JPH07176228A - Nb3Sn超電導線の製造方法 - Google Patents
Nb3Sn超電導線の製造方法Info
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- JPH07176228A JPH07176228A JP5321549A JP32154993A JPH07176228A JP H07176228 A JPH07176228 A JP H07176228A JP 5321549 A JP5321549 A JP 5321549A JP 32154993 A JP32154993 A JP 32154993A JP H07176228 A JPH07176228 A JP H07176228A
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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
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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
Landscapes
- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ニオブ・チューブ法により極細多心構造の超
電導線の製造する。 【構成】 Sn線の外側に1.0〜5.5wt%のMn
合金管を配置し、この外側にNb管及びCu管を順次配
置した後、冷間加工を施して断面六角形の複合線を製造
する。このときのNb管内の拡散後のSn濃度は50w
t%Snである。この複合線の738本を集合してCu
管内に収容した複合体に静水圧押出加工及び伸線加工を
施してフィラメント径φ2.6μmの線材を製造する。
この線材に熱処理を施した多心構造のNb3 Sn超電導
線は、2Tで7700A/mm2の臨界電流密度を示
す。
電導線の製造する。 【構成】 Sn線の外側に1.0〜5.5wt%のMn
合金管を配置し、この外側にNb管及びCu管を順次配
置した後、冷間加工を施して断面六角形の複合線を製造
する。このときのNb管内の拡散後のSn濃度は50w
t%Snである。この複合線の738本を集合してCu
管内に収容した複合体に静水圧押出加工及び伸線加工を
施してフィラメント径φ2.6μmの線材を製造する。
この線材に熱処理を施した多心構造のNb3 Sn超電導
線は、2Tで7700A/mm2の臨界電流密度を示
す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は超電導線の製造方法に係
り、特にニオブ・チューブ法により極細多心構造のNb
3 Sn超電導線を製造する方法の改良に関する。
り、特にニオブ・チューブ法により極細多心構造のNb
3 Sn超電導線を製造する方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】多心構造のNb3 Sn超電導線の製造方
法として、複合加工法の一種であるニオブ・チューブ法
によるものが知られている(特公昭55−16547号
公報)。 この方法は、Sn系金属を芯とし、Cu系金
属層およびNb系金属層を順次同心的に配置させ、かつ
この外周面にCuを接触させた複合体を減面加工後、加
熱処理を施すもので、この方法による超電導線は高磁界
中でのJc(臨界電流密度)が大きく、かつCu−Sn
合金を用いるいわゆるブロンズ法の欠点である多数回の
中間焼鈍を不要とする利点を有しており、非常に優れた
高磁界マグネット用の導体として知られている。
法として、複合加工法の一種であるニオブ・チューブ法
によるものが知られている(特公昭55−16547号
公報)。 この方法は、Sn系金属を芯とし、Cu系金
属層およびNb系金属層を順次同心的に配置させ、かつ
この外周面にCuを接触させた複合体を減面加工後、加
熱処理を施すもので、この方法による超電導線は高磁界
中でのJc(臨界電流密度)が大きく、かつCu−Sn
合金を用いるいわゆるブロンズ法の欠点である多数回の
中間焼鈍を不要とする利点を有しており、非常に優れた
高磁界マグネット用の導体として知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のニ
オブ・チューブ法においては、加工度が104 を越える
ような高加工を施すとNbフィラメントの破断や断線を
生じ易いため細線化が困難で、外径φ30〜50μm程
度がNbフィラメントの加工限度である。この原因は、
Nb系金属管の内部がSn系金属とCu系金属の軟質金
属からなるため、減面加工中にNb系金属管が均一に変
形されず断線し易いことによる。この結果、ヒシテリシ
スロスを低減するためにフィラメント径を小さくする必
要のある交流用やパルス用に適さないという難点があっ
た このため、Nb系金属管内のSn系金属やCu系金属に
PやNiを添加して合金化し加工性を向上させることが
試みられてきたが、加工性の向上に効果が認められない
か、あるいは加工性が向上しても添加元素がNb3 Sn
の生成を阻害しその特性を低下させる等の問題があっ
た。
オブ・チューブ法においては、加工度が104 を越える
ような高加工を施すとNbフィラメントの破断や断線を
生じ易いため細線化が困難で、外径φ30〜50μm程
度がNbフィラメントの加工限度である。この原因は、
Nb系金属管の内部がSn系金属とCu系金属の軟質金
属からなるため、減面加工中にNb系金属管が均一に変
形されず断線し易いことによる。この結果、ヒシテリシ
スロスを低減するためにフィラメント径を小さくする必
要のある交流用やパルス用に適さないという難点があっ
た このため、Nb系金属管内のSn系金属やCu系金属に
PやNiを添加して合金化し加工性を向上させることが
試みられてきたが、加工性の向上に効果が認められない
か、あるいは加工性が向上しても添加元素がNb3 Sn
の生成を阻害しその特性を低下させる等の問題があっ
た。
【0004】その結果、加工性を向上させるために、マ
トリックスのCuに、例えばNiを添加してマトリック
スの強度を高める方法やNb系金属管の肉厚を大きく
し、かつSn系金属の量を少なくする(Nb系金属管の
内部で20wt%以下)方法が行われているが以下のよ
うな欠点がある。即ち、前者の方法では超電導の安定化
が低下する上、加工性向上の効果が小さく、また後者の
方法ではNb3 Snの生成量が低下することによりその
特性がかなり低下する。
トリックスのCuに、例えばNiを添加してマトリック
スの強度を高める方法やNb系金属管の肉厚を大きく
し、かつSn系金属の量を少なくする(Nb系金属管の
内部で20wt%以下)方法が行われているが以下のよ
うな欠点がある。即ち、前者の方法では超電導の安定化
が低下する上、加工性向上の効果が小さく、また後者の
方法ではNb3 Snの生成量が低下することによりその
特性がかなり低下する。
【0005】即ち,ニオブ・チューブ法においては、N
b系金属管内部のSn濃度を高くすればJc値を向上さ
せることができるが、フィラメントの細線化が困難とな
り、逆にNb系金属管内部のSn濃度を低下させると、
細線化が容易になるものの、Jc値が低下するという問
題を生ずる。
b系金属管内部のSn濃度を高くすればJc値を向上さ
せることができるが、フィラメントの細線化が困難とな
り、逆にNb系金属管内部のSn濃度を低下させると、
細線化が容易になるものの、Jc値が低下するという問
題を生ずる。
【0006】本発明は以上の問題を解決するためになさ
れたもので、ニオブ・チューブ法によるNb3 Sn超電
導線の製造において、Nb系金属管内部のSn濃度を4
0〜50wt%程度以上の高濃度に維持し、その特性を
低下させることなく細線化が容易な製造方法を提供する
ことをその目的とする。
れたもので、ニオブ・チューブ法によるNb3 Sn超電
導線の製造において、Nb系金属管内部のSn濃度を4
0〜50wt%程度以上の高濃度に維持し、その特性を
低下させることなく細線化が容易な製造方法を提供する
ことをその目的とする。
【0007】本発明は、ニオブ・チューブ法において、
Nb3 Snの生成を阻害せず、かつ加工性を向上させる
ことのできる元素を添加したCu合金をNb系金属管内
部のCu系金属管として用いることにより上記目的を達
成するようにしたものである。
Nb3 Snの生成を阻害せず、かつ加工性を向上させる
ことのできる元素を添加したCu合金をNb系金属管内
部のCu系金属管として用いることにより上記目的を達
成するようにしたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のNb3 Sn超電導線の製造方法は、Sn系
金属の外側にCu系金属管およびNb系金属管を順次配
置し、これらの多数本をCuマトリックス中に配置した
複合体に減面加工を施した後、Nb3 Sn生成の熱処理
を施すことにより多心構造の超電導線を製造する方法に
おいて、Cu系金属管として1.0〜5.5wt%のM
nを添加したCu−Mn合金を用いるようにしたもので
ある。
に、本発明のNb3 Sn超電導線の製造方法は、Sn系
金属の外側にCu系金属管およびNb系金属管を順次配
置し、これらの多数本をCuマトリックス中に配置した
複合体に減面加工を施した後、Nb3 Sn生成の熱処理
を施すことにより多心構造の超電導線を製造する方法に
おいて、Cu系金属管として1.0〜5.5wt%のM
nを添加したCu−Mn合金を用いるようにしたもので
ある。
【0009】本発明における複合体は、例えば、以下に
述べる方法により形成される。
述べる方法により形成される。
【0010】(イ)Nb系金属管の内部に、拡散後のS
n濃度(Nb系金属管内部のSn系金属とCu系金属管
とが完全に拡散した場合の濃度を示す。)が所定の濃度
になるようにCu−Mn合金でクラッドされたSn系金
属線を挿入し、これらをCu管内に収容した後、伸線加
工を施し断面六角形のシングル線を製造する。
n濃度(Nb系金属管内部のSn系金属とCu系金属管
とが完全に拡散した場合の濃度を示す。)が所定の濃度
になるようにCu−Mn合金でクラッドされたSn系金
属線を挿入し、これらをCu管内に収容した後、伸線加
工を施し断面六角形のシングル線を製造する。
【0011】(ロ)このシングル線の多数本をその側面
を当接して集合し、これをCu管内に収容した後、管内
壁との間隙にCuスペーサを挿入して複合体を製造す
る。
を当接して集合し、これをCu管内に収容した後、管内
壁との間隙にCuスペーサを挿入して複合体を製造す
る。
【0012】(ハ)複合体に静水圧押出加工、伸線加工
等により減面加工を施した後、Nb系金属管内の拡散熱
処理およびNb3 Sn生成の熱処理を施して多心構造の
超電導線を製造する。
等により減面加工を施した後、Nb系金属管内の拡散熱
処理およびNb3 Sn生成の熱処理を施して多心構造の
超電導線を製造する。
【0013】尚、上記(イ)のシングル線の多数本をC
u管内に収容し、伸線加工を施して断面六角形に成形す
る工程を繰り返すことにより、フィラメント数を増加さ
せることができる。また、最外層のCu管の内側にTa
等の拡散遮蔽層を配置することが好ましい。
u管内に収容し、伸線加工を施して断面六角形に成形す
る工程を繰り返すことにより、フィラメント数を増加さ
せることができる。また、最外層のCu管の内側にTa
等の拡散遮蔽層を配置することが好ましい。
【0014】上記発明において、Cu系金属管に1.0
〜5.5wt%のMnを添加したCu−Mn合金を用い
るのは以下の理由による。即ち、Cu−Mn合金のMn
濃度が1.0wt%未満であると加工性が改善されず、
また5.5wt%を越えると加工性が低下する。特に
4.0〜5.0wt%のMnを添加したCu−Mn合金
を用いることが好ましい。
〜5.5wt%のMnを添加したCu−Mn合金を用い
るのは以下の理由による。即ち、Cu−Mn合金のMn
濃度が1.0wt%未満であると加工性が改善されず、
また5.5wt%を越えると加工性が低下する。特に
4.0〜5.0wt%のMnを添加したCu−Mn合金
を用いることが好ましい。
【0015】このようなMn濃度のCu−Mn合金をN
b系金属管内部に配置することにより伸線加工性が向上
するため、拡散後のSn濃度を50wt%程度以上に高
めてもフィラメント径をφ10μm以下まで加工するこ
とができる。
b系金属管内部に配置することにより伸線加工性が向上
するため、拡散後のSn濃度を50wt%程度以上に高
めてもフィラメント径をφ10μm以下まで加工するこ
とができる。
【0016】また、MnはNb系金属管の内側のNb3
Sn層の生成を阻害せず、またCu系金属管にMnを添
加することによりその強度を高め、Nb系金属管の加工
性を向上させることができる。
Sn層の生成を阻害せず、またCu系金属管にMnを添
加することによりその強度を高め、Nb系金属管の加工
性を向上させることができる。
【0017】本発明におけるSn系金属、Cu系金属お
よびNb系金属としては、それぞれ純金属の他、加工性
や特性を改善するために微量の元素を添加してもよい。
Cuマトリックスについても同様である。
よびNb系金属としては、それぞれ純金属の他、加工性
や特性を改善するために微量の元素を添加してもよい。
Cuマトリックスについても同様である。
【0018】
【作用】上記構成により、本発明のNb3 Sn超電導線
の製造方法によれば、Nb系金属管内部に所定濃度のC
u−Mn合金で被覆されたSn系金属を収容するため、
Nb系金属管内部の強度が増加して複合体の加工性が向
上する。即ち、複合体の加工中にNb系金属管が均一に
変形するため、フィラメントを容易にφ10μm以下に
加工することができる。
の製造方法によれば、Nb系金属管内部に所定濃度のC
u−Mn合金で被覆されたSn系金属を収容するため、
Nb系金属管内部の強度が増加して複合体の加工性が向
上する。即ち、複合体の加工中にNb系金属管が均一に
変形するため、フィラメントを容易にφ10μm以下に
加工することができる。
【0019】
【実施例】以下本発明の実施例について説明する。 Cu−Mn合金の加工性 0.5、1.0、1.5、5.0、6.0wt%の5種
類のMn濃度を有するCu−Mn合金について、φ20
mmの鋳造ロッドから伸線加工を施して硬度の変化を測
定した。図1に線径Φに対する硬度Hvの変化を示す。
類のMn濃度を有するCu−Mn合金について、φ20
mmの鋳造ロッドから伸線加工を施して硬度の変化を測
定した。図1に線径Φに対する硬度Hvの変化を示す。
【0020】いずれの合金も線径Φに対してHv=Al
ogΦ+B(A、B;定数)の関係を示したが、Cu−
6.0wt%Mn合金ではΦ=φ1.35mmで破断
し、またCu−0.5wt%Mn合金では伸線加工によ
る硬度増加の効果は小さい。
ogΦ+B(A、B;定数)の関係を示したが、Cu−
6.0wt%Mn合金ではΦ=φ1.35mmで破断
し、またCu−0.5wt%Mn合金では伸線加工によ
る硬度増加の効果は小さい。
【0021】即ち、6.0wt%のMnの添加では加工
性が低下し、また0.5wt%のMnの添加では加工性
の向上が期待できない。
性が低下し、また0.5wt%のMnの添加では加工性
の向上が期待できない。
【0022】また、Cu−1.5wt%Mn合金とCu
−5.0wt%Mn合金について線径Φに対する引張り
強さの変化を図2に示す。いずれもΦ=φ0.2mm程
度でその引張り強さの値は飽和する傾向を示す。
−5.0wt%Mn合金について線径Φに対する引張り
強さの変化を図2に示す。いずれもΦ=φ0.2mm程
度でその引張り強さの値は飽和する傾向を示す。
【0023】具体例 Sn線の外側にCu−5.0wt%Mn合金管を配置
し、これを外径φ8mm、内径φ5mmのNb管内に収
容して、さらにこのNb管の外側に外径φ9.1mm、
内径φ8.1mmのCu管を配置した後、これに冷間加
工を施し、対辺間距離2.13mmの断面六角形の複合
線を製造した。この複合線のNb管内の拡散後のSn濃
度は50wt%Snである。
し、これを外径φ8mm、内径φ5mmのNb管内に収
容して、さらにこのNb管の外側に外径φ9.1mm、
内径φ8.1mmのCu管を配置した後、これに冷間加
工を施し、対辺間距離2.13mmの断面六角形の複合
線を製造した。この複合線のNb管内の拡散後のSn濃
度は50wt%Snである。
【0024】次いで、上記の複合線と同一断面形状のC
uスペーサの193本を中心として、その外側に複合線
の738本をその側面を当接して集合し、これらを外径
φ80mm、内径φ71mmのCu管内に収容して複合
体を製造した。
uスペーサの193本を中心として、その外側に複合線
の738本をその側面を当接して集合し、これらを外径
φ80mm、内径φ71mmのCu管内に収容して複合
体を製造した。
【0025】このように製造した複合体に静水圧押出加
工および伸線加工を施して、外径φ0.103mmの線
材を製造した。この時のフィラメント径はφ2.6μm
で、またフィラメントの破断も認められず、加工性も良
好であった。
工および伸線加工を施して、外径φ0.103mmの線
材を製造した。この時のフィラメント径はφ2.6μm
で、またフィラメントの破断も認められず、加工性も良
好であった。
【0026】この線材に725℃×50時間の熱処理を
施して多心構造のNb3 Sn超電導線を製造し、その特
性を測定した結果、Jcは2Tで7700A/mm2 の
値を示した。
施して多心構造のNb3 Sn超電導線を製造し、その特
性を測定した結果、Jcは2Tで7700A/mm2 の
値を示した。
【0027】比較例 実施例のCu−5.0wt%Mn合金管の代りにCu管
を用い、他は実施例とと同様にして複合体を製造した。
を用い、他は実施例とと同様にして複合体を製造した。
【0028】この複合体に静水圧押出加工および伸線加
工を施したところフィラメント径φ30μmでフィラメ
ントの破断を生じ、それ以上の加工は不可能であった。
工を施したところフィラメント径φ30μmでフィラメ
ントの破断を生じ、それ以上の加工は不可能であった。
【0029】
【発明の効果】以上述べたように本発明の方法によれ
ば、加工性が良好でフィラメント径をφ10μm以下に
成形することができる上、Nb3 Sn層の生成が阻害さ
れることもなく、高いSn濃度でニオブ・チューブ法に
より多心構造のNb3 Sn超電導線を製造することがで
きる。この方法により得られた超電導線は交流用に適す
る。
ば、加工性が良好でフィラメント径をφ10μm以下に
成形することができる上、Nb3 Sn層の生成が阻害さ
れることもなく、高いSn濃度でニオブ・チューブ法に
より多心構造のNb3 Sn超電導線を製造することがで
きる。この方法により得られた超電導線は交流用に適す
る。
【図1】本発明の方法に用いられるCu−Mn合金の線
径Φに対する硬度Hvの変化を示すグラフ。
径Φに対する硬度Hvの変化を示すグラフ。
【図2】本発明の方法に用いられるCu−Mn合金の線
径Φに対する引張り強さの変化を示すグラフ。
径Φに対する引張り強さの変化を示すグラフ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊野 智幸 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 袴田 真志 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内 (72)発明者 志賀 紀幸 神奈川県川崎市川崎区小田栄2丁目1番1 号 昭和電線電纜株式会社内
Claims (2)
- 【請求項1】 Sn系金属の外側にCu系金属管および
Nb系金属管を順次配置し、これらの多数本をCuマト
リックス中に配置した複合体に減面加工を施した後、N
b3 Sn生成の熱処理を施すことにより多心構造の超電
導線を製造する方法において、前記Cu系金属管として
1.0〜5.5wt%のMnを添加したCu−Mn合金
を用いることを特徴とするNb3 Sn超電導線の製造方
法。 - 【請求項2】 Cu系金属管は、4.0〜5.0wt%
のMnを添加したCu−Mn合金からなる請求項1記載
のNb3 Sn超電導線の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5321549A JPH07176228A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5321549A JPH07176228A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07176228A true JPH07176228A (ja) | 1995-07-14 |
Family
ID=18133810
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5321549A Withdrawn JPH07176228A (ja) | 1993-12-21 | 1993-12-21 | Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07176228A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120183805A (zh) * | 2025-05-21 | 2025-06-20 | 西安聚能超导线材科技有限公司 | 一种多芯Nb3Sn复合线制备方法及复合线 |
-
1993
- 1993-12-21 JP JP5321549A patent/JPH07176228A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN120183805A (zh) * | 2025-05-21 | 2025-06-20 | 西安聚能超导线材科技有限公司 | 一种多芯Nb3Sn复合线制备方法及复合线 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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