JPH09204828A - Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 - Google Patents
Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法Info
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- JPH09204828A JPH09204828A JP8012750A JP1275096A JPH09204828A JP H09204828 A JPH09204828 A JP H09204828A JP 8012750 A JP8012750 A JP 8012750A JP 1275096 A JP1275096 A JP 1275096A JP H09204828 A JPH09204828 A JP H09204828A
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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
- Wire Processing (AREA)
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】臨界電流密度特性に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導
線材を提供することにある。 【解決手段】ジェリーロール法によって超電導特性に優
れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を製造する場合、厚さが２
５μｍ未満のＡｌシートと厚さ１００μｍ未満のＮｂシ
ートを使用してＮｂ／Ａｌ積層複合体を形成し、その複
合体を１．５×１０4 以下の加工度で減面加工してＡｌ
をＮｂ中に分散させる。この場合、少なくとも単芯線形
成時の押出しに静水圧押出しを用いる。
線材を提供することにある。 【解決手段】ジェリーロール法によって超電導特性に優
れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を製造する場合、厚さが２
５μｍ未満のＡｌシートと厚さ１００μｍ未満のＮｂシ
ートを使用してＮｂ／Ａｌ積層複合体を形成し、その複
合体を１．５×１０4 以下の加工度で減面加工してＡｌ
をＮｂ中に分散させる。この場合、少なくとも単芯線形
成時の押出しに静水圧押出しを用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する産業分野】本発明は超電導線材、特にＮ
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法に関するものである。
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】超電導核融合装置、電力貯蔵装置あるい
は物性研究用高磁界マグネット等の高い磁界を必要とす
る装置においては、高い磁界における臨界電流密度が高
く、かつ運転中に超伝導線材に作用する電磁力によって
生ずる機械的歪みによる臨界電流密度の劣化が小さいＮ
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の適用が期待されている。
は物性研究用高磁界マグネット等の高い磁界を必要とす
る装置においては、高い磁界における臨界電流密度が高
く、かつ運転中に超伝導線材に作用する電磁力によって
生ずる機械的歪みによる臨界電流密度の劣化が小さいＮ
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の適用が期待されている。
【０００３】Ｎｂ3 Ａｌは、Ｎｂ−Ａｌ平衡状態図か
ら、１６００℃以上の高温下においてのみ安定に存在す
る非平衡相であり、それ以下の温度では、化学量論組成
からのずれが大きくなるため、臨界温度Ｔｃ及び上部臨
界磁界Ｂｃ2 が低下し、高い磁界マグネットへの適用が
困難とされてきた。
ら、１６００℃以上の高温下においてのみ安定に存在す
る非平衡相であり、それ以下の温度では、化学量論組成
からのずれが大きくなるため、臨界温度Ｔｃ及び上部臨
界磁界Ｂｃ2 が低下し、高い磁界マグネットへの適用が
困難とされてきた。
【０００４】このような特徴を有するＮｂ3 Ａｌの製法
は、Ｎｂ／Ａｌ複合体を１６００℃以上の高温に加熱
し、それを急冷することでＮｂ3 Ａｌ相を得る析出法
と、Ｎｂ及びＡｌ相を数１０〜数１００ｎｍオーダーに
微細化させ、６００〜１０５０℃の比較的低温でＮｂ3
Ａｌを拡散反応させる拡散法に大別できる。
は、Ｎｂ／Ａｌ複合体を１６００℃以上の高温に加熱
し、それを急冷することでＮｂ3 Ａｌ相を得る析出法
と、Ｎｂ及びＡｌ相を数１０〜数１００ｎｍオーダーに
微細化させ、６００〜１０５０℃の比較的低温でＮｂ3
Ａｌを拡散反応させる拡散法に大別できる。
【０００５】ここで核融合炉等の大規模マグネットの製
作を考えたとき、マグネットの安定性の問題は重要であ
り、超電導線材にＣｕ、Ａｌ等の安定化金属を複合する
必要がある。
作を考えたとき、マグネットの安定性の問題は重要であ
り、超電導線材にＣｕ、Ａｌ等の安定化金属を複合する
必要がある。
【０００６】前述した析出法は、安定化金属として使用
可能な金属の融点以上の高温熱処理が必要であるため、
安定化金属の複合が困難であり、拡散法をベースとした
方法によるＮｂ3 Ａｌの生成が望まれる。
可能な金属の融点以上の高温熱処理が必要であるため、
安定化金属の複合が困難であり、拡散法をベースとした
方法によるＮｂ3 Ａｌの生成が望まれる。
【０００７】拡散法をベースとしたＮｂ3 Ａｌ系超電導
線材の製法は、粉末や金法（ＰＭ法）クラッドチップ押
出法、Ｎｂチューブ法、ジェリーロール法等が知られて
おり、何れの方法もＮｂ及びＡｌを極めて微細に加工す
るもので、Ｎｂ及びＡｌの反応拡散距離を小さくでき
る。その中でもジェリーロール法は比較的Ｎｂ及びＡｌ
の加工度が小さくてすむため、長尺材を製作しやすいこ
と、また、製造工程、材料コストの面に関しても最も実
用化に近い方法である。
線材の製法は、粉末や金法（ＰＭ法）クラッドチップ押
出法、Ｎｂチューブ法、ジェリーロール法等が知られて
おり、何れの方法もＮｂ及びＡｌを極めて微細に加工す
るもので、Ｎｂ及びＡｌの反応拡散距離を小さくでき
る。その中でもジェリーロール法は比較的Ｎｂ及びＡｌ
の加工度が小さくてすむため、長尺材を製作しやすいこ
と、また、製造工程、材料コストの面に関しても最も実
用化に近い方法である。
【０００８】このジェリーロール法によって超電導特性
に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を得るには、前述した
ように、Ｎｂ及びＡｌ相を微細化し、反応拡散距離を短
くして反応させる必要がある。従来技術では減面加工に
よりＮｂ及びＡｌ相は微細化されるが、熱処理前の横断
面においてＮｂ及びＡｌ相は互いに積層され、層状組織
が残ることがが特徴である。
に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を得るには、前述した
ように、Ｎｂ及びＡｌ相を微細化し、反応拡散距離を短
くして反応させる必要がある。従来技術では減面加工に
よりＮｂ及びＡｌ相は微細化されるが、熱処理前の横断
面においてＮｂ及びＡｌ相は互いに積層され、層状組織
が残ることがが特徴である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】熱処理によりＮｂ3 Ａ
ｌ相はＮｂ及びＡｌ相の界面付近に生成される。１００
０℃以下の低温熱処理でＮｂ3 Ａｌを得るにはＮｂ／Ａ
ｌ部分を極めて微細に加工する必要があり、加工後のＮ
ｂ及びＡｌ相部分の厚さを数１０〜数１００ｎｍオーダ
ーとする加工が要求される。しかしながら、前述したよ
うな熱処理前の横断面においてＮｂ及びＡｌ相が層状組
織を示している従来技術では、Ｎｂ及びＡｌ相部分を数
１０〜数１００ｎｍオーダーとしてもＮｂ及びＡｌ相の
接触面積が小さくなり、厚さ方向への拡散のみにより反
応が進むため反応速度が遅く、その結果、未反応のＮｂ
及びＡｌ相の残存或いは異相の生成により充分な臨界電
流密度特性が得られない。
ｌ相はＮｂ及びＡｌ相の界面付近に生成される。１００
０℃以下の低温熱処理でＮｂ3 Ａｌを得るにはＮｂ／Ａ
ｌ部分を極めて微細に加工する必要があり、加工後のＮ
ｂ及びＡｌ相部分の厚さを数１０〜数１００ｎｍオーダ
ーとする加工が要求される。しかしながら、前述したよ
うな熱処理前の横断面においてＮｂ及びＡｌ相が層状組
織を示している従来技術では、Ｎｂ及びＡｌ相部分を数
１０〜数１００ｎｍオーダーとしてもＮｂ及びＡｌ相の
接触面積が小さくなり、厚さ方向への拡散のみにより反
応が進むため反応速度が遅く、その結果、未反応のＮｂ
及びＡｌ相の残存或いは異相の生成により充分な臨界電
流密度特性が得られない。
【００１０】このようにフィラメントとなるＮｂ／Ａｌ
部分が層状組織を示している従来技術ではＮｂ3 Ａｌ相
の生成効率がよくないため臨界電流密度が低くなるとい
う問題点を有している。
部分が層状組織を示している従来技術ではＮｂ3 Ａｌ相
の生成効率がよくないため臨界電流密度が低くなるとい
う問題点を有している。
【００１１】本発明の目的は、前記した従来技術の欠点
を解消し、臨界電流密度特性の優れたＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を提供することにある。
を解消し、臨界電流密度特性の優れたＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】従来技術の欠点を解消す
るには、フィラメントのＮｂ／Ａｌ複合組織を層状では
なく、Ｎｂ中にＡｌが繊維状に微細に分散したような複
合組織とし、Ｎｂ／Ａｌ界面の接触面積を増大させて拡
散反応をより早く進行させることが必要である。
るには、フィラメントのＮｂ／Ａｌ複合組織を層状では
なく、Ｎｂ中にＡｌが繊維状に微細に分散したような複
合組織とし、Ｎｂ／Ａｌ界面の接触面積を増大させて拡
散反応をより早く進行させることが必要である。
【００１３】本発明の要点は、薄く加工されたＡｌ及び
Ｎｂシートを使用してＮｂ／Ａｌ積層複合体を形成する
ことで１．５×１０4 以下の加工度でＡｌをＮｂ中に分
散させ、Ｎｂ／Ａｌの界面の増加によりＮｂ3 Ａｌ相の
生成効率を向上させたことにある。更に、Ａｌ相のＮｂ
相への分散を効果的に行わせるために単芯線の形成に静
水圧押出しを用いたことにある。
Ｎｂシートを使用してＮｂ／Ａｌ積層複合体を形成する
ことで１．５×１０4 以下の加工度でＡｌをＮｂ中に分
散させ、Ｎｂ／Ａｌの界面の増加によりＮｂ3 Ａｌ相の
生成効率を向上させたことにある。更に、Ａｌ相のＮｂ
相への分散を効果的に行わせるために単芯線の形成に静
水圧押出しを用いたことにある。
【００１４】
【発明の実施の形態】金属シート材の厚みが薄くなるに
従い、板厚方向に存在する結晶粒数が少なくなり一般的
な多結晶体と見做すことができなくなる。それが塑性変
形する場合、変形後の異方性が顕著に現れてくる。
従い、板厚方向に存在する結晶粒数が少なくなり一般的
な多結晶体と見做すことができなくなる。それが塑性変
形する場合、変形後の異方性が顕著に現れてくる。
【００１５】ここで、図５により本発明の作用を説明す
る。
る。
【００１６】図５(a) はジェリーロール法による積層複
合体形成時（変形前）のＮｂ／Ａｌの層状組織を示すも
ので、Ｎｂ１とＡｌ２が交互に積層される。図５(b)
は、この積層複合体に静水圧押出しにより積層半径方向
に等方圧力が作用して変形した結果を示したものであ
り、Ｎｂ層３にその異方性によって皺が発生し、Ｎｂ層
間のＡｌ層４の厚さが円周方向に不均一となり、部分的
にＡｌ溜りが形成される。これを更に減面加工して得ら
れる組織を図５(c) に示す。図５(b) のＡｌ溜りはＮｂ
層３の皺の増大、屈曲点の応力集中等により更に細分さ
れ、２次元的にＮｂマトリックス５中に微細なＡｌ相６
がアトランダムに分散した組織、３次元的にはＮｂマト
リックス５中に微細な減面加工方向に伸びたＡｌ繊維６
がアトランダムに分散した組織となる。
合体形成時（変形前）のＮｂ／Ａｌの層状組織を示すも
ので、Ｎｂ１とＡｌ２が交互に積層される。図５(b)
は、この積層複合体に静水圧押出しにより積層半径方向
に等方圧力が作用して変形した結果を示したものであ
り、Ｎｂ層３にその異方性によって皺が発生し、Ｎｂ層
間のＡｌ層４の厚さが円周方向に不均一となり、部分的
にＡｌ溜りが形成される。これを更に減面加工して得ら
れる組織を図５(c) に示す。図５(b) のＡｌ溜りはＮｂ
層３の皺の増大、屈曲点の応力集中等により更に細分さ
れ、２次元的にＮｂマトリックス５中に微細なＡｌ相６
がアトランダムに分散した組織、３次元的にはＮｂマト
リックス５中に微細な減面加工方向に伸びたＡｌ繊維６
がアトランダムに分散した組織となる。
【００１７】一方、加工度の増大と共にマトリックス化
したＮｂが加工硬化し、Ａｌとの変形抵抗差が拡大す
る。変形抵抗差の拡大に伴いＡｌの分散形態の不均一性
の程度が増大し、減面加工中に断線が起きやすくなる。
加えて、図５(c) に示したようなＡｌ分散粒子形状は、
応力集中が高くなる形状であるため、より減面加工中に
断線が起きやすくなる。厚さ１００μｍ未満のＮｂシー
ト及び厚さ２５μｍ未満のＡｌシートを用い、総加工度
を断面積比で１．５×１０4 以下とすることで線材の加
工性を損なわずに臨界電流密度の大幅な改善が可能な微
細分散組織が得られる。
したＮｂが加工硬化し、Ａｌとの変形抵抗差が拡大す
る。変形抵抗差の拡大に伴いＡｌの分散形態の不均一性
の程度が増大し、減面加工中に断線が起きやすくなる。
加えて、図５(c) に示したようなＡｌ分散粒子形状は、
応力集中が高くなる形状であるため、より減面加工中に
断線が起きやすくなる。厚さ１００μｍ未満のＮｂシー
ト及び厚さ２５μｍ未満のＡｌシートを用い、総加工度
を断面積比で１．５×１０4 以下とすることで線材の加
工性を損なわずに臨界電流密度の大幅な改善が可能な微
細分散組織が得られる。
【００１８】また、ＮｂやＣｕのチューブ中にジェリー
ロールによるＮｂ／Ａｌ複合体を挿入したとき、複合体
のスプリングバックにより積層部分に必ず空隙が生じ
る。
ロールによるＮｂ／Ａｌ複合体を挿入したとき、複合体
のスプリングバックにより積層部分に必ず空隙が生じ
る。
【００１９】このような状態のものを静水圧押出しする
と、積層複合体の半径方向に等方圧力が作用し、各層が
円周方向に座屈してＮｂ／Ａｌ層状組織が不均一となる
ため、単芯線の加工に静水圧押出しを用いることはＡｌ
微細分散組織を得る上で効果的である。
と、積層複合体の半径方向に等方圧力が作用し、各層が
円周方向に座屈してＮｂ／Ａｌ層状組織が不均一となる
ため、単芯線の加工に静水圧押出しを用いることはＡｌ
微細分散組織を得る上で効果的である。
【００２０】ところで、静水圧押出しは、変形抵抗の差
が大きい構成材からなる複合材の押出加工に最適であ
る。しかし、ＮｂとＡｌの変形抵抗差はかなり大きく、
かつ、Ａｌの融点が低いためＮｂ／Ａｌ積層複合体の高
温押出しでは、ＮｂとＡｌの変形抵抗差が拡大し、不均
一変形が生じ、押出し後の減面加工において断線が起き
易くなると共に、押出加工時の発熱によりＮｂ／Ａｌ積
層複合体中のＡｌ層が溶融し、押出し不能となる危険性
がある。このような危険性を回避するために、単芯線材
の押出温度（ビレット加熱温度）は５００℃以下とする
ことが望ましい。また、本発明の作用は、Ｎｂ／Ａｌ積
層複合体中のＮｂ層を皺状に変形させ、Ａｌ相溜りを形
成させることにあるが、単芯線材の静水圧押出しの加工
度が小さいと、このＡｌ相溜りが粒状となり、その後の
減面加工において断線の原因となる。この断線を防止す
るためには、押出比が２以上の高加工度押出しによりＡ
ｌ相溜りを押出加工軸に平行な繊維状に変形させる必要
がある。
が大きい構成材からなる複合材の押出加工に最適であ
る。しかし、ＮｂとＡｌの変形抵抗差はかなり大きく、
かつ、Ａｌの融点が低いためＮｂ／Ａｌ積層複合体の高
温押出しでは、ＮｂとＡｌの変形抵抗差が拡大し、不均
一変形が生じ、押出し後の減面加工において断線が起き
易くなると共に、押出加工時の発熱によりＮｂ／Ａｌ積
層複合体中のＡｌ層が溶融し、押出し不能となる危険性
がある。このような危険性を回避するために、単芯線材
の押出温度（ビレット加熱温度）は５００℃以下とする
ことが望ましい。また、本発明の作用は、Ｎｂ／Ａｌ積
層複合体中のＮｂ層を皺状に変形させ、Ａｌ相溜りを形
成させることにあるが、単芯線材の静水圧押出しの加工
度が小さいと、このＡｌ相溜りが粒状となり、その後の
減面加工において断線の原因となる。この断線を防止す
るためには、押出比が２以上の高加工度押出しによりＡ
ｌ相溜りを押出加工軸に平行な繊維状に変形させる必要
がある。
【００２１】本発明には、工業用純Ｎｂ、あるいはＴ
ａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒの中の少なくとも一元素を５
原子％以下含んだＮｂ基合金のシート材及び管材が適用
可能である。また、Ａｌシート材としては、Ａｌ純度が
９９．５％以上の工業用純Ａｌ、あるいはＣｕ、Ｆｅ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｎの中の少なくとも
一元素を３０重量％以下含んだＡｌ基合金が適用可能で
ある。
ａ、Ｔｉ、Ｖ、Ｈｆ、Ｚｒの中の少なくとも一元素を５
原子％以下含んだＮｂ基合金のシート材及び管材が適用
可能である。また、Ａｌシート材としては、Ａｌ純度が
９９．５％以上の工業用純Ａｌ、あるいはＣｕ、Ｆｅ、
Ｇａ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｎの中の少なくとも
一元素を３０重量％以下含んだＡｌ基合金が適用可能で
ある。
【００２２】ジェリーロール積層複合体成形用のＣｕ巻
芯及び単芯線、多芯線の成形のためのＣｕ管等には工業
用純Ｃｕ、あるいはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔ
ｉ、Ｚｒの中の少なく一元素を３０重量％以下含んだＣ
ｕ基合金が適用可能である。
芯及び単芯線、多芯線の成形のためのＣｕ管等には工業
用純Ｃｕ、あるいはＣｒ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｔ
ｉ、Ｚｒの中の少なく一元素を３０重量％以下含んだＣ
ｕ基合金が適用可能である。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２４】図１は、実施例及び比較例で用いたジェリ
ーロール法によるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造工程を
示し、図２は、図１中のジェリーロール積層複合体の構
成を示し、図３には単芯線用のビレットの断面構成を示
した。
ーロール法によるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造工程を
示し、図２は、図１中のジェリーロール積層複合体の構
成を示し、図３には単芯線用のビレットの断面構成を示
した。
【００２５】まず、直径６mm、長さ１５０mmの工業用純
Ｃｕ丸棒２１を外径８．６mm、内径６．１mm、長さ１５
０mmの工業用純Ｎｂ管２２内に挿入して作製した巻芯
に、表１に示す厚さをもった幅１５０mm、長さ２４００
mmの工業用純Ｎｂシート材２３と、表１に示す厚さをも
った幅１５０mm、長さ２４００mmの工業用純Ａｌシート
材２４を積層して重ね巻きし、ジェリーロール積層複合
体３１を製作した。
Ｃｕ丸棒２１を外径８．６mm、内径６．１mm、長さ１５
０mmの工業用純Ｎｂ管２２内に挿入して作製した巻芯
に、表１に示す厚さをもった幅１５０mm、長さ２４００
mmの工業用純Ｎｂシート材２３と、表１に示す厚さをも
った幅１５０mm、長さ２４００mmの工業用純Ａｌシート
材２４を積層して重ね巻きし、ジェリーロール積層複合
体３１を製作した。
【００２６】次に、得られたジェリーロール積層複合体
３１を、図４に示すように、外径２８．５mm、内径２５
mm、長さ１７０mmの工業用純Ｃｕ管３３中に、外径２
４．６mm、内径２２．３mm、長さ１５０mmの工業用純Ｎ
ｂ管３２と共に挿入し、両端を封じて単芯線用のビレッ
トを製作し、そのビレットを静水圧押出機を用いて室温
で直径１２mmに押出加工した。
３１を、図４に示すように、外径２８．５mm、内径２５
mm、長さ１７０mmの工業用純Ｃｕ管３３中に、外径２
４．６mm、内径２２．３mm、長さ１５０mmの工業用純Ｎ
ｂ管３２と共に挿入し、両端を封じて単芯線用のビレッ
トを製作し、そのビレットを静水圧押出機を用いて室温
で直径１２mmに押出加工した。
【００２７】次に、その単芯線材をダイスを用いて引抜
加工し、対辺長さ２．７７mmの六角断面の単芯線材とし
た。
加工し、対辺長さ２．７７mmの六角断面の単芯線材とし
た。
【００２８】次に、この線材を整直矯正後、長さ１５０
mmに切断し、洗浄した六角断面の単芯線材４８本を、単
芯線材と同寸法の工業用純Ｃｕからなる六角断面の線材
７本を中心に束ね、外径２８．４mm、内径２３．４mm、
長さ１７０mmの工業用純Ｃｕ管中に挿入し、両端を封じ
て多芯線用のビレットを製作した。
mmに切断し、洗浄した六角断面の単芯線材４８本を、単
芯線材と同寸法の工業用純Ｃｕからなる六角断面の線材
７本を中心に束ね、外径２８．４mm、内径２３．４mm、
長さ１７０mmの工業用純Ｃｕ管中に挿入し、両端を封じ
て多芯線用のビレットを製作した。
【００２９】このビレットを４００℃に加熱後、直径１
２mmに静水圧押出機で押出加工した後、それをダイスを
用いて引抜加工し、表１に示す線径のＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を製作した。ツイストピッチは２０mmとした。
２mmに静水圧押出機で押出加工した後、それをダイスを
用いて引抜加工し、表１に示す線径のＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材を製作した。ツイストピッチは２０mmとした。
【００３０】かくして得られた各線材の諸元、外部磁場
１２Ｔにおける非銅部臨界電流密度、線材１ｋｍ当たり
の断線回数及びＮｂ／Ａｌ複合組織を比較して表１に示
す。
１２Ｔにおける非銅部臨界電流密度、線材１ｋｍ当たり
の断線回数及びＮｂ／Ａｌ複合組織を比較して表１に示
す。
【００３１】実施例、比較例とも図１の工程により積層
複合体のＮｂ、Ａｌシート材の厚みを変化させて作製し
た結果である。なお、外部磁場１２Ｔにおける非銅部臨
界電流密度は、８００℃×１０時間のＮｂ3 Ａｌ相生成
熱処理によって得られた特性であり、１μＶ／cm基準で
求めた結果である。
複合体のＮｂ、Ａｌシート材の厚みを変化させて作製し
た結果である。なお、外部磁場１２Ｔにおける非銅部臨
界電流密度は、８００℃×１０時間のＮｂ3 Ａｌ相生成
熱処理によって得られた特性であり、１μＶ／cm基準で
求めた結果である。
【００３２】
【表１】
【００３３】表１の結果から判るように、線材製作にお
けるＮｂシートの厚みが１００μｍ未満、Ａｌシートの
厚みが２５μｍ未満で、総加工度が１．５×１０4 以下
のものの非銅部臨界電流密度は６００Ａ／mm2 以上とな
り、従来の高磁界用線材として使用実績のあるＮｂ3 Ｓ
ｎ線材と同等の特性が得られた。このときのＮｂ／Ａｌ
複合組織は、図５(c) のようにＡｌ相が微細に分散した
組織となるものの、加工度増大により断線回数が急激に
増大してしまった。また、比較例１は実施例３を線径
０．７４mmまで伸線した結果を示したもので、Ｎｂ／Ａ
ｌ複合組織はＡｌがより微細に分散した組織となるもの
の、加工度増大により断線回数が急激に増大してしまっ
た。また比較例２ではＮｂ、Ａｌのシート厚さが厚いた
めにＮｂ／Ａｌの層状組織が観察され、低い非銅部臨界
電流密度しか得られなかった。加えて、比較例２では加
工度増大によってＮｂの加工硬化の影響が顕著になり、
断線が比較例１ほどでないが発生し製作性に問題がある
ことが判った。
けるＮｂシートの厚みが１００μｍ未満、Ａｌシートの
厚みが２５μｍ未満で、総加工度が１．５×１０4 以下
のものの非銅部臨界電流密度は６００Ａ／mm2 以上とな
り、従来の高磁界用線材として使用実績のあるＮｂ3 Ｓ
ｎ線材と同等の特性が得られた。このときのＮｂ／Ａｌ
複合組織は、図５(c) のようにＡｌ相が微細に分散した
組織となるものの、加工度増大により断線回数が急激に
増大してしまった。また、比較例１は実施例３を線径
０．７４mmまで伸線した結果を示したもので、Ｎｂ／Ａ
ｌ複合組織はＡｌがより微細に分散した組織となるもの
の、加工度増大により断線回数が急激に増大してしまっ
た。また比較例２ではＮｂ、Ａｌのシート厚さが厚いた
めにＮｂ／Ａｌの層状組織が観察され、低い非銅部臨界
電流密度しか得られなかった。加えて、比較例２では加
工度増大によってＮｂの加工硬化の影響が顕著になり、
断線が比較例１ほどでないが発生し製作性に問題がある
ことが判った。
【００３４】一方、加工度の小さい比較例ではＮｂ／Ａ
ｌ複合組織にＮｂ／Ａｌの層状組織が多く観測され、そ
の結果、低い非銅部臨界電流密度しか得られなかった。
ｌ複合組織にＮｂ／Ａｌの層状組織が多く観測され、そ
の結果、低い非銅部臨界電流密度しか得られなかった。
【００３５】本発明の実施例、比較例においては積層複
合体の内外にＮｂ管が用いられているが、このＮｂ管の
Ｎｂは、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体中のＡｌが安定化材のＣ
ｕマトリックスへ拡散してこれが汚染されることを防止
する目的で適用されたもので、シート状のＮｂを用いて
も良い。この場合、拡散防止層として別個のシート材を
巻き付ける方法、あるいはＮｂ／Ａｌ積層複合体に用い
るＮｂシート材の長さをＡｌシート材より拡散防止層形
成の分だけ長くして巻き付ける方法等が適用可能であ
る。
合体の内外にＮｂ管が用いられているが、このＮｂ管の
Ｎｂは、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体中のＡｌが安定化材のＣ
ｕマトリックスへ拡散してこれが汚染されることを防止
する目的で適用されたもので、シート状のＮｂを用いて
も良い。この場合、拡散防止層として別個のシート材を
巻き付ける方法、あるいはＮｂ／Ａｌ積層複合体に用い
るＮｂシート材の長さをＡｌシート材より拡散防止層形
成の分だけ長くして巻き付ける方法等が適用可能であ
る。
【００３６】このような拡散防止層には、Ｎｂ、Ｔａ、
Ｖ、Ｈｆ及びこれらの元素からなる合金が適用でき、そ
れらは単一層あるいは異なる材質の複数層で拡散防止層
を構成することも可能である。
Ｖ、Ｈｆ及びこれらの元素からなる合金が適用でき、そ
れらは単一層あるいは異なる材質の複数層で拡散防止層
を構成することも可能である。
【００３７】また、本発明の実施例では、単芯線材の縮
径加工に静水圧押出しを適用したが、これは従来の直接
潤滑押出し、間接潤滑押出しでも良く、引抜き、圧延等
の加工法によっても同様の効果を期待することができ
る。
径加工に静水圧押出しを適用したが、これは従来の直接
潤滑押出し、間接潤滑押出しでも良く、引抜き、圧延等
の加工法によっても同様の効果を期待することができ
る。
【００３８】
【発明の効果】従来のジェリーロール法によるＮｂ3 Ａ
ｌ系超電導線材では、層状のＮｂ／Ａｌ複合組織がフィ
ラメントに観察され、十分な臨界電流密度が得られなか
った。このため、Ｎｂ3 Ａｌ系超電導線材は耐歪特性に
優れているものの、実際のマグネットには殆ど適用され
ていないのが実情であったが、本発明によれば、高臨界
電流密度のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材が工業的に製作可能
になったことは、従来のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材による
超電導マグネットで必要不可欠であった電磁力対策が大
幅に緩和できるようになる。また、超電導マグネットの
製作性を考えた場合、耐歪特性に優れたＮｂ3 Ａｌ系超
電導線材が適用可能となり、従来のＮｂ3Ｓｎ系超電導
線材の適用では不可能であった化合物相生成熱処理後の
マグネット巻線加工が可能となる。これらの効果によ
り、特に、核融合等の大規模高磁界超電導マグネット製
作のコストを大幅に低減させることが可能である。
ｌ系超電導線材では、層状のＮｂ／Ａｌ複合組織がフィ
ラメントに観察され、十分な臨界電流密度が得られなか
った。このため、Ｎｂ3 Ａｌ系超電導線材は耐歪特性に
優れているものの、実際のマグネットには殆ど適用され
ていないのが実情であったが、本発明によれば、高臨界
電流密度のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材が工業的に製作可能
になったことは、従来のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材による
超電導マグネットで必要不可欠であった電磁力対策が大
幅に緩和できるようになる。また、超電導マグネットの
製作性を考えた場合、耐歪特性に優れたＮｂ3 Ａｌ系超
電導線材が適用可能となり、従来のＮｂ3Ｓｎ系超電導
線材の適用では不可能であった化合物相生成熱処理後の
マグネット巻線加工が可能となる。これらの効果によ
り、特に、核融合等の大規模高磁界超電導マグネット製
作のコストを大幅に低減させることが可能である。
【図１】Ｎｂ3 Ｓｎ系超電導線材の製作工程を示す図。
【図２】図１におけるジェリーロール積層複合体の構成
図。
図。
【図３】図１におけるモノフィラメントビレットの構成
図。
図。
【図４】実施例で製作したＮｂ3 Ｓｎ系超電導線材の断
面構成図。
面構成図。
【図５】Ｎｂ／Ａｌ複合組織の変化をスケッチした図。
１ Ｎｂシート ２ Ａｌシート ３ 皺状に変形したＮｂ層 ４ 厚さが不均一となったＡｌ層 ５ Ｎｂマトリックス相 ６ 分散Ａｌ相 ２１ Ｃｕ丸棒 ２２ Ｎｂ管 ２３ Ｎｂシート ２４ Ａｌシート ３１ ジェリーロール積層複合体 ３２ Ｎｂ管 ３３ Ｃｕ管 ４１ Ｎｂ／Ａｌ複合フィラメント ４２ Ｃｕマトリックス
Claims (3)
- 【請求項１】工業用純ＮｂあるいはＮｂ基合金のシート
材と、工業用純ＡｌあるいはＡｌ基合金のシート材を交
互に積層し、その積層体を工業用純ＣｕあるいはＣｕ基
合金の管の中に挿入した後、減面加工により前記積層体
を芯とした単芯線材を成形し、この単芯線材の複数本を
工業用純ＣｕあるいはＣｕ基合金の管内に挿入した後、
減面加工により多芯線材を製造する工程を含むＮｂ3 Ａ
ｌ系超電導線材の製造方法において、前記シート材の加
工度が１．５×１０4 以下でＡｌをＮｂ中に分散させる
ことを特徴とするＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法。 - 【請求項２】厚さが１００μｍ未満のＮｂ系シート材
と、厚さが２５μｍ未満のＡｌ系シート材を交互に積層
することを特徴とする請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】単芯線材の減面加工を静水圧押出しで行う
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8012750A JPH09204828A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8012750A JPH09204828A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09204828A true JPH09204828A (ja) | 1997-08-05 |
Family
ID=11814104
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8012750A Pending JPH09204828A (ja) | 1996-01-29 | 1996-01-29 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09204828A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007042455A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Kobe Steel Ltd | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材製造用一次複合材及びその製造方法、並びにＮｂ３Ａｌ系超電導線材製造用多芯複合材 |
| JP2010504858A (ja) * | 2006-09-26 | 2010-02-18 | 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 |
| CN106513458A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-22 | 无锡市明盛强力风机有限公司 | 一种镁合金/铝合金复合管材静液挤压成形工艺 |
-
1996
- 1996-01-29 JP JP8012750A patent/JPH09204828A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007042455A (ja) * | 2005-08-03 | 2007-02-15 | Kobe Steel Ltd | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法、Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材製造用一次複合材及びその製造方法、並びにＮｂ３Ａｌ系超電導線材製造用多芯複合材 |
| JP2010504858A (ja) * | 2006-09-26 | 2010-02-18 | 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 |
| CN106513458A (zh) * | 2016-11-10 | 2017-03-22 | 无锡市明盛强力风机有限公司 | 一种镁合金/铝合金复合管材静液挤压成形工艺 |
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