JPH09255334A - バルク酸化物超電導体の作製方法 - Google Patents

バルク酸化物超電導体の作製方法

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JPH09255334A
JPH09255334A JP8065900A JP6590096A JPH09255334A JP H09255334 A JPH09255334 A JP H09255334A JP 8065900 A JP8065900 A JP 8065900A JP 6590096 A JP6590096 A JP 6590096A JP H09255334 A JPH09255334 A JP H09255334A
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JP
Japan
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superconductor
powder
phase
oxide superconductor
producing
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Pending
Application number
JP8065900A
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English (en)
Inventor
Hiroki Koshiro
宏樹 小城
Naomichi Sakai
直道 坂井
Masahito Murakami
雅人 村上
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International Superconductivity Technology Center
EIDP Inc
Original Assignee
International Superconductivity Technology Center
EI Du Pont de Nemours and Co
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Publication date
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Publication of JPH09255334A publication Critical patent/JPH09255334A/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E40/00Technologies for an efficient electrical power generation, transmission or distribution
    • Y02E40/60Superconducting electric elements or equipment; Power systems integrating superconducting elements or equipment

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  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 超電導体中に分散した第2相(常電導体)を
微細化して、超電導特性を改良する。 【解決手段】 半溶融法(メルトプロセス法)でREB
2Cu37-x(xは欠損失量、REは希土類元素)系
の超電導体を作製する酸化物超電導体はバルクの作製方
法であって、前記予め結晶化したREBa2Cu37-x
系の超電導体の粉末と、RE2BaCuO5もしくはRE
4Ba2Cu25系の第2相常電導体の粒径を可能な限り
小さい径にした粉末を出発原料として用いたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半溶融法(メルト
プロセス法)でREBa2Cu37-x(xは欠損失量、
REは希土類元素)系のバルク酸化物超電導体を作製す
る作製方法に関し、特に、バルク酸化物超電導体を用い
た磁気浮上装置、磁気シールド、超電導バルクマグネッ
トの作製技術に適用して有効な技術に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】特開平7−111213号公報に記載さ
れるように、溶融法でREBa2Cu37-x(xは欠損
量)(以下、RE123と称する)系の超電導バルク体
内のピンニングセンタに磁場を捕捉するバルク酸化物超
電導体を用いた超電導磁石が開示されている。
【0003】一般に行われている溶融法で、これら超電
導体を作製すると、希土類元素のイオン半径が大きいた
め、Baサイトと容易に置換し、臨界温度が大きく低下
してしまうという問題があった。例えば、H.Uwe et a
l.:Physica C vol.153-155(1988)P.930-931にその関連
技術が開示されている。
【0004】また、RE123は、材料のμmオーダの
構造から、主に(a)多結晶、(b)単結晶、(c)バ
ルク(超電導相中にピン止め点を有し、すぐれた超電導
特性を示す)の3つの範疇に分類される。
【0005】RE123バルク超電導体は、半溶融法
(メルトプロセス法)により作製される。この半溶融法
には、MTG(Melt-Txture-Growth process)法、M
PMG(Melt-Powder-Txture-Growth process)法
(“Melt processed high-temperature superconductor
s” World Scientific,Editor.Masato Murakami参照)、
QMG(Quench and Melt Growth process)法、PD
MG法(Platinum Doped Melt Growth process:白
金添加溶融法,固体物理 Vol.26 No12 1991 p11〜17参
照)などが知られている。
【0006】特に、前記QMG法、MPMG法は、図2
に示すように、原料を1400℃で溶融後急冷して中
間体を作製する溶融急冷過程と溶融成長過程の2段階
の熱処理過程から成っている。この方法によると、試料
は通常の溶融法よりも211相が微細に分散した組織が
得られ、さらにクラックが減少し、強いピニング力が得
られることが知られている。
【0007】また、前記PDMG法(白金添加溶融法)
は、Y123系の超電導体の仮焼粉末と白金粉末(0.
5重量%)を混合した後、ペレット状に成形する。この
成形体を1100℃で1時間、半溶融状態とした後、1
000℃から940℃まで1℃/時(h)でゆっくり降
温し結晶成長させる。その後アニールする。このよう
に、白金を添加した溶融法でY123系の超電導体を作
製すると、Y211相が微細分散した組織となり高い臨
界電流密度Jcの超電導バルク体を得ることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】本発明者は、前記従来
の技術を検討した結果、以下の問題点を見いだした。
【0009】低い磁場での臨界電流密度を向上するに
は、超電導体中に分散した第2相(常電導体)を微細化
することが不可欠である。しかし、RE123系超電導
体に対して従来の方法をそのまま用いるとRE211相
やRE411の第2相が粗大化してしまうという問題が
あった。以下にその理由について検討して見る。
【0010】前記従来のMPMG法をYBCO系に対し
て用いた場合、溶融急冷後に得られる組織は、YBCO
系の場合、Y23とアモルファス相(BaCu22相を
含む)のみでY123やY211等の相を含まない。
【0011】一方、希土類系超電導体の場合には溶融急
冷後に得られる相が、Y系と異なりRE123やRE2
11(あるいはRE422)という相がRE23とアモ
ルファス相と一緒にできる。このRE211(あるいは
RE422)は数10ミクロンに成長しているため、そ
の後に粉砕混合しても、粗大なRE211(あるいはR
E422)がそのまま残ってしまう。
【0012】希土類系超電導体で溶融急冷後に123相
や211相あるいは422相の第2相ができてしまう理
由は、図3(RE123系の擬2元系相図)に示すよう
に、希土類系超電導体の状態図では太線で示す液相線の
傾きが、Y系に比べて急になっているためである。これ
は液相中への希土類元素の溶解度の温度変化がY系に比
べて大きいことを示している。Y系の場合、溶解度の温
度変化が少ないために、温度変化による相の成長速度が
小さく、Y23+液相は急冷後にもそのままY23+ア
モルファスとして残る。
【0013】一方、希土類元素、例えば、Ndの場合で
あれば、急冷中に溶解度の急激な変化が起るため、液相
から大量のNdが供給され、Nd23がNd123やN
d422も急激に成長してしまうため、溶融急冷後にN
23やアモルファス相の他に123相や第2相が残っ
てしまう結果となる。
【0014】本発明の目的は、超電導特性のよいバルク
酸化物超電導体の作製方法を提供することにある。
【0015】本発明の他の目的は、超電導体中に分散し
た第2相(常電導体)を微細化するバルク酸化物超電導
体の作製方法を提供することにある。
【0016】本発明の前記ならびにその他の目的及び新
規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明ら
かにする。
【0017】
【課題を解決するための手段】本願によって開示される
発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0018】(1)半溶融法(メルトプロセス法)でR
EBa2Cu37-x(xは欠損量、REは希土類元素)
系の超電導体を作製する酸化物超電導体はバルクの作製
方法であって、前記予め結晶化したREBa2Cu3
7-x系の超電導体の粉末と、RE2BaCuO5もしくは
RE4Ba2Cu25系の第2相常電導体の粒径を可能な
限り小さい径にした粉末を出発原料として用いたもので
ある。
【0019】(2)前記(1)のバルク酸化物超電導体
の作製方法において、RE2BaCuO5もしくはRE4
Ba2Cu25系の第2相常電導体の粉末として、RE2
BaCuO5もしくはRE4Ba2Cu25系の第2相常
電導体の結晶を粉砕した後分級したもの、あるいはスプ
レードライ法、共沈法、金属アルコキシド等から得られ
る粒径3μm以下の微細な粉末を用いたものである。
【0020】(3)前記(1)のバルク酸化物超電導体
の作製方法において、予め結晶化したREBa2Cu3
7-x系の超電導体の粉末と、RE2BaCuO5もしくは
RE4Ba2Cu25系の第2相常電導体の粒径を可能な
限り小さい径にした粉末の代りに、予め結晶化したRE
Ba2Cu37-x系の超電導体の粉末を厚さ3μm以下
のRE2BaCuO5もしくはRE4Ba2Cu25系の第
2相常電導体でコーティングしたものを用いたものであ
る。
【0021】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態につい
て説明する。
【0022】本実施形態のバルク酸化物超電導体の作製
方法は、発出原料として、予め結晶化したNdBa2
37-x(Nd123)系の超電導体の粉末と、Nd4
Ba2Cu25(Nd422)もしくはNd2BaCuO
5(Nd211)系の第2相常電導体を粉砕し、分級
し、粒径を1μm以下の微細な粉末にしたものを用い
た。第2相常電導体の粉末の粒径は、超電導特性上は可
能な限り小さい径にした粉末が理想であるが、製作の手
間及びコスト点から粒径1μm以下の微細な粉末が好ま
しい。
【0023】前記Nd123の結晶粉末と、Nd422
の結晶の粒径を1μm以下の微細な粉末を、目的組成に
なるように秤量して混合し、直径20mm高さ7mmに
圧粉成形してペレットを作製する。この成形体(ペレッ
ト)をアルゴン中1%酸素分圧の雰囲気下で1080℃
で30分間溶融し、1030℃に急冷した後、960℃
まで毎時−1℃(−1℃/h)で徐冷し、Nd123系
のバルク酸化物超電導体を得た。その結果、Nd123
中に分散するNd422の第2相の平均粒径がMPMG
法で作製したものでは10μm以上であったのに対し、
2μm程度となった。
【0024】図1はMPMG法で得られたNd123系
のバルク酸化物超電導体と本実施形態の方法で得られた
Nd123系のバルク酸化物超電導体の断面の走査型電
子顕微鏡(SEM)写真である。図1において、(a)
はMPMG法で得られたNd123系のバルク酸化物超
電導体の走査型電子顕微鏡(SEM)写真、(b)は本
実施形態の方法で得られたNd123系のバルク酸化物
超電導体の断面の走査型電子顕微鏡(SEM)写真、白
い部分はNd422の第2相、黒い部分がNd123相
である。
【0025】また、本実施形態の方法で得られたNd1
23系のバルク酸化物超電導体は、0テスラ(T)にお
ける臨界電流密度が20000A/cm2から5000
0A/cm2に向上した。これにより、Nd123系の
バルク酸化物超電導体を用いた超電導マグネットの実用
化が図れる。
【0026】また、前記実施形態ではNd4Ba2Cu2
5(Nd422)もしくはNd2BaCuO5(Nd2
11)系の第2相常電導体を粉砕し、分級して粒径を1
μm以下の微細な粉末にしたものを用いたが、粒径を3
μm以下もしくは2μm以下の微細な粉末にしたものを
用いた場合においても、Nd123中に分散するNd4
22の第2相の平均粒径をMPMG法で作製したものに
比べて小さくすることができた。
【0027】以上、本発明者がなされた発明を実施形態
(実施例)に基づき具体的に説明したが、本発明は、前
記実施形態(実施例)に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更し得ることはい
うまでもない。
【0028】
【発明の効果】本願によって開示される発明のうち代表
的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、以
下のとおりである。
【0029】RE123中に分散するRE422もしく
はRE211などの第2相の平均粒径を微細にしたバル
ク酸化物超電導体が得られるので、超電導特性のよいバ
ルク酸化物超電導体を作製することができた。また、臨
界電流密度の高いRE123系のバルク酸化物超電導体
を合成することができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】MPMG法で得られたNd123系のバルク酸
化物超電導体と本発明の実施形態の方法で得られたNd
123系のバルク酸化物超電導体の断面の走査型電子顕
微鏡(SEM)写真である。
【図2】QMG法、MPMG法を説明するための図であ
る。
【図3】RE123(RE=Nd、Sm、Y)系の擬2
元系相図である。
フロントページの続き (72)発明者 小城 宏樹 東京都江東区東雲一丁目14番3 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 坂井 直道 東京都江東区東雲一丁目14番3 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内 (72)発明者 村上 雅人 東京都江東区東雲一丁目14番3 財団法人 国際超電導産業技術研究センター 超電 導工学研究所内

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半溶融法(メルトプロセス法:Melt pr
    ocess法)でREBa2Cu37-x(xは欠損量、REは
    希土類元素)系のバルク超電導体を作製するバルク酸化
    物超電導体の作製方法であって、前記予め結晶化したR
    EBa2Cu37-x系の超電導体の粉末と、RE2BaC
    uO5もしくはRE4Ba2Cu25系の第2相常電導体
    の粒径を可能な限り小さい径にした粉末を出発原料とし
    て用いたことを特徴とするバルク酸化物超電導体の作製
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載されるバルク酸化物超電
    導体の作製方法において、RE2BaCuO5もしくはR
    4Ba2Cu25系の第2相常電導体の粉末として、R
    2BaCuO5もしくはRE4Ba2Cu25系の第2相
    常電導体の結晶を粉砕した後分級したもの、あるいはス
    プレードライ法、共沈法、金属アルコキシド等から得ら
    れる粒径3μm以下の微細な粉末を用いたことを特徴と
    するバルク酸化物超電導体の作製方法。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載されるバルク酸化物超電
    導体の作製方法において、予め結晶化したREBa2
    37-x系の超電導体の粉末と、RE2BaCuO5もし
    くはRE4Ba2Cu25系の第2相常電導体の粒径を可
    能な限り小さい径にした粉末の代りに、予め結晶化した
    REBa2Cu37-x系の超電導体の粉末を厚さ3μm
    以下のRE2BaCuO5もしくはRE4Ba2Cu25
    の第2相常電導体でコーティングしたものを用いたこと
    を特徴とするバルク酸化物超電導体の作製方法。
JP8065900A 1996-03-22 1996-03-22 バルク酸化物超電導体の作製方法 Pending JPH09255334A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011389A1 (ja) * 2004-07-26 2006-02-02 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation RE-Ba-Cu-O系酸化物超電導体の作製方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006011389A1 (ja) * 2004-07-26 2006-02-02 International Superconductivity Technology Center, The Juridical Foundation RE-Ba-Cu-O系酸化物超電導体の作製方法

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