JPH08212853A - スズ化三ニオブ製品の臨界電流を増大させる方法 - Google Patents
スズ化三ニオブ製品の臨界電流を増大させる方法Info
- Publication number
- JPH08212853A JPH08212853A JP7228750A JP22875095A JPH08212853A JP H08212853 A JPH08212853 A JP H08212853A JP 7228750 A JP7228750 A JP 7228750A JP 22875095 A JP22875095 A JP 22875095A JP H08212853 A JPH08212853 A JP H08212853A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- triniobium tin
- triniobium
- control layer
- shrinkage control
- superconducting
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N60/00—Superconducting devices
- H10N60/20—Permanent superconducting devices
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/917—Mechanically manufacturing superconductor
- Y10S505/918—Mechanically manufacturing superconductor with metallurgical heat treating
-
- 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
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S505/00—Superconductor technology: apparatus, material, process
- Y10S505/825—Apparatus per se, device per se, or process of making or operating same
- Y10S505/917—Mechanically manufacturing superconductor
- Y10S505/927—Metallurgically bonding superconductive members
Landscapes
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 スズ化三ニオブ超伝導製品の臨界電流を増大
させる。 【解決手段】 スズ化三ニオブ超伝導製品を、少なくと
も前記スズ化三ニオブ超伝導製品の厚さにほぼ等しい厚
さを有する少なくとも１つの熱収縮制御層と共に所定の
加工温度において熱処理することにより、前記スズ化三
ニオブ超伝導製品と前記熱収縮制御層とから成る複合物
を形成し、次いで前記複合物を前記加工温度より低い試
験温度にまで冷却することにより、前記スズ化三ニオブ
超伝導製品中の熱ひずみを低減させて、前記スズ化三ニ
オブ超伝導製品の臨界電流を増大させる。
させる。 【解決手段】 スズ化三ニオブ超伝導製品を、少なくと
も前記スズ化三ニオブ超伝導製品の厚さにほぼ等しい厚
さを有する少なくとも１つの熱収縮制御層と共に所定の
加工温度において熱処理することにより、前記スズ化三
ニオブ超伝導製品と前記熱収縮制御層とから成る複合物
を形成し、次いで前記複合物を前記加工温度より低い試
験温度にまで冷却することにより、前記スズ化三ニオブ
超伝導製品中の熱ひずみを低減させて、前記スズ化三ニ
オブ超伝導製品の臨界電流を増大させる。
Description
【０００１】
【発明の分野】本発明は、スズ化三ニオブ超伝導製品の
臨界電流を増大させる方法に関するものである。更に詳
しく言えば本発明は、熱収縮制御層を用いてスズ化三ニ
オブ超伝導素子の臨界電流を増大させる方法に関する。
臨界電流を増大させる方法に関するものである。更に詳
しく言えば本発明は、熱収縮制御層を用いてスズ化三ニ
オブ超伝導素子の臨界電流を増大させる方法に関する。
【０００２】
【発明の背景】スズ化三ニオブ（Ｎｂ3 Ｓｎ）の超伝導
特性に対するひずみの効果は、ほぼ３０年間にわたって
研究されてきた。当業界において公知のごとく、脆い物
質であるスズ化三ニオブ中に存在する圧縮ひずみは、取
扱いやコイル巻きに際して生じることのある損傷あるい
は動作中の磁石において見られる電磁力からそれを保護
するために役立つ。
特性に対するひずみの効果は、ほぼ３０年間にわたって
研究されてきた。当業界において公知のごとく、脆い物
質であるスズ化三ニオブ中に存在する圧縮ひずみは、取
扱いやコイル巻きに際して生じることのある損傷あるい
は動作中の磁石において見られる電磁力からそれを保護
するために役立つ。
【０００３】圧縮ひずみは、スズ化三ニオブ超伝導体を
被覆する材料によって付与されるのが通例である。かか
る材料としては、青銅加工されたマルチフィラメント線
における青銅、及び液相拡散加工された積層スズ化三ニ
オブ箔における銅箔が挙げられる。この場合の圧縮ひず
みは、銅又は青銅被覆とスズ化三ニオブ超伝導体との間
における熱膨張率の差によって生み出される。かかる熱
膨張率の差は、複合物が加工温度から冷却される際にス
ズ化三ニオブの圧縮を引起こすのである。
被覆する材料によって付与されるのが通例である。かか
る材料としては、青銅加工されたマルチフィラメント線
における青銅、及び液相拡散加工された積層スズ化三ニ
オブ箔における銅箔が挙げられる。この場合の圧縮ひず
みは、銅又は青銅被覆とスズ化三ニオブ超伝導体との間
における熱膨張率の差によって生み出される。かかる熱
膨張率の差は、複合物が加工温度から冷却される際にス
ズ化三ニオブの圧縮を引起こすのである。
【０００４】スズ化三ニオブ超伝導体のひずみ効果に関
する研究の多くは、固相拡散法によって製造されたモノ
フィラメント状及びマルチフィラメント状の青銅加工線
を用いて強い磁界の下で実施されてきた。たとえば、エ
ム・スエナガ（Ｍ．Ｓｕｅｎａｇａ）及びエイ・エフ・
クラーク（Ａ．Ｆ．Ｃｌａｒｋ）編「マルチフィラメン
タリ・Ａ１５・スーパーコンダクターズ（Ｍｕｌｔｉｆ
ｉｌａｍｅｎｔａｒｙ Ａ１５ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒｓ）」（プレナム・プレス社、ニューヨーク、
１９８０年）の１８７〜２０３頁に収載されたジェイ・
ダブリュー・イーキン（Ｊ．Ｗ．Ｅｋｉｎ）の論文「ひ
ずみ評価法則並びにマルチフィラメント状Ａ１５超伝導
体における一軸ひずみ及び曲げひずみの効果の予測」中
には、彼によって見出されたひずみ評価関係式が記載さ
れている。イーキンの関係式は、マルチフィラメント状
超伝導体に関し、臨界磁界Ｂc2の軸方向ひずみ依存性に
基づいて臨界電流Ｉc に対するひずみの効果を予測する
ものである。
する研究の多くは、固相拡散法によって製造されたモノ
フィラメント状及びマルチフィラメント状の青銅加工線
を用いて強い磁界の下で実施されてきた。たとえば、エ
ム・スエナガ（Ｍ．Ｓｕｅｎａｇａ）及びエイ・エフ・
クラーク（Ａ．Ｆ．Ｃｌａｒｋ）編「マルチフィラメン
タリ・Ａ１５・スーパーコンダクターズ（Ｍｕｌｔｉｆ
ｉｌａｍｅｎｔａｒｙ Ａ１５ Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕ
ｃｔｏｒｓ）」（プレナム・プレス社、ニューヨーク、
１９８０年）の１８７〜２０３頁に収載されたジェイ・
ダブリュー・イーキン（Ｊ．Ｗ．Ｅｋｉｎ）の論文「ひ
ずみ評価法則並びにマルチフィラメント状Ａ１５超伝導
体における一軸ひずみ及び曲げひずみの効果の予測」中
には、彼によって見出されたひずみ評価関係式が記載さ
れている。イーキンの関係式は、マルチフィラメント状
超伝導体に関し、臨界磁界Ｂc2の軸方向ひずみ依存性に
基づいて臨界電流Ｉc に対するひずみの効果を予測する
ものである。
【０００５】イーキンの論文中に説明されているごと
く、マルチフィラメント状のスズ化三ニオブ超伝導体に
一軸ひずみが加えられた場合、臨界電流密度ＪC はある
ひずみの下で最大値Ｊcmにまで増加し、次いで一軸張力
が更に増大するのに伴って減少するのが通例である。こ
のような臨界電流密度の最大値は、反応熱処理後の冷却
に際してスズ化三ニオブ反応層と青銅母材との間におけ
る熱収縮の差のためスズ化三ニオブ反応層中に生じる予
備圧縮応力に由来するものである。なお、かかる最大値
はスズ化三ニオブ中の固有ひずみが最小になった場合に
生じると考えられる。
く、マルチフィラメント状のスズ化三ニオブ超伝導体に
一軸ひずみが加えられた場合、臨界電流密度ＪC はある
ひずみの下で最大値Ｊcmにまで増加し、次いで一軸張力
が更に増大するのに伴って減少するのが通例である。こ
のような臨界電流密度の最大値は、反応熱処理後の冷却
に際してスズ化三ニオブ反応層と青銅母材との間におけ
る熱収縮の差のためスズ化三ニオブ反応層中に生じる予
備圧縮応力に由来するものである。なお、かかる最大値
はスズ化三ニオブ中の固有ひずみが最小になった場合に
生じると考えられる。
【０００６】このようなわけで、液相拡散法及び固相拡
散法によって製造されたスズ化三ニオブ超伝導製品の臨
界電流を向上させる方法の開発が要望されている。
散法によって製造されたスズ化三ニオブ超伝導製品の臨
界電流を向上させる方法の開発が要望されている。
【０００７】
【発明の概要】本発明に従えば、上記の要望を満たすた
め、（ａ）スズ化三ニオブ超伝導製品を、少なくともそ
れの厚さにほぼ等しい厚さを有する少なくとも１つの熱
収縮制御層と共に加工温度において熱処理することによ
り、前記スズ化三ニオブ超伝導製品と前記熱収縮制御層
とから成る複合物を形成し、次いで（ｂ）前記複合物を
前記加工温度より低い試験温度にまで冷却することによ
り、前記スズ化三ニオブ超伝導製品中の熱ひずみを低減
させてそれの臨界電流を増大させる両工程を含むことを
特徴とする、スズ化三ニオブ超伝導製品の臨界電流を増
大させる方法が提供される。
め、（ａ）スズ化三ニオブ超伝導製品を、少なくともそ
れの厚さにほぼ等しい厚さを有する少なくとも１つの熱
収縮制御層と共に加工温度において熱処理することによ
り、前記スズ化三ニオブ超伝導製品と前記熱収縮制御層
とから成る複合物を形成し、次いで（ｂ）前記複合物を
前記加工温度より低い試験温度にまで冷却することによ
り、前記スズ化三ニオブ超伝導製品中の熱ひずみを低減
させてそれの臨界電流を増大させる両工程を含むことを
特徴とする、スズ化三ニオブ超伝導製品の臨界電流を増
大させる方法が提供される。
【０００８】本明細書中において使用される「スズ化三
ニオブ超伝導製品」という用語は、スズ化三ニオブ超伝
導体、スズ化三ニオブとニオブとから成る超伝導箔、か
かる箔を保護被膜と積層して成る超伝導テープ、スズ化
三ニオブとニオブとから成る線を保護被膜で被覆して成
る超伝導線、及び超伝導性を有することが判明している
その他のスズ化三ニオブ製品を包括するものである。か
かるスズ化三ニオブ超伝導製品は、当業者にとって公知
の方法（たとえば、液相拡散法及び固相拡散法）によっ
て製造することができる。
ニオブ超伝導製品」という用語は、スズ化三ニオブ超伝
導体、スズ化三ニオブとニオブとから成る超伝導箔、か
かる箔を保護被膜と積層して成る超伝導テープ、スズ化
三ニオブとニオブとから成る線を保護被膜で被覆して成
る超伝導線、及び超伝導性を有することが判明している
その他のスズ化三ニオブ製品を包括するものである。か
かるスズ化三ニオブ超伝導製品は、当業者にとって公知
の方法（たとえば、液相拡散法及び固相拡散法）によっ
て製造することができる。
【０００９】本発明にとって好適な製品は、液相拡散法
に従ってスズ化三ニオブ超伝導体を生成させることによ
って得られた箔である。一般に、かかる箔は約１ミル
（０．００１インチ）の厚さを有している。本明細書中
において使用される「スズ化三ニオブ箔」という用語
は、スズ化三ニオブとニオブとから成る箔を意味する。
本発明の好適な実施の態様においては、上記のごとき箔
はそれの上面及び下面に積層された銅製の保護被覆を有
しており、それによってテープ状のスズ化三ニオブ超伝
導製品を成している。かかるテープは、約７ミル（０．
００７インチ）の厚さを有するのが通例である。この場
合、スズ化三ニオブ箔は約１ミル（０．００１インチ）
の厚さを有し、また各々の銅被膜は約３ミル（０．００
３インチ）の厚さを有している。
に従ってスズ化三ニオブ超伝導体を生成させることによ
って得られた箔である。一般に、かかる箔は約１ミル
（０．００１インチ）の厚さを有している。本明細書中
において使用される「スズ化三ニオブ箔」という用語
は、スズ化三ニオブとニオブとから成る箔を意味する。
本発明の好適な実施の態様においては、上記のごとき箔
はそれの上面及び下面に積層された銅製の保護被覆を有
しており、それによってテープ状のスズ化三ニオブ超伝
導製品を成している。かかるテープは、約７ミル（０．
００７インチ）の厚さを有するのが通例である。この場
合、スズ化三ニオブ箔は約１ミル（０．００１インチ）
の厚さを有し、また各々の銅被膜は約３ミル（０．００
３インチ）の厚さを有している。
【００１０】本明細書中において使用される「熱収縮制
御層」という用語は、熱応力を低減させて超伝導体の臨
界電流を増大させるためスズ化三ニオブ超伝導製品に接
合される１つ以上の材料層を意味する。かかる熱収縮制
御層をスズ化三ニオブ超伝導製品に接合するための方法
の一例としては、はんだ付けが挙げられる。適当なはん
だ付け温度は約４２３〜１０２３Ｋの範囲内にある。
御層」という用語は、熱応力を低減させて超伝導体の臨
界電流を増大させるためスズ化三ニオブ超伝導製品に接
合される１つ以上の材料層を意味する。かかる熱収縮制
御層をスズ化三ニオブ超伝導製品に接合するための方法
の一例としては、はんだ付けが挙げられる。適当なはん
だ付け温度は約４２３〜１０２３Ｋの範囲内にある。
【００１１】一般に、２つの熱収縮制御層がスズ化三ニ
オブ超伝導製品に付加される。この場合、２つの熱収縮
制御層はスズ化三ニオブ超伝導製品を挟むように配置さ
れて対称的な構造を生み出す。たとえば、テープの場
合、熱収縮制御層はテープの上面及び下面に接合され
る。本発明は、２つの熱収縮制御層を使用する実施の態
様のみに限定されるわけではない。相互に接合された多
数の熱収縮制御層を使用することもできるし、またスズ
化三ニオブ超伝導製品に接合された単一の熱収縮制御層
を使用することもできる。単一の熱収縮制御層を使用す
る場合、それの厚さはスズ化三ニオブ超伝導製品中の熱
ひずみを低減させて臨界電流を増大させるのに十分なも
のでなければならない。単一の熱収縮制御層は非対称的
な構造をもたらす。とは言え、単一の支持体上に積層さ
れたスズ化三ニオブ中の残留熱ひずみは二重の支持体を
使用した場合とあまり違わない。
オブ超伝導製品に付加される。この場合、２つの熱収縮
制御層はスズ化三ニオブ超伝導製品を挟むように配置さ
れて対称的な構造を生み出す。たとえば、テープの場
合、熱収縮制御層はテープの上面及び下面に接合され
る。本発明は、２つの熱収縮制御層を使用する実施の態
様のみに限定されるわけではない。相互に接合された多
数の熱収縮制御層を使用することもできるし、またスズ
化三ニオブ超伝導製品に接合された単一の熱収縮制御層
を使用することもできる。単一の熱収縮制御層を使用す
る場合、それの厚さはスズ化三ニオブ超伝導製品中の熱
ひずみを低減させて臨界電流を増大させるのに十分なも
のでなければならない。単一の熱収縮制御層は非対称的
な構造をもたらす。とは言え、単一の支持体上に積層さ
れたスズ化三ニオブ中の残留熱ひずみは二重の支持体を
使用した場合とあまり違わない。
【００１２】本明細書中において使用される「加工温
度」という用語は、熱収縮制御層及びスズ化三ニオブ超
伝導製品に熱処理を施して複合物を形成するために使用
される温度を意味する。たとえば、熱収縮制御層とスズ
化三ニオブ超伝導製品とを接合して複合物を形成するた
めにはんだ付けが使用される場合、加工温度ははんだの
組成に依存するのであって、一例を挙げれば、約４５６
Ｋ（１８３℃）である。同様に、本明細書中において使
用される「試験温度」という用語は、熱処理温度からの
冷却に際してスズ化三ニオブ超伝導体に熱ひずみを付与
するのに十分なだけ加工温度より低い温度を意味する。
かかる試験温度としては、スズ化三ニオブが超伝導性を
示すような約４．２〜１８Ｋの範囲内の温度を使用する
ことができる。
度」という用語は、熱収縮制御層及びスズ化三ニオブ超
伝導製品に熱処理を施して複合物を形成するために使用
される温度を意味する。たとえば、熱収縮制御層とスズ
化三ニオブ超伝導製品とを接合して複合物を形成するた
めにはんだ付けが使用される場合、加工温度ははんだの
組成に依存するのであって、一例を挙げれば、約４５６
Ｋ（１８３℃）である。同様に、本明細書中において使
用される「試験温度」という用語は、熱処理温度からの
冷却に際してスズ化三ニオブ超伝導体に熱ひずみを付与
するのに十分なだけ加工温度より低い温度を意味する。
かかる試験温度としては、スズ化三ニオブが超伝導性を
示すような約４．２〜１８Ｋの範囲内の温度を使用する
ことができる。
【００１３】スズ化三ニオブテープに接合された熱収縮
制御層としてニオブを使用することによって本発明を実
施すれば、スズ化三ニオブ超伝導体の臨界電流を５Ｔの
横方向磁界及び４．２Ｋの温度の下で６０％も増大させ
ることができる。
制御層としてニオブを使用することによって本発明を実
施すれば、スズ化三ニオブ超伝導体の臨界電流を５Ｔの
横方向磁界及び４．２Ｋの温度の下で６０％も増大させ
ることができる。
【００１４】
【好適な実施の態様の詳細な説明】本発明においては、
熱収縮制御層とスズ化三ニオブ超伝導製品との間におけ
る熱膨張特性の差が超伝導体中に一様な圧縮又は引張ひ
ずみを誘起する。これは、熱収縮制御層及びスズ化三ニ
オブ超伝導製品に熱処理を施して複合物を形成するため
に使用される加工温度からの冷却に際して起こる。そし
て、ひずみがゼロになった場合にスズ化三ニオブ超伝導
製品の臨界電流は最大値に達する。
熱収縮制御層とスズ化三ニオブ超伝導製品との間におけ
る熱膨張特性の差が超伝導体中に一様な圧縮又は引張ひ
ずみを誘起する。これは、熱収縮制御層及びスズ化三ニ
オブ超伝導製品に熱処理を施して複合物を形成するため
に使用される加工温度からの冷却に際して起こる。そし
て、ひずみがゼロになった場合にスズ化三ニオブ超伝導
製品の臨界電流は最大値に達する。
【００１５】スズ化三ニオブ超伝導製品が銅から成る保
護被膜を含む場合、本発明において使用される熱収縮制
御層は銅の熱膨張率とほぼ同等若しくはそれより小さい
熱膨張率を有する材料から成る。かかる材料としては、
ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデン、ステン
レス鋼、ハステロイ合金、インコネル合金、ニッケル、
チタン、鋼、クロム、アンチモン、パラジウム、白金及
びそれらの混合物が挙げられるが、それらのみに限定さ
れるわけではない。なお、熱膨張率が銅の熱膨張率とほ
ぼ同等若しくはそれより小さければ、上記のごとき基材
金属の合金をはじめとするその他の材料を使用すること
もできる。
護被膜を含む場合、本発明において使用される熱収縮制
御層は銅の熱膨張率とほぼ同等若しくはそれより小さい
熱膨張率を有する材料から成る。かかる材料としては、
ニオブ、タンタル、タングステン、モリブデン、ステン
レス鋼、ハステロイ合金、インコネル合金、ニッケル、
チタン、鋼、クロム、アンチモン、パラジウム、白金及
びそれらの混合物が挙げられるが、それらのみに限定さ
れるわけではない。なお、熱膨張率が銅の熱膨張率とほ
ぼ同等若しくはそれより小さければ、上記のごとき基材
金属の合金をはじめとするその他の材料を使用すること
もできる。
【００１６】スズ化三ニオブ超伝導製品が銅以外の材料
（たとえば、青銅母材）から成る保護被膜を含む場合、
熱収縮制御層は保護被膜の熱膨張率と同等若しくはそれ
より小さい熱膨張率を有する材料から成る。たとえば、
スズ化三ニオブを包囲する保護被膜が青銅から成る場合
には、熱収縮制御層は青銅の熱膨張率と同等若しくはそ
れより小さい熱膨張率を有する材料から成る。かかる材
料としては、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブ
デン、ステンレス鋼、ハステロイ合金、インコネル合
金、ニッケル、チタン、鋼、クロム、アンチモン、パラ
ジウム、白金及びそれらの混合物が挙げられるが、それ
らのみに限定されるわけではない。なお、熱膨張率が青
銅の熱膨張率とほぼ同等若しくはそれより小さければ、
上記のごとき基材金属の合金をはじめとするその他の材
料を使用することもできる。
（たとえば、青銅母材）から成る保護被膜を含む場合、
熱収縮制御層は保護被膜の熱膨張率と同等若しくはそれ
より小さい熱膨張率を有する材料から成る。たとえば、
スズ化三ニオブを包囲する保護被膜が青銅から成る場合
には、熱収縮制御層は青銅の熱膨張率と同等若しくはそ
れより小さい熱膨張率を有する材料から成る。かかる材
料としては、ニオブ、タンタル、タングステン、モリブ
デン、ステンレス鋼、ハステロイ合金、インコネル合
金、ニッケル、チタン、鋼、クロム、アンチモン、パラ
ジウム、白金及びそれらの混合物が挙げられるが、それ
らのみに限定されるわけではない。なお、熱膨張率が青
銅の熱膨張率とほぼ同等若しくはそれより小さければ、
上記のごとき基材金属の合金をはじめとするその他の材
料を使用することもできる。
【００１７】更にまた、スズ化三ニオブ超伝導製品が保
護被膜を有しないスズ化三ニオブ箔から成る場合には、
超伝導体に付与される熱応力を最小にするため、熱収縮
制御層はスズ化三ニオブの熱膨張率にできるだけ整合し
た熱膨張率を有する材料から成る。理想的には、スズ化
三ニオブ超伝導体に付与されるひずみがゼロである場合
に最大の臨界電流が得られる。
護被膜を有しないスズ化三ニオブ箔から成る場合には、
超伝導体に付与される熱応力を最小にするため、熱収縮
制御層はスズ化三ニオブの熱膨張率にできるだけ整合し
た熱膨張率を有する材料から成る。理想的には、スズ化
三ニオブ超伝導体に付与されるひずみがゼロである場合
に最大の臨界電流が得られる。
【００１８】本発明の実施の一態様に従えば、スズ化三
ニオブ超伝導製品（たとえば、スズ化三ニオブ箔と銅製
の保護被膜とから成るテープ）がはんだ付けによって２
つの実質的に厚い平坦な熱収縮制御層の間に接合され
る。各々の熱収縮制御層の最小厚さは、熱収縮制御層用
として選定された材料に応じてスズ化三ニオブ超伝導製
品の厚さの約１〜５倍の範囲内にあることが必要であ
る。最大厚さは、スズ化三ニオブ超伝導製品の厚さの２
０倍まで若しくはそれ以上にまで達し得る。たとえば、
スズ化三ニオブテープが約７ミル（０．００７インチ）
の厚さを有する場合、各々の熱収縮制御層は約７〜３５
ミル（０．００７〜０．０３５インチ）の範囲内の厚さ
を有すればよい。なお、上記のごとき複合物の総合厚さ
に対するはんだの寄与は無視し得ることに注意された
い。
ニオブ超伝導製品（たとえば、スズ化三ニオブ箔と銅製
の保護被膜とから成るテープ）がはんだ付けによって２
つの実質的に厚い平坦な熱収縮制御層の間に接合され
る。各々の熱収縮制御層の最小厚さは、熱収縮制御層用
として選定された材料に応じてスズ化三ニオブ超伝導製
品の厚さの約１〜５倍の範囲内にあることが必要であ
る。最大厚さは、スズ化三ニオブ超伝導製品の厚さの２
０倍まで若しくはそれ以上にまで達し得る。たとえば、
スズ化三ニオブテープが約７ミル（０．００７インチ）
の厚さを有する場合、各々の熱収縮制御層は約７〜３５
ミル（０．００７〜０．０３５インチ）の範囲内の厚さ
を有すればよい。なお、上記のごとき複合物の総合厚さ
に対するはんだの寄与は無視し得ることに注意された
い。
【００１９】別の表示方法に従えば、２つの熱収縮制御
層の間にスズ化三ニオブテープを接合して成る上記のご
とき複合物の積層状態は「ｃ−ｂ−ａ−ｂ−ｃ」として
表される。この場合、「ｃ」は熱収縮制御層を表し、
「ｂ」は銅層を表し、「ａ」は内部のスズ化三ニオブ超
伝導体を表し、そして「ｂ−ａ−ｂ」はスズ化三ニオブ
テープを表す。
層の間にスズ化三ニオブテープを接合して成る上記のご
とき複合物の積層状態は「ｃ−ｂ−ａ−ｂ−ｃ」として
表される。この場合、「ｃ」は熱収縮制御層を表し、
「ｂ」は銅層を表し、「ａ」は内部のスズ化三ニオブ超
伝導体を表し、そして「ｂ−ａ−ｂ」はスズ化三ニオブ
テープを表す。
【００２０】熱収縮制御層は、加工温度から試験温度へ
の冷却に際し、熱収縮制御層とスズ化三ニオブ超伝導製
品との間における熱膨張特性の差が超伝導体中に一様な
圧縮又は引張ひずみを誘起するように選定される。一般
に、スズ化三ニオブ超伝導製品の両側に同じ材料から成
る熱収縮制御層が配置される。これは、バイメタルスト
リップの冷却に際して起こるような屈曲を防止するため
に役立つ。
の冷却に際し、熱収縮制御層とスズ化三ニオブ超伝導製
品との間における熱膨張特性の差が超伝導体中に一様な
圧縮又は引張ひずみを誘起するように選定される。一般
に、スズ化三ニオブ超伝導製品の両側に同じ材料から成
る熱収縮制御層が配置される。これは、バイメタルスト
リップの冷却に際して起こるような屈曲を防止するため
に役立つ。
【００２１】以下の説明は、当業者にとって公知の液相
拡散法によって製造されたスズ化三ニオブ箔を用いて本
発明を更に例示するものである。たとえば、２５．４μ
ｍ（０．００１インチ）の厚さを有するニオブ合金箔
（Ｎｂ−１原子％Ｚｒ−２原子％Ｏ）が溶融スズ合金
（Ｓｎ−１７原子％Ｃｕ）中に浸漬される。次に、スズ
で被覆されたニオブ合金箔が１０５０℃で約２００秒間
わたり反応させられる。この温度においてはスズ合金被
膜は液体であって、スズ合金は生成中のスズ化三ニオブ
層を通って拡散して固体のニオブ合金芯材と反応する。
その結果、残留するニオブ合金箔の両側には約７μｍの
厚さを有する微細粒度の超伝導性スズ化三ニオブ層が形
成される。次に、反応済みの箔に銅箔のストリップをは
んだ付けすることによってテープ状のスズ化三ニオブ−
銅積層物が形成される。こうして得られたスズ化三ニオ
ブテープが本発明のスズ化三ニオブ超伝導製品を成すわ
けである。
拡散法によって製造されたスズ化三ニオブ箔を用いて本
発明を更に例示するものである。たとえば、２５．４μ
ｍ（０．００１インチ）の厚さを有するニオブ合金箔
（Ｎｂ−１原子％Ｚｒ−２原子％Ｏ）が溶融スズ合金
（Ｓｎ−１７原子％Ｃｕ）中に浸漬される。次に、スズ
で被覆されたニオブ合金箔が１０５０℃で約２００秒間
わたり反応させられる。この温度においてはスズ合金被
膜は液体であって、スズ合金は生成中のスズ化三ニオブ
層を通って拡散して固体のニオブ合金芯材と反応する。
その結果、残留するニオブ合金箔の両側には約７μｍの
厚さを有する微細粒度の超伝導性スズ化三ニオブ層が形
成される。次に、反応済みの箔に銅箔のストリップをは
んだ付けすることによってテープ状のスズ化三ニオブ−
銅積層物が形成される。こうして得られたスズ化三ニオ
ブテープが本発明のスズ化三ニオブ超伝導製品を成すわ
けである。
【００２２】熱収縮の差を実証するため、８種の材料の
いずれかから成る２枚の板の間にスズ化三ニオブテープ
の試験片がはんだ付けされ、そしてかかる複合物がはん
だ付け温度から試験温度にまで冷却される。この例で
は、８種の材料として黄銅、銅、ステンレス鋼、ハステ
ロイＸ、インコネル６００、ニッケル、ニオブ及びタン
グステンが使用される。
いずれかから成る２枚の板の間にスズ化三ニオブテープ
の試験片がはんだ付けされ、そしてかかる複合物がはん
だ付け温度から試験温度にまで冷却される。この例で
は、８種の材料として黄銅、銅、ステンレス鋼、ハステ
ロイＸ、インコネル６００、ニッケル、ニオブ及びタン
グステンが使用される。
【００２３】かかる複合物がはんだ凝固温度〔４５６Ｋ
（１８３℃）〕から液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）にま
で冷却される結果、スズ化三ニオブ中には残留熱ひずみ
が生じる。スズ化三ニオブ中にはまた、スズ化三ニオブ
箔を反応温度〔１３２３Ｋ（１０５０℃）〕からはんだ
付け温度にまで冷却する際にも残留熱ひずみが誘起され
る。なお、反応温度においては液状の結晶粒間相が存在
する。かかる第２相はそれの凝固前には剪断変形に対し
て抵抗を生じることがなく、従ってスズ化三ニオブ中に
はいかなるひずみも生じない。約６５原子％のスズ、３
０原子％のニオブ、及び５原子％の銅から成る液状の第
２相は、１２２３Ｋ（９５０℃）で凝固するものと考え
られる。９５０℃から１８３℃への冷却の結果としてス
ズ化三ニオブ中に生じる残留熱ひずみは約＋０．０３％
である。これは、上記の温度範囲内においてスズ化三ニ
オブ及びニオブの弾性率が一定であるという仮定に基づ
いている。
（１８３℃）〕から液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）にま
で冷却される結果、スズ化三ニオブ中には残留熱ひずみ
が生じる。スズ化三ニオブ中にはまた、スズ化三ニオブ
箔を反応温度〔１３２３Ｋ（１０５０℃）〕からはんだ
付け温度にまで冷却する際にも残留熱ひずみが誘起され
る。なお、反応温度においては液状の結晶粒間相が存在
する。かかる第２相はそれの凝固前には剪断変形に対し
て抵抗を生じることがなく、従ってスズ化三ニオブ中に
はいかなるひずみも生じない。約６５原子％のスズ、３
０原子％のニオブ、及び５原子％の銅から成る液状の第
２相は、１２２３Ｋ（９５０℃）で凝固するものと考え
られる。９５０℃から１８３℃への冷却の結果としてス
ズ化三ニオブ中に生じる残留熱ひずみは約＋０．０３％
である。これは、上記の温度範囲内においてスズ化三ニ
オブ及びニオブの弾性率が一定であるという仮定に基づ
いている。
【００２４】５テスラ（Ｔ）の横方向磁界及び４．２Ｋ
の試験温度の下では、熱的に誘起される軸方向ひずみを
０．４％だけ低減させると臨界電流は６０％だけ増大し
た。なお、同じ大きさの軸方向引張曲げひずみは臨界電
流を約９％しか増大させなかった。本発明を更に例示す
るため、以下に実施例を示す。これらの実施例において
は、８種の材料から成る熱収縮制御層を用いて試験が行
われた。
の試験温度の下では、熱的に誘起される軸方向ひずみを
０．４％だけ低減させると臨界電流は６０％だけ増大し
た。なお、同じ大きさの軸方向引張曲げひずみは臨界電
流を約９％しか増大させなかった。本発明を更に例示す
るため、以下に実施例を示す。これらの実施例において
は、８種の材料から成る熱収縮制御層を用いて試験が行
われた。
【００２５】
【実施例１〜８】下記の表１には、各種の支持体にはん
だ付けされたスズ化三ニオブ−銅箔中のひずみに関する
計算データが示されている。支持体として使用された材
料は、黄銅、銅、３０４Ｌステンレス鋼、ハステロイ
Ｘ、インコネル６００、ニッケル、ニオブ及びタングス
テンであった。熱的に誘起される軸方向ひずみはεx に
よって表される。かかるデータによれば、熱ひずみがε
x ＝−０．３９からεx ＝０．０に変化した場合に臨界
電流（Ｉc ）が６０％だけ増大することがわかる。これ
は、黄銅にはんだ付けされたスズ化三ニオブ箔とニオブ
にはんだ付けされたスズ化三ニオブ箔との間におけるＩ
c の差（２３５アンペア）として表される。
だ付けされたスズ化三ニオブ−銅箔中のひずみに関する
計算データが示されている。支持体として使用された材
料は、黄銅、銅、３０４Ｌステンレス鋼、ハステロイ
Ｘ、インコネル６００、ニッケル、ニオブ及びタングス
テンであった。熱的に誘起される軸方向ひずみはεx に
よって表される。かかるデータによれば、熱ひずみがε
x ＝−０．３９からεx ＝０．０に変化した場合に臨界
電流（Ｉc ）が６０％だけ増大することがわかる。これ
は、黄銅にはんだ付けされたスズ化三ニオブ箔とニオブ
にはんだ付けされたスズ化三ニオブ箔との間におけるＩ
c の差（２３５アンペア）として表される。
【００２６】表１中においては、液体ヘリウム温度
（４．２Ｋ）及び５Ｔの磁界の下で（各種の支持体には
んだ付けされたスズ化三ニオブ−銅箔から成る）複合物
の臨界電流を試験した。温度及び磁界強度は変化させな
かった。熱ひずみの測定に際しては、磁界はｚ軸に整列
させた。いずれの実験においても、電流は軸方向に沿っ
て流した。電圧探針は試験片の中央に位置する１ｃｍの
部分に配置され、また臨界電流は０．２マイクロボルト
の電圧差によって定義された。
（４．２Ｋ）及び５Ｔの磁界の下で（各種の支持体には
んだ付けされたスズ化三ニオブ−銅箔から成る）複合物
の臨界電流を試験した。温度及び磁界強度は変化させな
かった。熱ひずみの測定に際しては、磁界はｚ軸に整列
させた。いずれの実験においても、電流は軸方向に沿っ
て流した。電圧探針は試験片の中央に位置する１ｃｍの
部分に配置され、また臨界電流は０．２マイクロボルト
の電圧差によって定義された。
【００２７】
【表１】 表 １ 支持体材料の性質、Ｎｂ3 Ｓｎ中の残留 熱ひずみの計算値、及び臨界電流測定値 実施例 支持体 弾性率 εx Ｉc T=4.2K〜456K 材 料 (GPa)a (%) 4.2K、5T に対するΔL/L o (アンヘ゜ア) (%) １ 黄銅 105 -0.393 393 0.676 ２ 銅 112 -0.312 424 0.596 ３ ステンレス鋼 190 -0.306 451 0.590 ４ ハステロイ 200 -0.185 500 0.471 ５ インコネル 200 -0.177 511 0.463 ６ ニッケル 207 -0.169 528 0.456 ７ ニオブ 103 0.002 628 0.263 ８ タングステン 407 0.116 565 0.161 Ｎｂ3 Ｓｎ 165 0.282 （注）ΔＬ／Ｌo は、原長（Ｌo ）に対する長さの変化（ΔＬ）の割合を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハワード・ロスコー・ハート，ジュニア アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、ランキン・ロード、2159番 (72)発明者 メリッサ・リー・マレー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、シャテ ィコーク、マディガン・ロード、66エー （番地なし) (72)発明者 ロバート・ジョン・ザバラ アメリカ合衆国、ニューヨーク州、スケネ クタデイ、テリー・アヴェニュー、39番 (72)発明者 ブルース・アラン・クヌセン アメリカ合衆国、ニューヨーク州、アムス テルダム、ベルハンス・ロード、アールデ ィー、ナンバー５ （番地なし) (72)発明者 トーマス・ロバート・ラバー アメリカ合衆国、ニューヨーク州、イース ト・バーン、サッチャー・パーク・ロー ド、1297番
Claims (15)
- 【請求項１】 （ａ）スズ化三ニオブ超伝導製品を、少
なくとも前記スズ化三ニオブ超伝導製品の厚さにほぼ等
しい厚さを有する少なくとも１つの熱収縮制御層と共に
所定の加工温度において熱処理することにより、前記ス
ズ化三ニオブ超伝導製品と前記熱収縮制御層とから成る
複合物を形成し、次いで（ｂ）前記複合物を前記加工温
度より低い試験温度にまで冷却することにより、前記ス
ズ化三ニオブ超伝導製品中の熱ひずみを低減させて前記
スズ化三ニオブ超伝導製品の臨界電流を増大させる両工
程を含むことを特徴とする、スズ化三ニオブ超伝導製品
の臨界電流を増大させる方法。 - 【請求項２】 前記スズ化三ニオブ超伝導製品が箔、テ
ープ及び線から成る群より選ばれた形態を有するスズ化
三ニオブ超伝導体から成る請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 前記スズ化三ニオブ超伝導製品が銅被膜
を有するスズ化三ニオブ超伝導体から成る請求項１記載
の方法。 - 【請求項４】 前記スズ化三ニオブ超伝導製品が青銅母
材被膜を有するスズ化三ニオブ超伝導体から成る請求項
１記載の方法。 - 【請求項５】 前記熱収縮制御層が、熱処理によりスズ
化三ニオブ超伝導製品に接合してから冷却した場合にス
ズ化三ニオブ超伝導体の臨界電流を増大させるような金
属から成る請求項１記載の方法。 - 【請求項６】 前記熱収縮制御層が銅の熱膨張率と同等
若しくはそれより小さい熱膨張率を有する請求項３記載
の方法。 - 【請求項７】 前記熱収縮制御層がニオブ、タンタル、
タングステン、モリブデン、ニッケル、ステンレス鋼、
インコネル合金、ハステロイ合金、チタン、鋼、クロ
ム、アンチモン、パラジウム、白金及びそれらの混合物
から成る群より選ばれた材料から成る請求項６記載の方
法。 - 【請求項８】 前記熱収縮制御層が青銅母材の熱膨張率
と同等若しくはそれより小さい熱膨張率を有する請求項
４記載の方法。 - 【請求項９】 前記熱収縮制御層がニオブ、タンタル、
タングステン、モリブデン、ニッケル、ステンレス鋼、
インコネル合金、ハステロイ合金、チタン、鋼、クロ
ム、アンチモン、パラジウム、白金及びそれらの混合物
から成る群より選ばれた材料から成る請求項８記載の方
法。 - 【請求項１０】 前記熱処理が約４２３〜１０２３Ｋの
範囲内の温度下ではんだ付けを行うことによって実施さ
れる請求項１記載の方法。 - 【請求項１１】 前記試験温度が約４．２〜１８Ｋの範
囲内の超伝導温度である請求項１記載の方法。 - 【請求項１２】 前記熱収縮制御層の厚さが前記スズ化
三ニオブ超伝導製品の厚さの約１〜約２０倍に等しい請
求項１記載の方法。 - 【請求項１３】 前記熱収縮制御層の厚さが前記スズ化
三ニオブ超伝導製品の厚さの約１〜５倍に等しい請求項
１２記載の方法。 - 【請求項１４】 前記スズ化三ニオブ超伝導製品が２つ
の熱収縮制御層の間に挟まれた状態でそれらに接合され
る請求項１記載の方法。 - 【請求項１５】 前記スズ化三ニオブ超伝導製品が３つ
以上の熱収縮接合層に接合される請求項１４記載の方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/303803 | 1994-09-09 | ||
| US08/303,803 US5505790A (en) | 1994-09-09 | 1994-09-09 | Method for enhancing critical current of triniobium tin |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08212853A true JPH08212853A (ja) | 1996-08-20 |
Family
ID=23173774
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7228750A Withdrawn JPH08212853A (ja) | 1994-09-09 | 1995-09-06 | スズ化三ニオブ製品の臨界電流を増大させる方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5505790A (ja) |
| EP (1) | EP0701291A1 (ja) |
| JP (1) | JPH08212853A (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6836955B2 (en) * | 2000-03-21 | 2005-01-04 | Composite Materials Technology, Inc. | Constrained filament niobium-based superconductor composite and process of fabrication |
| US7146709B2 (en) | 2000-03-21 | 2006-12-12 | Composite Materials Technology, Inc. | Process for producing superconductor |
| US6918172B2 (en) * | 2000-03-21 | 2005-07-19 | Composite Materials Technology, Inc. | Process for manufacturing Nb3Sn superconductor |
| US6583362B2 (en) * | 2001-11-05 | 2003-06-24 | General Electric Company | Zirconia-stabilized multi-filamentary niobium-tin superconducting wire |
| US7325293B2 (en) * | 2003-01-10 | 2008-02-05 | General Electric Company | Zirconia-stabilized multi-filamentary niobium-tin superconducting wire |
| JP5259603B2 (ja) * | 2006-09-26 | 2013-08-07 | コンポジット マテリアルズ テクノロジー インコーポレイテッド | 改良型電解コンデンサ陽極の製造方法 |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3352008A (en) * | 1963-05-03 | 1967-11-14 | Nat Res Corp | Process of bonding copper foil to foil containing superconductive layer such as niobium stannide |
| US4324842A (en) * | 1978-12-05 | 1982-04-13 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Superconducting wire with improved strain characteristics |
| DE3531770A1 (de) * | 1985-09-06 | 1987-03-19 | Kernforschungsz Karlsruhe | Multifilament-supraleiterdraehte, bestehend aus mit kupfer oder mit kupfer-legierung umgebenen filamenten aus nb(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)sn oder v(pfeil abwaerts)3(pfeil abwaerts)ga mit zusaetzen sowie verfahren zu deren herstellung |
| GB2257437B (en) * | 1991-06-28 | 1994-05-18 | Gen Electric | Method for forming triniobium tin semiconductor |
| US5290638A (en) * | 1992-07-24 | 1994-03-01 | Massachusetts Institute Of Technology | Superconducting joint with niobium-tin |
| US5299728A (en) * | 1992-10-28 | 1994-04-05 | General Electric Company | Method and apparatus for laminating foils into a superconducting tape for use in a superconducting magnet |
-
1994
- 1994-09-09 US US08/303,803 patent/US5505790A/en not_active Expired - Fee Related
-
1995
- 1995-08-29 EP EP95305988A patent/EP0701291A1/en not_active Withdrawn
- 1995-09-06 JP JP7228750A patent/JPH08212853A/ja not_active Withdrawn
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP0701291A1 (en) | 1996-03-13 |
| US5505790A (en) | 1996-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR101328863B1 (ko) | 합금 와이어 및 그 제조 방법 | |
| US3218693A (en) | Process of making niobium stannide superconductors | |
| US3537827A (en) | Flexible superconductive laminates | |
| US3352008A (en) | Process of bonding copper foil to foil containing superconductive layer such as niobium stannide | |
| US3309179A (en) | Hard superconductor clad with metal coating | |
| US3534459A (en) | Composite superconducting elements | |
| JPH08212853A (ja) | スズ化三ニオブ製品の臨界電流を増大させる方法 | |
| US4757161A (en) | Composite superconducting conductor with several conductor strands and a method for manufacturing the same | |
| TWI230200B (en) | Metal band and manufacturing method of the same | |
| Pourrahimi et al. | Nb/sub 3/Al wire produced by powder metallurgy and rapid quenching from high temperatures | |
| Verebelyi et al. | Practical neutral-axis conductor geometries for coated conductor composite wire | |
| Benz | Mechanical and Electrical Properties of Diffusion‐Processed Nb3Sn‐Copper‐Stainless Steel Composite Conductors | |
| JP2016225288A (ja) | Ｎｂ３Ａｌ超伝導線材用前駆体線材及びＮｂ３Ａｌ超伝導線材 | |
| JP5028222B2 (ja) | 高抵抗材複合酸化物超電導テープ | |
| US5656380A (en) | Superconductive article and method of making | |
| Tenhover | Superconducting properties of rapidly quenched and heat treated Zr-V and Hf-V foils | |
| JPH05198227A (ja) | ニオブ３・すず超電導体の形成方法 | |
| JP3754522B2 (ja) | Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線材 | |
| US5747181A (en) | Superconductive article and method of making | |
| Clapp et al. | New processing technique for forming flexible A‐15 superconducting tapes with extremely high critical current densities and magnetic fields | |
| Bussiere et al. | ac losses of bronze‐processed (Nb1− x Zr x) 3Sn between 5 and 16 K | |
| JPS62110207A (ja) | ニオブ・チタン極細多芯超電導線 | |
| Osamura | Mechanical Properties of Composite Superconductors | |
| US5158620A (en) | Superconductor and process of manufacture | |
| US7854057B2 (en) | Method of facilitating superconducting tape manufacturing |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20021203 |