbTi filament.
It was confirmed that no formation of compounds was observed and the critical current characteristics assumed before the wire production was obtained.
【0068】これに対して、比較例の超電導線材では、
Nbバリア層が設けられているにもかかわらず、Nbバ
リア層の厚み不足のため、NbTiフィラメント表面に
おいてCuTi化合物が生成され臨界電流特性が想定し
たレベルにまで到達していないものが見られた。また、
比較例の超電導線材では、NbTiフィラメント表面に
おいてCuTi化合物の生成は見られないものの、Nb
バリア層の占める割合が大きくなり過ぎることで、想定
した臨界電流密度よりも目減りしているものがあること
がわかる。On the other hand, in the superconducting wire of Comparative Example,
Despite the provision of the Nb barrier layer, it was found that due to the insufficient thickness of the Nb barrier layer, a CuTi compound was generated on the surface of the NbTi filament and the critical current characteristics did not reach the level expected. Also,
In the superconducting wire of Comparative Example, formation of the CuTi compound was not observed on the surface of the NbTi filament, but Nb
It can be seen that the ratio occupied by the barrier layer becomes too large, so that the critical current density is reduced in some cases.
【0069】[0069]
【発明の効果】以上に示したように、本発明に従うNb
Ti超電導線材の製造方法によれば、NbTiフィラメ
ントの健全性を高く保持しつつ、かつ良好な超電導特性
を有するNbTi超電導線材を効率よく得ることができ
る。As described above, Nb according to the present invention
According to the method for producing a Ti superconducting wire, it is possible to efficiently obtain an NbTi superconducting wire having good superconducting properties while maintaining high soundness of the NbTi filament.
【図1】従来のNbTi超電導線材の製造工程の一例を
示す図である。FIG. 1 is a diagram showing an example of a manufacturing process of a conventional NbTi superconducting wire.
Claims (1)
の範囲でありかつ温度4.2K、磁界5Tでの臨界電流
密度(Jc)が2,000A/mm2 以上となるNbT
i超電導線材を製造するための方法であって、 NbTiからなる芯材の周囲にNbからなる層を設け、
その周囲にCuまたはCu合金を複合化し、0〜900
℃の温度範囲で塑性加工を施すことで、NbTi単芯線
材を作製する第1の工程と、 前記第1の工程で得られた単芯線材を複数本束ねて0〜
900℃の温度範囲で塑性加工を施しNbTi多芯線材
を作製する第2の工程とを備え、 前記第1の工程および前記第2の工程の塑性加工におい
て、NbTiフィラメントとNbからなるバリア層から
なる部分の横断面積に対する前記Nbからなるバリア層
の横断面積の比 SNb/S(NbTi+Nb) が 【数1】 (ここで、Dfは最終NbTiフィラメント径(μm)
を示す。)を満たすよう、前記第1の工程において、前
記NbTiからなる芯材の周囲に所定の膜厚のNbから
なる層を複合させることを特徴とする、NbTi超電導
線材の製造方法。1. The NbTi filament diameter is 1 to 50 μm.
NbT that has a critical current density (Jc) of 2,000 A / mm 2 or more in a temperature range of 4.2 K and a magnetic field of 5 T
i A method for producing a superconducting wire, comprising providing a layer made of Nb around a core made of NbTi,
Cu or Cu alloy is compounded around it, 0-900
A first step of producing an NbTi single-core wire rod by performing plastic working in a temperature range of ℃, and bundling a plurality of single-core wire rods obtained in the first step
A second step of producing a NbTi multifilamentary wire by performing plastic working in a temperature range of 900 ° C., in the plastic working of the first step and the second step, from a barrier layer made of NbTi filaments and Nb The ratio S Nb / S (NbTi + Nb) of the cross-sectional area of the barrier layer made of Nb to the cross-sectional area of (Here, Df is the final NbTi filament diameter (μm)
Indicates. In the first step, a layer made of Nb having a predetermined film thickness is compounded around the core made of NbTi so as to satisfy the above condition (1).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100617A JPH06309965A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Method for manufacturing NbTi superconducting wire |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100617A JPH06309965A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Method for manufacturing NbTi superconducting wire |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06309965A true JPH06309965A (en) | 1994-11-04 |
Family
ID=14278809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5100617A Withdrawn JPH06309965A (en) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | Method for manufacturing NbTi superconducting wire |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06309965A (en) |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5100617A patent/JPH06309965A/en not_active Withdrawn
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