JPH0818840B2 - 酸化物超電導体 - Google Patents
酸化物超電導体Info
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- JPH0818840B2 JPH0818840B2 JP2110067A JP11006790A JPH0818840B2 JP H0818840 B2 JPH0818840 B2 JP H0818840B2 JP 2110067 A JP2110067 A JP 2110067A JP 11006790 A JP11006790 A JP 11006790A JP H0818840 B2 JPH0818840 B2 JP H0818840B2
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- Japan
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- oxide
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- oxide superconductor
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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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- Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)
- Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、酸化物超電導体に係わり、特に高磁場中に
おいても臨界電流密度の大きい酸化物超電導体に関す
る。
おいても臨界電流密度の大きい酸化物超電導体に関す
る。
1988年に、酸化物超電導物質において、臨界温度（T
c）が105Kの高臨界温度相を有するBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ
系が発見された。この超電導物質は化学的に安定で、Ｙ
−Ba−Cu−Ｏ系で問題となつた水分による変質は少な
く、魅力的な物質である。しかしながら、この材料は、
ゼロ磁場における臨界電流密度は比較的大きく実用に近
いレベルにあるが、磁場の印加により臨界電流密度は、
極端に低下することが報告されている。例えば、Japane
se Journal of Applied Physics 28（1989）,L82〜84に
よれば、Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3Ox組成の粉末を750〜870
℃で８〜200時間大気中で焼成した後、銀チーブに入れ
圧延，プレス等の機械加工を施した後、800〜870℃で８
〜800時間焼成している。この銀テープ線材のゼロ磁場
における臨界電流密度は6,930A/cm2と比較的大きいが、
例えば磁場を1T印加した場合、最も良いものでも約500A
/cm2と、大きく低下する。このため、大電力用線材等へ
の応用上、この磁場印加による臨界電流密度の低下、が
大きな問題であることがわかつてきた。
c）が105Kの高臨界温度相を有するBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ
系が発見された。この超電導物質は化学的に安定で、Ｙ
−Ba−Cu−Ｏ系で問題となつた水分による変質は少な
く、魅力的な物質である。しかしながら、この材料は、
ゼロ磁場における臨界電流密度は比較的大きく実用に近
いレベルにあるが、磁場の印加により臨界電流密度は、
極端に低下することが報告されている。例えば、Japane
se Journal of Applied Physics 28（1989）,L82〜84に
よれば、Bi1.6Pb0.4Sr2Ca2Cu3Ox組成の粉末を750〜870
℃で８〜200時間大気中で焼成した後、銀チーブに入れ
圧延，プレス等の機械加工を施した後、800〜870℃で８
〜800時間焼成している。この銀テープ線材のゼロ磁場
における臨界電流密度は6,930A/cm2と比較的大きいが、
例えば磁場を1T印加した場合、最も良いものでも約500A
/cm2と、大きく低下する。このため、大電力用線材等へ
の応用上、この磁場印加による臨界電流密度の低下、が
大きな問題であることがわかつてきた。
さらに、従来のBi−Sr−Ca−Cu−Ｏ系では、均質な超
電導体を目ざし、超電導性を示す結晶の結晶粒界あるい
は粒内に、できるだけ不純物の析出しない組成あるいは
熱処理を施していた（特開平１−212226号及び特開平１
−234327号）。
電導体を目ざし、超電導性を示す結晶の結晶粒界あるい
は粒内に、できるだけ不純物の析出しない組成あるいは
熱処理を施していた（特開平１−212226号及び特開平１
−234327号）。
しかし、このようなプロセス条件では、磁場の印加に
より臨界電流密度の極端な低下が生ずるという問題があ
つた。
より臨界電流密度の極端な低下が生ずるという問題があ
つた。
上記従来技術による酸化物超電導体は磁場の印加によ
り臨界電流導度の極端な低下が生ずるという問題があつ
た。
り臨界電流導度の極端な低下が生ずるという問題があつ
た。
本発明は、高磁場下においても臨界電流密度の大きい
超電導体を提供することを目的とする。
超電導体を提供することを目的とする。
前記目的を達成するために、本発明の酸化物超電導体
では、超電導性を示す結晶の結晶粒内に微細な酸化物相
を形成する。
では、超電導性を示す結晶の結晶粒内に微細な酸化物相
を形成する。
本発明の酸化物超電導体は、Bia-Pbb-Src-Cad-Cue-Ox
系酸化物超電導体 ただし、 1.5≦ａ≦2.5 ０≦ｂ≦0.5 1.5≦ｃ≦2.5 0.5≦ｄ≦2.5 1.5≦ｅ≦3.5 ７≦ｘ≦17 であつて、Ca2PbO4酸化物が該酸化物超電導体の結晶粒
内に分散している酸化物超電導体であり、Ar10％及びO2
90％雰囲気中にて835〜855℃で焼結して超電導特性を示
す高臨界温度相を合成する。
系酸化物超電導体 ただし、 1.5≦ａ≦2.5 ０≦ｂ≦0.5 1.5≦ｃ≦2.5 0.5≦ｄ≦2.5 1.5≦ｅ≦3.5 ７≦ｘ≦17 であつて、Ca2PbO4酸化物が該酸化物超電導体の結晶粒
内に分散している酸化物超電導体であり、Ar10％及びO2
90％雰囲気中にて835〜855℃で焼結して超電導特性を示
す高臨界温度相を合成する。
さらに、該高臨界温度相を熱処理してCa2PbO4酸化物
相と、より臨界温度の低い酸化物超電導相あるいは非超
電導体相とを生成する。
相と、より臨界温度の低い酸化物超電導相あるいは非超
電導体相とを生成する。
図面を使つて、本発明の作用を説明する。
第１図は、Bia-Pbb-Src-Cad-Cue-Ox系酸化物超電導体 ただし、 1.5≦ａ≦2.5 ０≦ｂ≦0.5 1.5≦ｃ≦2.5 0.5≦ｄ≦2.5 1.5≦ｅ≦3.5 ７≦ｘ≦17 であつて、Ca2PbO4酸化物が該酸化物超電導体の結晶粒
内に分散しているものであり、熱処理温度及び酸素分圧
を変えて200時間熱処理した試料のＸ線解析結果をもと
に高臨界温度相分離を表したものである。
内に分散しているものであり、熱処理温度及び酸素分圧
を変えて200時間熱処理した試料のＸ線解析結果をもと
に高臨界温度相分離を表したものである。
第１図を用いて高臨界温度相の相分離について検討す
る。図中A,B,C,Dの領域はそれぞれ、高臨界温度相の安
定領域A,高臨界温度相が不安定となりCa2PbO4酸化物相
と臨界温度の低い酸化物超電導相あるいは非超電導体相
とに相分離する領域B,高臨界温度相の相分離が進行しな
い領域Ｃ、及び液相の領域Ｄを示す。第１図からわかる
ように、高臨界温度相を相分離させる温度は酸素分圧に
よつて異なり、相分離可能なＢ領域が好ましい。このよ
うにして得られた本発明の最終的な材料組織は、超電導
性を示す結晶内部に微細なCa2PbO4酸化物相と、より臨
界温度の低い酸化物超電導相あるいは非超電導体相と
が、微細に分散した組織となり、有効なピンニングとし
て作用する。
る。図中A,B,C,Dの領域はそれぞれ、高臨界温度相の安
定領域A,高臨界温度相が不安定となりCa2PbO4酸化物相
と臨界温度の低い酸化物超電導相あるいは非超電導体相
とに相分離する領域B,高臨界温度相の相分離が進行しな
い領域Ｃ、及び液相の領域Ｄを示す。第１図からわかる
ように、高臨界温度相を相分離させる温度は酸素分圧に
よつて異なり、相分離可能なＢ領域が好ましい。このよ
うにして得られた本発明の最終的な材料組織は、超電導
性を示す結晶内部に微細なCa2PbO4酸化物相と、より臨
界温度の低い酸化物超電導相あるいは非超電導体相と
が、微細に分散した組織となり、有効なピンニングとし
て作用する。
第２図（ａ）は従来法における材料の組織を示したも
のであり、超電導体である結晶粒内には、異相はない。
ただし、結晶粒界の三重点に異相が存在する場合もあ
る。これに対して、本発明の超電導体材料では、第２図
（ｂ）のように、微細なPbとCaの複合酸化物相、及びよ
り臨界温度の低い酸化物超電相あるいは非超電導体相を
超電導体の結晶粒内に均一微細に分布した組織となる。
のであり、超電導体である結晶粒内には、異相はない。
ただし、結晶粒界の三重点に異相が存在する場合もあ
る。これに対して、本発明の超電導体材料では、第２図
（ｂ）のように、微細なPbとCaの複合酸化物相、及びよ
り臨界温度の低い酸化物超電相あるいは非超電導体相を
超電導体の結晶粒内に均一微細に分布した組織となる。
微細に分散した酸化物が、従来の粒界部に析出した酸
化物に比べて微細で均一なため、強いピニングとして作
用するのである。なお、結晶粒界に不純物相が生成する
場合もある。このように、超電導体の結晶粒内に導入さ
れたピニングセンターが磁束線を強くトラツプできるの
で、高磁場中でも臨界電流密度が大きな材料を得ること
ができる。
化物に比べて微細で均一なため、強いピニングとして作
用するのである。なお、結晶粒界に不純物相が生成する
場合もある。このように、超電導体の結晶粒内に導入さ
れたピニングセンターが磁束線を強くトラツプできるの
で、高磁場中でも臨界電流密度が大きな材料を得ること
ができる。
〔実施例〕 次に、本発明による酸化物超電導体について説明す
る。
る。
（実施例１） Bi1.8Pb0.3Sr2Ca2Cu3Ox組成となるように、Bi2O3,Pb
O,SrCO3,CaCO3,CuOを秤量した。この粒末を混合，粉砕
してアルミナるつぼ中に入れ、600〜900℃の温度で10時
間程度保持して前駆体を作つた。この前駆体を粉砕した
後、金型ダイスを用いて、5,000kg/cm2の圧力でペレツ
ト成型した。この成型体を、Ar−10％O2雰囲気中、845
℃の温度で200時間焼成した後、再び、約5,000kg/cm2の
圧力で再プレスした。更に、この超電導体をAr−10％O2
雰囲気中で種々の条件（720℃,70〜300時間）で熱処理
した。得られたペレツトの結晶内に存在するCa2PbO4酸
化物相の分散状態、及び77Kにおける臨界電流密度を第
１表に示す。なお、分散状態は走査電子顕微鏡により、
臨界電流導度は四端子法により測定した値である。第１
表から、Ca2PbO4酸化物相の大きさが0.01〜10μｍでか
つ、この酸化物が酸化物超電導体全体に占める体積率
が、0.1vol％以上,10vol％以下である場合に、ゼロ磁
場，高磁場のいずれでも良好な臨界電流導度が得られ
た。
O,SrCO3,CaCO3,CuOを秤量した。この粒末を混合，粉砕
してアルミナるつぼ中に入れ、600〜900℃の温度で10時
間程度保持して前駆体を作つた。この前駆体を粉砕した
後、金型ダイスを用いて、5,000kg/cm2の圧力でペレツ
ト成型した。この成型体を、Ar−10％O2雰囲気中、845
℃の温度で200時間焼成した後、再び、約5,000kg/cm2の
圧力で再プレスした。更に、この超電導体をAr−10％O2
雰囲気中で種々の条件（720℃,70〜300時間）で熱処理
した。得られたペレツトの結晶内に存在するCa2PbO4酸
化物相の分散状態、及び77Kにおける臨界電流密度を第
１表に示す。なお、分散状態は走査電子顕微鏡により、
臨界電流導度は四端子法により測定した値である。第１
表から、Ca2PbO4酸化物相の大きさが0.01〜10μｍでか
つ、この酸化物が酸化物超電導体全体に占める体積率
が、0.1vol％以上,10vol％以下である場合に、ゼロ磁
場，高磁場のいずれでも良好な臨界電流導度が得られ
た。
（実施例２） 実施例１と同じ方法で、Bi1.8Pb0.3Sr2Ca2Cu3Ox組成
となるように、粉末を秤量，混合し前駆体を合成した。
この前駆体を再び実施例１と同様に金型ダイスで成型，
焼成後、再プレスし焼成温度850℃，酸素分圧10.0atm雰
囲気中で200時間熱処理した。この試料の77Kにおける超
電導特性を評価した結果、ゼロ磁場では52,000A/cm2， 10Tの磁場中では51,000A/cm2であつた。
となるように、粉末を秤量，混合し前駆体を合成した。
この前駆体を再び実施例１と同様に金型ダイスで成型，
焼成後、再プレスし焼成温度850℃，酸素分圧10.0atm雰
囲気中で200時間熱処理した。この試料の77Kにおける超
電導特性を評価した結果、ゼロ磁場では52,000A/cm2， 10Tの磁場中では51,000A/cm2であつた。
（実施例３） Bi2O3,PbO,SrCO3,CuO原料粉末を用いて、第２表に示す
種々の組成のBia-Pbb-Src-Cad-Cue-Ox系酸化物となるよ
うに、これら原料粉末をひょう量した。この粉末を混
合、粉砕してアルミナるつぼ中に入れ、600−900℃の温
度で10時間保持して前駆体を作成した。実施例１と同様
に、前駆体を粉砕した後、金型ダイスを用いてペレツト
成形した。この成形体を、Ar−10％O2雰囲気中、845℃
の温度で200時間の焼成を行つた。得られたペレツトの7
7Kにおけるゼロ磁場における臨界電流密度を４端子法に
より測定した結果を第２表に示す。いずれの組成の場合
でも、77Kにおいて超電導特性を示すことがわかる。
種々の組成のBia-Pbb-Src-Cad-Cue-Ox系酸化物となるよ
うに、これら原料粉末をひょう量した。この粉末を混
合、粉砕してアルミナるつぼ中に入れ、600−900℃の温
度で10時間保持して前駆体を作成した。実施例１と同様
に、前駆体を粉砕した後、金型ダイスを用いてペレツト
成形した。この成形体を、Ar−10％O2雰囲気中、845℃
の温度で200時間の焼成を行つた。得られたペレツトの7
7Kにおけるゼロ磁場における臨界電流密度を４端子法に
より測定した結果を第２表に示す。いずれの組成の場合
でも、77Kにおいて超電導特性を示すことがわかる。
〔発明の効果〕 本発明によれば、高磁場中においても、臨界電流密度
の大きな材料が合成できるので、Bi系超電導材料の工業
化に際して大きな効果がある。
の大きな材料が合成できるので、Bi系超電導材料の工業
化に際して大きな効果がある。
第１図はBi系酸化物超電導体の高臨界温度相の相分離を
示す図、第２図（ａ）は従来方法により得られる材料組
成の模式図、第２図（ｂ）は本発明の方法により得られ
る材料組織の模式図である。
示す図、第２図（ａ）は従来方法により得られる材料組
成の模式図、第２図（ｂ）は本発明の方法により得られ
る材料組織の模式図である。
Claims (1)
- 【請求項１】Bia-Pbb-Src-Cad-Cue-Ox系酸化物超電導体 ただし、 1.5≦ａ≦2.5 ０≦ｂ≦0.5 1.5≦ｃ≦2.5 0.5≦ｄ≦2.5 1.5≦ｅ≦3.5 ７≦ｘ≦17 であつて、Ca2PbO4酸化物の大きさが0.01−10μｍ、該
酸化物が酸化物超電導体全体に占める体積率が、0.1vol
％以上、10vol％以下であることを特徴とする酸化物超
電導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2110067A JPH0818840B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 酸化物超電導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2110067A JPH0818840B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 酸化物超電導体 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0412023A JPH0412023A (ja) | 1992-01-16 |
| JPH0818840B2 true JPH0818840B2 (ja) | 1996-02-28 |
Family
ID=14526222
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2110067A Expired - Fee Related JPH0818840B2 (ja) | 1990-04-27 | 1990-04-27 | 酸化物超電導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0818840B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4696811B2 (ja) * | 2005-09-22 | 2011-06-08 | 住友電気工業株式会社 | Ｂｉ系超電導体の製造方法 |
-
1990
- 1990-04-27 JP JP2110067A patent/JPH0818840B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0412023A (ja) | 1992-01-16 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |