JPH06338230A - 酸化物超電導線材の製造方法 - Google Patents
酸化物超電導線材の製造方法Info
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- JPH06338230A JPH06338230A JP5125835A JP12583593A JPH06338230A JP H06338230 A JPH06338230 A JP H06338230A JP 5125835 A JP5125835 A JP 5125835A JP 12583593 A JP12583593 A JP 12583593A JP H06338230 A JPH06338230 A JP H06338230A
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- sintering
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- plastic working
- superconducting wire
- oxide superconducting
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- 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
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- Oxygen, Ozone, And Oxides In General (AREA)
- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 臨界電流密度がより向上された酸化物超電導
線材の製造方法を提供する。 【構成】 酸化物超電導体粉末または原料粉末を金属シ
ース内に充填した後、組成加工および焼結を２回繰り返
し、酸化物超電導線材を製造する方法であって、焼結の
際、１回目の焼結時間を２０時間以上７５時間以下と
し、かつ２回目の焼結時間を７５時間以上１５０時間以
下とすることを特徴とする。
線材の製造方法を提供する。 【構成】 酸化物超電導体粉末または原料粉末を金属シ
ース内に充填した後、組成加工および焼結を２回繰り返
し、酸化物超電導線材を製造する方法であって、焼結の
際、１回目の焼結時間を２０時間以上７５時間以下と
し、かつ２回目の焼結時間を７５時間以上１５０時間以
下とすることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、酸化物超電導線材の
製造方法に関するものである。
製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、より高い臨界温度を示す超電導材
料として、セラミック系のもの、すなわち酸化物超電導
材料が注目されている。中でも、イットリウム系が９０
Ｋ、ビスマス系が１１０Ｋ、タリウム系が１２０Ｋ程度
の高い臨界温度を示し、液体窒素を冷媒とした高温超電
導材料として、その実用化が期待されている。
料として、セラミック系のもの、すなわち酸化物超電導
材料が注目されている。中でも、イットリウム系が９０
Ｋ、ビスマス系が１１０Ｋ、タリウム系が１２０Ｋ程度
の高い臨界温度を示し、液体窒素を冷媒とした高温超電
導材料として、その実用化が期待されている。
【０００３】この酸化物超電導材料を用いて長尺の超電
導線材を製造する１つの方法として、たとえば、超電導
体の粉末またはその原料粉末を金属シースに充填した
後、塑性加工し、これを熱処理することにより原料粉末
を超電導体化して、超電導線材を得る方法が知られてい
る。この方法は、実用化に最も適した製造方法と考えら
れている。
導線材を製造する１つの方法として、たとえば、超電導
体の粉末またはその原料粉末を金属シースに充填した
後、塑性加工し、これを熱処理することにより原料粉末
を超電導体化して、超電導線材を得る方法が知られてい
る。この方法は、実用化に最も適した製造方法と考えら
れている。
【０００４】また、このような酸化物超電導線材の製造
方法において、塑性加工および熱処理過程を複数回繰り
返すことにより、臨界電流密度の高い酸化物超電導線材
を製造することができることが知られている。
方法において、塑性加工および熱処理過程を複数回繰り
返すことにより、臨界電流密度の高い酸化物超電導線材
を製造することができることが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような方法により得られた酸化物超電導線材は、臨界
電流密度の点でさらに改善されるべき余地が残されてい
る。酸化物超電導線材をケーブルやマグネットに応用し
ようとするには、高い臨界温度に加えて、さらに高い臨
界電流密度を有していることが必要であるからである。
たような方法により得られた酸化物超電導線材は、臨界
電流密度の点でさらに改善されるべき余地が残されてい
る。酸化物超電導線材をケーブルやマグネットに応用し
ようとするには、高い臨界温度に加えて、さらに高い臨
界電流密度を有していることが必要であるからである。
【０００６】この発明の目的は、臨界電流密度がより向
上された酸化物超電導線材の製造方法を、提供すること
にある。
上された酸化物超電導線材の製造方法を、提供すること
にある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】この発明による酸化物超
電導線材の製造方法は、酸化物超電導体粉末または原料
粉末を金属シース内に充填した後、塑性加工および焼結
を２回繰り返し、酸化物超電導線材を製造する方法であ
って、焼結の際、１回目の焼結時間を２０時間以上７５
時間以下とし、かつ２回目の焼結時間を７５時間以上１
５０時間以下とすることを特徴としている。
電導線材の製造方法は、酸化物超電導体粉末または原料
粉末を金属シース内に充填した後、塑性加工および焼結
を２回繰り返し、酸化物超電導線材を製造する方法であ
って、焼結の際、１回目の焼結時間を２０時間以上７５
時間以下とし、かつ２回目の焼結時間を７５時間以上１
５０時間以下とすることを特徴としている。
【０００８】
【作用】酸化物超電導体は、結晶構造的にも物性的にも
異方性の強い物質である。この酸化物超電導体を用いた
超電導線材の臨界電流密度を向上させるためには、超電
導体の結晶粒の方向を揃えることが有効である。また、
一般に、酸化物超電導体を用いた超電導線材は、超電導
多結晶体からなり、結晶粒同士の粒界が必ず存在する。
この結晶粒界が、酸化物超電導線材の臨界電流密度を決
定する大きな要因であることは、現在一般に認識されて
いることである。
異方性の強い物質である。この酸化物超電導体を用いた
超電導線材の臨界電流密度を向上させるためには、超電
導体の結晶粒の方向を揃えることが有効である。また、
一般に、酸化物超電導体を用いた超電導線材は、超電導
多結晶体からなり、結晶粒同士の粒界が必ず存在する。
この結晶粒界が、酸化物超電導線材の臨界電流密度を決
定する大きな要因であることは、現在一般に認識されて
いることである。
【０００９】超電導線材の製造において、塑性加工およ
び焼結を複数回繰り返す場合、１回目の焼結は、超電導
相の形成に寄与していると考えられる。この１回目の焼
結の後、結晶の配向性を機械的に改善するため、塑性加
工が施される。そして、この塑性加工の後に行なわれる
２回目以降の焼結は、主に、塑性加工によって配向性が
改善された結晶粒同士の結合の強化、すなわち弱結合粒
界の改善に寄与していると考えられる。
び焼結を複数回繰り返す場合、１回目の焼結は、超電導
相の形成に寄与していると考えられる。この１回目の焼
結の後、結晶の配向性を機械的に改善するため、塑性加
工が施される。そして、この塑性加工の後に行なわれる
２回目以降の焼結は、主に、塑性加工によって配向性が
改善された結晶粒同士の結合の強化、すなわち弱結合粒
界の改善に寄与していると考えられる。
【００１０】このように、２回目以降の焼結によって、
粒界の改善のみが行なわれるならば、２回目以降の焼結
時間を長くすればするほど、超電導線材の臨界電流密度
は向上し、理想的な値、すなわち単結晶の臨界電流密度
の値に近づくはずである。しかしながら、実際は、２回
目以降の焼結の際には、粒界の改善とともに、化学反応
による相変態も同時に起こる。そのため、過度に焼結を
施すと、逆に、臨界電流密度を低下させることになって
しまう。
粒界の改善のみが行なわれるならば、２回目以降の焼結
時間を長くすればするほど、超電導線材の臨界電流密度
は向上し、理想的な値、すなわち単結晶の臨界電流密度
の値に近づくはずである。しかしながら、実際は、２回
目以降の焼結の際には、粒界の改善とともに、化学反応
による相変態も同時に起こる。そのため、過度に焼結を
施すと、逆に、臨界電流密度を低下させることになって
しまう。
【００１１】これらのことから、より高い臨界電流密度
を有する酸化物超電導線材を得るためには、粒界弱結合
の改善と相変態とのバランスにより、最適な焼結時間が
あると予想される。
を有する酸化物超電導線材を得るためには、粒界弱結合
の改善と相変態とのバランスにより、最適な焼結時間が
あると予想される。
【００１２】本発明者らは、上記考察をもとに、酸化物
超電導線材を製造する際の焼結時間と、得られた超電導
線材の臨界電流密度との関係を調べた。
超電導線材を製造する際の焼結時間と、得られた超電導
線材の臨界電流密度との関係を調べた。
【００１３】その結果、以下の実施例に示すとおり、塑
性加工および焼結を２回繰り返し、酸化物超電導線材を
製造する場合には、１回目の焼結時間を２０時間以上７
５時間以下とし、かつ２回目の焼結時間を７５時間以上
１５０時間以下とすることにより、より高い臨界電流密
度を有する酸化物超電導線材が得られることを見出し
た。
性加工および焼結を２回繰り返し、酸化物超電導線材を
製造する場合には、１回目の焼結時間を２０時間以上７
５時間以下とし、かつ２回目の焼結時間を７５時間以上
１５０時間以下とすることにより、より高い臨界電流密
度を有する酸化物超電導線材が得られることを見出し
た。
【００１４】
（実施例１）まず、Ｐｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ＝
１．８０：０．４１：２．０１：２．１８：３．０２の
組成を持つように、酸化物および炭酸塩を混合し、熱処
理により、主に２２１２相と非超電導相からなる粉末を
準備した。次に、この粉末を銀パイプに充填した後、伸
線加工した。このようにして得られた線材６１本を、外
径１２．０ｍｍ、内径９．０ｍｍの銀パイプに詰めて、
再び伸線し、さらに１次圧延加工を施して、多芯テープ
線材を作製した。
１．８０：０．４１：２．０１：２．１８：３．０２の
組成を持つように、酸化物および炭酸塩を混合し、熱処
理により、主に２２１２相と非超電導相からなる粉末を
準備した。次に、この粉末を銀パイプに充填した後、伸
線加工した。このようにして得られた線材６１本を、外
径１２．０ｍｍ、内径９．０ｍｍの銀パイプに詰めて、
再び伸線し、さらに１次圧延加工を施して、多芯テープ
線材を作製した。
【００１５】この多芯テープ線材を、まず、１次焼結と
して、８４５℃で５０時間の熱処理を行ない、その後
に、２次圧延加工を施した。次に、２次圧延加工を施し
た超電導多芯テープ線材を、４ｃｍごとに分割し、焼結
温度を８４０℃に固定して、２次焼結時間と臨界電流密
度との関係を調べた。
して、８４５℃で５０時間の熱処理を行ない、その後
に、２次圧延加工を施した。次に、２次圧延加工を施し
た超電導多芯テープ線材を、４ｃｍごとに分割し、焼結
温度を８４０℃に固定して、２次焼結時間と臨界電流密
度との関係を調べた。
【００１６】その結果を図１に示す。図１において、横
軸は２次焼結時間（時間）を示し、縦軸は臨界電流密度
Ｊｃ（Ａ／ｃｍ2 ）を示している。
軸は２次焼結時間（時間）を示し、縦軸は臨界電流密度
Ｊｃ（Ａ／ｃｍ2 ）を示している。
【００１７】図１より明らかなように、臨界電流密度
は、２次焼結時間が１５０時間のとき最大値をとり、１
５０時間以上の２次焼結を行なうと、臨界電流密度は次
第に減少することがわかった。また、２次焼結時間が７
５時間以上２００時間以下のとき、臨界電流密度はより
高い値を示し、焼結時間が５０時間の場合と比較する
と、液体窒素中の臨界電流密度は、２０％〜５０％上昇
することがわかった。
は、２次焼結時間が１５０時間のとき最大値をとり、１
５０時間以上の２次焼結を行なうと、臨界電流密度は次
第に減少することがわかった。また、２次焼結時間が７
５時間以上２００時間以下のとき、臨界電流密度はより
高い値を示し、焼結時間が５０時間の場合と比較する
と、液体窒素中の臨界電流密度は、２０％〜５０％上昇
することがわかった。
【００１８】（実施例２）まず、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝１．８２：０．３１：１．８９：１．９９：
３．０２の組成を持つように、酸化物および炭酸塩を混
合し、熱処理により、主に２２１２相と非超電導相から
なる粉末を準備した。次に、この粉末を銀パイプに充填
した後、伸線加工した。このようにして得られた線材６
１本を、銀パイプに嵌合して再び伸線し、さらに１次圧
延加工を施して、多芯テープ線材を作製した。
ａ：Ｃｕ＝１．８２：０．３１：１．８９：１．９９：
３．０２の組成を持つように、酸化物および炭酸塩を混
合し、熱処理により、主に２２１２相と非超電導相から
なる粉末を準備した。次に、この粉末を銀パイプに充填
した後、伸線加工した。このようにして得られた線材６
１本を、銀パイプに嵌合して再び伸線し、さらに１次圧
延加工を施して、多芯テープ線材を作製した。
【００１９】この多芯テープ線材を、まず、４ｃｍごと
に切出して、８４３℃で１０時間、３０時間、５０時間
および１００時間の１次焼結を行ない、４種類の超電導
多芯テープ線材を作製した。その後、各超電導多芯テー
プ線材に、２次圧延加工を施した。
に切出して、８４３℃で１０時間、３０時間、５０時間
および１００時間の１次焼結を行ない、４種類の超電導
多芯テープ線材を作製した。その後、各超電導多芯テー
プ線材に、２次圧延加工を施した。
【００２０】次に、２次圧延加工を施した超電導多芯テ
ープ線材について、８４０℃で１００時間の２次焼結を
行なった。
ープ線材について、８４０℃で１００時間の２次焼結を
行なった。
【００２１】その結果、１次焼結時間が３０時間および
５０時間の場合には、得られた超電導多芯テープ線材の
臨界電流密度Ｊｃは、２００００Ａ／ｃｍ2 であった。
一方、１次焼結時間が１０時間および１００時間の場合
には、得られた超電導多芯テープ線材の臨界電流密度Ｊ
ｃは、１５０００Ａ／ｃｍ2 以下となった。
５０時間の場合には、得られた超電導多芯テープ線材の
臨界電流密度Ｊｃは、２００００Ａ／ｃｍ2 であった。
一方、１次焼結時間が１０時間および１００時間の場合
には、得られた超電導多芯テープ線材の臨界電流密度Ｊ
ｃは、１５０００Ａ／ｃｍ2 以下となった。
【００２２】（実施例３）まず、Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃ
ａ：Ｃｕ＝１．８５：０．３５：１．８９：１．９９：
３．００の組成を持つように、酸化物および炭酸塩を混
合し、熱処理により、主に２２１２相と非超電導相から
なる粉末を準備した。次に、この粉末を銀パイプに充填
した後、伸線加工した。このようにして得られた線材６
１本を、銀パイプに嵌合して再び伸線し、さらに１次圧
延加工を施して、多芯テープ線材を作製した。
ａ：Ｃｕ＝１．８５：０．３５：１．８９：１．９９：
３．００の組成を持つように、酸化物および炭酸塩を混
合し、熱処理により、主に２２１２相と非超電導相から
なる粉末を準備した。次に、この粉末を銀パイプに充填
した後、伸線加工した。このようにして得られた線材６
１本を、銀パイプに嵌合して再び伸線し、さらに１次圧
延加工を施して、多芯テープ線材を作製した。
【００２３】この多芯テープ線材を、まず、４ｃｍごと
に切出して、８４８℃で１０時間、２０時間、５０時
間、７５時間および１００時間の１次焼結を行ない、計
５種類の超電導多芯テープ線材を作製した。その後、各
超電導多芯テープ線材に、２次圧延加工を施した。
に切出して、８４８℃で１０時間、２０時間、５０時
間、７５時間および１００時間の１次焼結を行ない、計
５種類の超電導多芯テープ線材を作製した。その後、各
超電導多芯テープ線材に、２次圧延加工を施した。
【００２４】次に、２次圧延加工を施した超電導多芯テ
ープ線材について、２次焼結時間と臨界電流密度Ｊｃと
の関係を調べた。なお、２次焼結は、焼結温度を８４２
℃に固定し、それぞれ２次焼結時間を１０〜２００時間
まで変化させて行なった。
ープ線材について、２次焼結時間と臨界電流密度Ｊｃと
の関係を調べた。なお、２次焼結は、焼結温度を８４２
℃に固定し、それぞれ２次焼結時間を１０〜２００時間
まで変化させて行なった。
【００２５】表１に、２次焼結時間が１０時間、５０時
間、７５時間、１００時間、１５０時間および２００時
間の場合について、得られた超電導多芯テープ線材の臨
界電流密度Ｊｃを示す。
間、７５時間、１００時間、１５０時間および２００時
間の場合について、得られた超電導多芯テープ線材の臨
界電流密度Ｊｃを示す。
【００２６】
【表１】
【００２７】表１に示す結果より、１次焼結時間が２０
時間以上７５時間以下、かつ２次焼結時間が７５時間以
上１５０時間以下の焼結が、臨界電流密度の高い酸化物
超電導線材を得るために、適当であると考えられる。
時間以上７５時間以下、かつ２次焼結時間が７５時間以
上１５０時間以下の焼結が、臨界電流密度の高い酸化物
超電導線材を得るために、適当であると考えられる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、より高い臨界電流密度を有する酸化物超電導線材が
得られる。
ば、より高い臨界電流密度を有する酸化物超電導線材が
得られる。
【００２９】したがって、この発明により製造された酸
化物超電導線材は、ケーブルおよびマグネット等への実
用化の可能性が高められる。
化物超電導線材は、ケーブルおよびマグネット等への実
用化の可能性が高められる。
【図１】２次焼結時間と臨界電流密度との関係を示す図
である。
である。
Claims (1)
- 【請求項１】 酸化物超電導体粉末または原料粉末を金
属シース内に充填した後、塑性加工および焼結を２回繰
り返し、酸化物超電導線材を製造する方法であって、 前記焼結の際、１回目の焼結時間を２０時間以上７５時
間以下とし、かつ２回目の焼結時間を７５時間以上１５
０時間以下とすることを特徴とする、酸化物超電導線材
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125835A JPH06338230A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5125835A JPH06338230A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06338230A true JPH06338230A (ja) | 1994-12-06 |
Family
ID=14920120
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5125835A Pending JPH06338230A (ja) | 1993-05-27 | 1993-05-27 | 酸化物超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06338230A (ja) |
-
1993
- 1993-05-27 JP JP5125835A patent/JPH06338230A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030114 |