JPH06309965A - ＮｂＴｉ超電導線材の製造方法 - Google Patents
ＮｂＴｉ超電導線材の製造方法Info
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- JPH06309965A JPH06309965A JP5100617A JP10061793A JPH06309965A JP H06309965 A JPH06309965 A JP H06309965A JP 5100617 A JP5100617 A JP 5100617A JP 10061793 A JP10061793 A JP 10061793A JP H06309965 A JPH06309965 A JP H06309965A
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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)
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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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
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
【００１３】
【数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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００１８】
【数３】
【００１９】
【数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、
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、
【００２１】
【数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。
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。
【００２３】
【数６】
【００２４】したがって、次式（５）が成立する。
【００２５】
【数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。
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。
【００２７】
【数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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００３１】
【数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。
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。
【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。
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。
【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
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
【００３５】
【数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。
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。
【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
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
【００３８】
【数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。
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。
【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。
らかにする。
【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。
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。
【００４２】本発明法を適用し、
【００４３】
【数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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００５３】
【表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。
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。
【００５５】本発明法を適用し、
【００５６】
【数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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００６６】
【表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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＮｂＴｉフィラメント径が１〜５０μｍ
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100617A JPH06309965A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | ＮｂＴｉ超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5100617A JPH06309965A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | ＮｂＴｉ超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06309965A true JPH06309965A (ja) | 1994-11-04 |
Family
ID=14278809
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5100617A Withdrawn JPH06309965A (ja) | 1993-04-27 | 1993-04-27 | ＮｂＴｉ超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06309965A (ja) |
-
1993
- 1993-04-27 JP JP5100617A patent/JPH06309965A/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: 20000704 |