JPH1012057A - Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材及びその製造方法 - Google Patents
Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH1012057A JPH1012057A JP8161820A JP16182096A JPH1012057A JP H1012057 A JPH1012057 A JP H1012057A JP 8161820 A JP8161820 A JP 8161820A JP 16182096 A JP16182096 A JP 16182096A JP H1012057 A JPH1012057 A JP H1012057A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wire
- superconducting wire
- monofilament
- core material
- laminated composite
- 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.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims abstract description 41
- 239000011162 core material Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 13
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 12
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 12
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims abstract description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims abstract description 7
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 5
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 238000000886 hydrostatic extrusion Methods 0.000 claims description 9
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 8
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 claims 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 abstract description 6
- 238000002844 melting Methods 0.000 abstract description 6
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 abstract 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 18
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 10
- 235000015110 jellies Nutrition 0.000 description 10
- 239000008274 jelly Substances 0.000 description 10
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 6
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 3
- 230000000087 stabilizing effect Effects 0.000 description 3
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 2
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 2
- 238000005491 wire drawing Methods 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 description 1
- 239000003733 fiber-reinforced composite Substances 0.000 description 1
- 238000005755 formation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002706 hydrostatic effect Effects 0.000 description 1
- 238000000465 moulding Methods 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
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
- Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】伸線加工性に優れ、かつ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】フィラメントとなるＮｂ／Ａｌ積層複合体
の芯材として、変形抵抗が高く、かつ高融点金属である
工業用純Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｗ、Ｍｏ又はそれらの金属を主体とする合金の中の
１種を用いて減面加工時のＮｂ／Ａｌ積層部と芯材との
変形抵抗差を小さくすると共に、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体
成形後のモノフィラメント線材及びマメチフィラメント
線材の成形のための減面加工の初期に静水圧押出しを用
いる。
れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を提供することにある。 【解決手段】フィラメントとなるＮｂ／Ａｌ積層複合体
の芯材として、変形抵抗が高く、かつ高融点金属である
工業用純Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎ
ｉ、Ｗ、Ｍｏ又はそれらの金属を主体とする合金の中の
１種を用いて減面加工時のＮｂ／Ａｌ積層部と芯材との
変形抵抗差を小さくすると共に、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体
成形後のモノフィラメント線材及びマメチフィラメント
線材の成形のための減面加工の初期に静水圧押出しを用
いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は超電導線材、特にＮｂ3
Ａｌ系超電導線材に関するものである。
Ａｌ系超電導線材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磁界を必要とする
装置においては、高磁界における臨界電流密度の高く、
かつ運転中に超電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Ｎｂ3
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磁界を必要とする
装置においては、高磁界における臨界電流密度の高く、
かつ運転中に超電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Ｎｂ3
Ａｌ系超電導線材の適用が期待されている。
【０００３】高磁界特性に優れた化学量論組成のＮｂ3
Ａｌ相は、Ｎｂ−Ａｌ平衡状態図上、１６００℃以上の
高温下においてのみ安定に存在することができるが、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
り、臨界温度Tcおよび上部臨界磁界Bc2 が低下し高磁界
マグネットへの適用が困難とされてきた。
Ａｌ相は、Ｎｂ−Ａｌ平衡状態図上、１６００℃以上の
高温下においてのみ安定に存在することができるが、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
り、臨界温度Tcおよび上部臨界磁界Bc2 が低下し高磁界
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系超電
導線材の製作法は、１６００℃以上の高温に線材を加熱
し、化学量論組成のＮｂ3 Ａｌ相を析出させ、それを急
冷することで高磁界特性に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線
材を製作する析出法と、ＮｂおよびＡｌ相を数１０〜数
１００ｎｍオーダーに微細化させ、析出法に比較して低
温の６００℃〜１０５０℃でＮｂ3 Ａｌ生成反応拡散熱
処理する拡散法に大別することができる。
導線材の製作法は、１６００℃以上の高温に線材を加熱
し、化学量論組成のＮｂ3 Ａｌ相を析出させ、それを急
冷することで高磁界特性に優れたＮｂ3 Ａｌ系超電導線
材を製作する析出法と、ＮｂおよびＡｌ相を数１０〜数
１００ｎｍオーダーに微細化させ、析出法に比較して低
温の６００℃〜１０５０℃でＮｂ3 Ａｌ生成反応拡散熱
処理する拡散法に大別することができる。
【０００５】ところで、核融合炉等の大規模マグネット
では、マグネットの安定性が非常に重要となる。超電導
マグネットに安定性を付与するには、Ｃｕ、Ａｌ等の安
定化金属を超電導線材に複合することが必要になる。上
述した析出法では、１６００℃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
ベースとした製造方法によるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の
適用が望まれる。
では、マグネットの安定性が非常に重要となる。超電導
マグネットに安定性を付与するには、Ｃｕ、Ａｌ等の安
定化金属を超電導線材に複合することが必要になる。上
述した析出法では、１６００℃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
ベースとした製造方法によるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の
適用が望まれる。
【０００６】拡散法をベースとしたＮｂ3 Ａｌ系超電導
線材の製造方法としては、これまでに、Ｎｂチューブ
法、クラッドチップ法、ジェリーロール法等が知られて
いる。これらの中では、ジェリーロール法が製作性、特
性面共に実用化に最も適した製造方法である。これまで
のジェリーロール法によるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材で
は、モノフィラメントのＮｂ／Ａｌ積層複合体成形のた
めの芯材として、安定化金属であるＣｕ材を用いること
が行われていた。
線材の製造方法としては、これまでに、Ｎｂチューブ
法、クラッドチップ法、ジェリーロール法等が知られて
いる。これらの中では、ジェリーロール法が製作性、特
性面共に実用化に最も適した製造方法である。これまで
のジェリーロール法によるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材で
は、モノフィラメントのＮｂ／Ａｌ積層複合体成形のた
めの芯材として、安定化金属であるＣｕ材を用いること
が行われていた。
【０００７】
【発明が解決すべき課題】Ｎｂ／Ａｌ積層複合体成形用
の芯材としてＣｕ材を用いる従来のジェリーロール法に
よるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法においては、マ
ルチフィラメント線材の伸線加工度が高くなるにしたが
い、超電導線材のフィラメントとなるＮｂ／Ａｌ積層複
合体中のＮｂ／Ａｌ積層部と芯材であるＣｕとの間の変
形抵抗差が増大し、積層複合体に塑性不安定現象が生
じ、マルチフィラメント線材の伸線加工中に断線が発生
しやすいという問題があった。
の芯材としてＣｕ材を用いる従来のジェリーロール法に
よるＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法においては、マ
ルチフィラメント線材の伸線加工度が高くなるにしたが
い、超電導線材のフィラメントとなるＮｂ／Ａｌ積層複
合体中のＮｂ／Ａｌ積層部と芯材であるＣｕとの間の変
形抵抗差が増大し、積層複合体に塑性不安定現象が生
じ、マルチフィラメント線材の伸線加工中に断線が発生
しやすいという問題があった。
【０００８】また、最終的に施されるＮｂ3 Ａｌ系超電
導相生成のための熱処理において、芯材のＣｕがＮｂ／
Ａｌ積層部へ拡散し、生成されるＮｂ3 Ａｌ相を汚染す
る結果、臨界電流密度特性の劣化が起きやすかった。こ
れを防ぐためには、芯材のＣｕ部とＮｂ／Ａｌ積層部と
の間に拡散バリア層を厚く設ける必要があるが、そうす
るとフィラメント内のＮｂ3 Ａｌ系超電導相の占積率が
低下し、見かけ上、臨界電流特性が低下してしまう問題
があった。
導相生成のための熱処理において、芯材のＣｕがＮｂ／
Ａｌ積層部へ拡散し、生成されるＮｂ3 Ａｌ相を汚染す
る結果、臨界電流密度特性の劣化が起きやすかった。こ
れを防ぐためには、芯材のＣｕ部とＮｂ／Ａｌ積層部と
の間に拡散バリア層を厚く設ける必要があるが、そうす
るとフィラメント内のＮｂ3 Ａｌ系超電導相の占積率が
低下し、見かけ上、臨界電流特性が低下してしまう問題
があった。
【０００９】
【発明が解決しよとする課題】本発明の目的は、前記し
た従来技術の欠点を解消し、伸線加工性に優れ、かつ臨
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。
た従来技術の欠点を解消し、伸線加工性に優れ、かつ臨
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。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の要点は、フィラ
メントとなるＮｂ／Ａｌ積層複合体の芯材として、工業
用純Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｗ、Ｍｏ又はそれらの金属を主体とする合金の中の１種
を用い、マルチフィラメント線材のＮｂ／Ａｌ積層部と
芯材との変形抵抗差を小さくしたことにある。
メントとなるＮｂ／Ａｌ積層複合体の芯材として、工業
用純Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、
Ｗ、Ｍｏ又はそれらの金属を主体とする合金の中の１種
を用い、マルチフィラメント線材のＮｂ／Ａｌ積層部と
芯材との変形抵抗差を小さくしたことにある。
【００１１】更に、その効果を増大させるために、本発
明ではＮｂ／Ａｌ積層複合体形成後のモノフィラメント
線材及びマルチフィラメント線材の成形のための減面加
工の初期に静水圧押出しを用いたことも特徴の一つとし
ている。
明ではＮｂ／Ａｌ積層複合体形成後のモノフィラメント
線材及びマルチフィラメント線材の成形のための減面加
工の初期に静水圧押出しを用いたことも特徴の一つとし
ている。
【００１２】ジェリーロール法によるＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材の製造方法では、ＮｂとＡｌのシート材を交互に
積層した複合材をフィラメントとして用いる。このＮｂ
／Ａｌ積層複合部の変形抵抗は、加工度が低い範囲では
複合則が成立し、主構成材であるＮｂより若干低くな
り、積層複合体の芯材にＣｕを用いても問題は生じな
い。しかし、加工度が高くなるにしたがって複合則から
乖離して高い変形抵抗となり、芯材のＣｕとの変形抵抗
差が拡大する。その結果、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体内部に
おいて塑性不安定現象が発生し、その部分を起点とした
マルチフィラメント線材の断線がおこる。この変形抵抗
差を小さくするためには、積層複合体の芯材として変形
抵抗の高い材料を用いれば良いが、８００℃付近のＮｂ
3 Ａｌ相の生成熱処理においてＮｂ／Ａｌ複合部への拡
散の懸念のない材料を選定しなければならない。この２
点を満足する材料として、変形抵抗が高く、かつ高融点
金属であるＮｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ又はこれらの金属を主体とした合金の中
の１種の材料が適している。これらを芯材とすることで
変形抵抗差が従来技術に比較して軽減され、良好な加工
性および高い臨界電流密度特性が得られる。
導線材の製造方法では、ＮｂとＡｌのシート材を交互に
積層した複合材をフィラメントとして用いる。このＮｂ
／Ａｌ積層複合部の変形抵抗は、加工度が低い範囲では
複合則が成立し、主構成材であるＮｂより若干低くな
り、積層複合体の芯材にＣｕを用いても問題は生じな
い。しかし、加工度が高くなるにしたがって複合則から
乖離して高い変形抵抗となり、芯材のＣｕとの変形抵抗
差が拡大する。その結果、Ｎｂ／Ａｌ積層複合体内部に
おいて塑性不安定現象が発生し、その部分を起点とした
マルチフィラメント線材の断線がおこる。この変形抵抗
差を小さくするためには、積層複合体の芯材として変形
抵抗の高い材料を用いれば良いが、８００℃付近のＮｂ
3 Ａｌ相の生成熱処理においてＮｂ／Ａｌ複合部への拡
散の懸念のない材料を選定しなければならない。この２
点を満足する材料として、変形抵抗が高く、かつ高融点
金属であるＮｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｆｅ、
Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ又はこれらの金属を主体とした合金の中
の１種の材料が適している。これらを芯材とすることで
変形抵抗差が従来技術に比較して軽減され、良好な加工
性および高い臨界電流密度特性が得られる。
【００１３】本発明における芯材は、Ｎｂ／Ａｌ積層複
合体成形を主目的とした部材である。この芯材のＮｂ／
Ａｌ積層複合体の体積に占める芯材の体積割合（体積
率）が少ないほど見かけ上の臨界電流密度特性が向上す
る。Ｎｂ／Ａｌ積層複合体の巻き上げ成形性を考慮する
と、本発明では芯材の上述した体積率が０．０４％以上
は必要である。反対に、芯材の体積率が大きくなると、
見かけ上臨界電流密度特性が低下するため、芯材の体積
率は４０％以下とする必要がある。
合体成形を主目的とした部材である。この芯材のＮｂ／
Ａｌ積層複合体の体積に占める芯材の体積割合（体積
率）が少ないほど見かけ上の臨界電流密度特性が向上す
る。Ｎｂ／Ａｌ積層複合体の巻き上げ成形性を考慮する
と、本発明では芯材の上述した体積率が０．０４％以上
は必要である。反対に、芯材の体積率が大きくなると、
見かけ上臨界電流密度特性が低下するため、芯材の体積
率は４０％以下とする必要がある。
【００１４】ＮｂとＡｌのシート材から形成される界面
が非常に多いことを特徴とするジェリーロール法により
Ｎｂ3 Ａｌ系超電導線材を均一に加工するには、複合ビ
レット組立後の初期複合化加工において高い加工歪みを
加え、各界面に高い接合強度を与える必要がある。その
手法として、押出加工が一般的であるが、変形抵抗の大
きく異なるＮｂとＡｌが複合されるＮｂ3 Ａｌ系超電導
線材の製作には静水圧押出法が好適である。また、界面
の接合強度は押出温度によって変化し、一般的に押出温
度が高いほど界面の接合強度が高くなるが、Ｎｂ3 Ａｌ
系超電導線材では融点の低いＡｌが複合されるため、押
出温度には上限が存在する。押出温度が５００℃以下で
押出比が２以上という静水圧押出条件は、上述の条件を
満足し均一なＮｂ3 Ａｌ系超電導線材が製作できる条件
である。
が非常に多いことを特徴とするジェリーロール法により
Ｎｂ3 Ａｌ系超電導線材を均一に加工するには、複合ビ
レット組立後の初期複合化加工において高い加工歪みを
加え、各界面に高い接合強度を与える必要がある。その
手法として、押出加工が一般的であるが、変形抵抗の大
きく異なるＮｂとＡｌが複合されるＮｂ3 Ａｌ系超電導
線材の製作には静水圧押出法が好適である。また、界面
の接合強度は押出温度によって変化し、一般的に押出温
度が高いほど界面の接合強度が高くなるが、Ｎｂ3 Ａｌ
系超電導線材では融点の低いＡｌが複合されるため、押
出温度には上限が存在する。押出温度が５００℃以下で
押出比が２以上という静水圧押出条件は、上述の条件を
満足し均一なＮｂ3 Ａｌ系超電導線材が製作できる条件
である。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１はジェリーロール法によるＮ
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造工程の例を示すものであ
る。図２は図１中のジェリーロール積層複合体の構成
図、図３は図１中のモノフィラメントビレットの断面構
成図、図３は図１中のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の断面構
成図を示す。
ｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造工程の例を示すものであ
る。図２は図１中のジェリーロール積層複合体の構成
図、図３は図１中のモノフィラメントビレットの断面構
成図、図３は図１中のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の断面構
成図を示す。
【００１６】本発明の実施にあたっては、まず、所定の
外径と長さを有する丸棒（変形抵抗が高く、かつ高融点
の金属材料、例えばＮｂ材）を芯材２１とし、その外周
に所定の厚さ、幅、長さを有するＮｂシート材２２及び
Ａｌシート材２３を積層した状態で重ね巻きしてＮｂ／
Ａｌ積層複合体３０を製作する。次にその積層複合体３
０を所定の内外径と長さを有するＮｂ管３１と共に、所
定の内外径と長さを有するＣｕ管３２中に挿入し、両端
を封じてモノフィラメントビレットとする。
外径と長さを有する丸棒（変形抵抗が高く、かつ高融点
の金属材料、例えばＮｂ材）を芯材２１とし、その外周
に所定の厚さ、幅、長さを有するＮｂシート材２２及び
Ａｌシート材２３を積層した状態で重ね巻きしてＮｂ／
Ａｌ積層複合体３０を製作する。次にその積層複合体３
０を所定の内外径と長さを有するＮｂ管３１と共に、所
定の内外径と長さを有するＣｕ管３２中に挿入し、両端
を封じてモノフィラメントビレットとする。
【００１７】このようにして製作されたモノフィラメン
トビレットは、次に静水圧押出しにより室温にて所定外
径の線材に加工された後、ダイス引きにより所定の対辺
長を有する六角断面の線材に加工される。
トビレットは、次に静水圧押出しにより室温にて所定外
径の線材に加工された後、ダイス引きにより所定の対辺
長を有する六角断面の線材に加工される。
【００１８】次に、整直矯正の後、所定の長さに切断し
洗浄された六角断面のモノフィラメント線の複数本を、
このモノフィラメント線と同寸法の六角断面の銅線の複
数本を中心にして束ね、所定の内外径と長さを有するＣ
ｕ管中に挿入し、両端を封じてマルチフィラメントビレ
ットとする。
洗浄された六角断面のモノフィラメント線の複数本を、
このモノフィラメント線と同寸法の六角断面の銅線の複
数本を中心にして束ね、所定の内外径と長さを有するＣ
ｕ管中に挿入し、両端を封じてマルチフィラメントビレ
ットとする。
【００１９】このマルチフィラメントビレットは５００
℃以下の温度に加熱され、静水圧押出しにより所定外径
の線材に加工された後、途中に所定のツイスト加工を入
れてダイス引きされ、図４に示すような断面構成のＮｂ
3 Ａｌ系超電導線材に加工される。図４において、４１
はＮｂ／Ａｌ複合フィラメント、４２はＣｕマトリック
スを示す。
℃以下の温度に加熱され、静水圧押出しにより所定外径
の線材に加工された後、途中に所定のツイスト加工を入
れてダイス引きされ、図４に示すような断面構成のＮｂ
3 Ａｌ系超電導線材に加工される。図４において、４１
はＮｂ／Ａｌ複合フィラメント、４２はＣｕマトリック
スを示す。
【００２０】このようにして得られたＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材は、この後、所定の温度と時間Ｎｂ3 Ａｌ相生成
のための熱処理が施されて使用に供されるが、芯材に変
形抵抗が高く、かつ高融点の金属材料を用いたことと、
静水圧押出しにより加工されるため、加工中に断線がな
く、高い臨界電流密度特性を有するものとすることがで
きる。
導線材は、この後、所定の温度と時間Ｎｂ3 Ａｌ相生成
のための熱処理が施されて使用に供されるが、芯材に変
形抵抗が高く、かつ高融点の金属材料を用いたことと、
静水圧押出しにより加工されるため、加工中に断線がな
く、高い臨界電流密度特性を有するものとすることがで
きる。
【００２１】この態様は、芯材とＮｂ／Ａｌ積層複合部
間に拡散バリアを用いない構成であるが、従来技術と同
様に拡散バリアのような中間層を設ける構成とすること
は可能である。この場合、臨界電流密度を実施例ほどに
は向上させることはできないが加工性については同様の
効果が得られる。そのような中間層はシート状のＮｂを
巻いて成形しても良い。この場合、拡散防止層として別
個のＮｂシート材を巻き付ける方法、あるいはＮｂ／Ａ
ｌ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付ける方法が
適用可能である。
間に拡散バリアを用いない構成であるが、従来技術と同
様に拡散バリアのような中間層を設ける構成とすること
は可能である。この場合、臨界電流密度を実施例ほどに
は向上させることはできないが加工性については同様の
効果が得られる。そのような中間層はシート状のＮｂを
巻いて成形しても良い。この場合、拡散防止層として別
個のＮｂシート材を巻き付ける方法、あるいはＮｂ／Ａ
ｌ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付ける方法が
適用可能である。
【００２２】また、本発明では多くの場合、金属材料単
一材が芯材に用いられるが、これの代わりに金属基繊維
強化型複合材あるいは分散強化型複合材を芯材として用
いることもできる。
一材が芯材に用いられるが、これの代わりに金属基繊維
強化型複合材あるいは分散強化型複合材を芯材として用
いることもできる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。
【００２４】表１に示した材質からなる直径６mm、長さ
１５０mmの丸棒を芯材として、厚さ０．１mm、幅１５０
mm、長さ２６１０mmのＮｂシート材と、厚さ０．０３m
m、幅１５０mm、長さ２６５０mmのＡｌシート材とを積
層、重ね巻きしてＮｂ／Ａｌ積層複合体を夫々製作し
た。
１５０mmの丸棒を芯材として、厚さ０．１mm、幅１５０
mm、長さ２６１０mmのＮｂシート材と、厚さ０．０３m
m、幅１５０mm、長さ２６５０mmのＡｌシート材とを積
層、重ね巻きしてＮｂ／Ａｌ積層複合体を夫々製作し
た。
【００２５】このＮｂ／Ａｌ積層複合体を夫々外径２
８．５mm、内径２５mm、長さ１７０mmのＣｕ管中に外径
２４．６mm、内径２２．３mm、長さ１５０mmのＮｂ管と
共に挿入し、両端を封じてモノフィラメントビレットを
製作した。比較例では、実施例と同寸法のＣｕ丸棒を用
い、それを外径８．６mm、内径６．１mm、長さ１５０mm
のＮｂ管に挿入後、実施例と同一の材質、厚み、幅を有
するＮｂ、Ａｌシートを夫々２３９０mm積層、重ね巻き
してＮｂ／Ａｌ積層複合体を成形し、実施例と同一工程
によりモノフィラメントビレットを製作した。
８．５mm、内径２５mm、長さ１７０mmのＣｕ管中に外径
２４．６mm、内径２２．３mm、長さ１５０mmのＮｂ管と
共に挿入し、両端を封じてモノフィラメントビレットを
製作した。比較例では、実施例と同寸法のＣｕ丸棒を用
い、それを外径８．６mm、内径６．１mm、長さ１５０mm
のＮｂ管に挿入後、実施例と同一の材質、厚み、幅を有
するＮｂ、Ａｌシートを夫々２３９０mm積層、重ね巻き
してＮｂ／Ａｌ積層複合体を成形し、実施例と同一工程
によりモノフィラメントビレットを製作した。
【００２６】得られた各モノフィラメントビレットを静
水圧押出しにより室温にて直径１２mmに加工した。押出
されたモノフィラメント線材を夫々ダイス引抜きで伸線
し、対辺長２．７７mmの六角断面のモノフィラメント線
材とした。
水圧押出しにより室温にて直径１２mmに加工した。押出
されたモノフィラメント線材を夫々ダイス引抜きで伸線
し、対辺長２．７７mmの六角断面のモノフィラメント線
材とした。
【００２７】次に、整直矯正後、長さ１５０mmに切断
し、洗浄した六角断面のモノフィラメント線４８本を、
モノフィラメント線材と同寸法の六角断面のＣｕ線７本
を中芯に束ね、外径２８．４mm、内径２３．４mm、長さ
１７０mmのＣｕ管中に挿入し、両端を封じてマルチフィ
ラメントビレットを製作した。
し、洗浄した六角断面のモノフィラメント線４８本を、
モノフィラメント線材と同寸法の六角断面のＣｕ線７本
を中芯に束ね、外径２８．４mm、内径２３．４mm、長さ
１７０mmのＣｕ管中に挿入し、両端を封じてマルチフィ
ラメントビレットを製作した。
【００２８】このビレットを夫々４００℃に加熱後、直
径１２mmに静水圧押出し、それをダイス引抜きにより伸
線し、直径０．６mmのＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を製作し
た。
径１２mmに静水圧押出し、それをダイス引抜きにより伸
線し、直径０．６mmのＮｂ3 Ａｌ系超電導線材を製作し
た。
【００２９】各マルチフィラメント線材の伸線過程中に
おける断線回数と、最終線径材を８００℃×１０時間の
Ｎｂ3 Ａｌ相生成熱処理して得られた線材の外部磁界１
２Ｔにおける非銅部臨界電流密度を表１に併せて表示し
た。
おける断線回数と、最終線径材を８００℃×１０時間の
Ｎｂ3 Ａｌ相生成熱処理して得られた線材の外部磁界１
２Ｔにおける非銅部臨界電流密度を表１に併せて表示し
た。
【００３０】
【表１】
【００３１】臨界電流密度は、１μＶ／cm基準で求めた
値である。
値である。
【００３２】芯材に高変形抵抗、高融点材料を用いた本
発明の実施例では、比較例より伸線加工性及び臨界電流
密度特性が格段に向上することがわかる。臨界電流密度
の向上は、実施例では、芯材とＮｂ／Ａｌ積層複合部間
に比較例で用いたＮｂの拡散バリアを用いなかったこと
により、モノフィラメント内のＮｂ／Ａｌ積層複合部の
占積率が高くなったことと、塑性不安定現象が発生せず
マルチフィラメント線材内のフィラメントがより均一と
なった効果によるものである。
発明の実施例では、比較例より伸線加工性及び臨界電流
密度特性が格段に向上することがわかる。臨界電流密度
の向上は、実施例では、芯材とＮｂ／Ａｌ積層複合部間
に比較例で用いたＮｂの拡散バリアを用いなかったこと
により、モノフィラメント内のＮｂ／Ａｌ積層複合部の
占積率が高くなったことと、塑性不安定現象が発生せず
マルチフィラメント線材内のフィラメントがより均一と
なった効果によるものである。
【００３３】
【発明の効果】本発明により、Ｎｂ3 Ａｌ系超電導線材
に、従来にない高い線材加工性と臨界電流密度特性を付
与できるようになったことは、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る電磁
力対策の大幅な緩和、また従来のＮｂ3 Ａｌ系超電導線
材適用では不可能であった化合物超電導相生成熱処理後
のマグネット巻線の可能性増大等の効果を有する。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
となる。
に、従来にない高い線材加工性と臨界電流密度特性を付
与できるようになったことは、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る電磁
力対策の大幅な緩和、また従来のＮｂ3 Ａｌ系超電導線
材適用では不可能であった化合物超電導相生成熱処理後
のマグネット巻線の可能性増大等の効果を有する。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
となる。
【図１】実施例で適用したＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製
作工程を示す図。
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におけるジェリーロール積層複合体の構成
図。
図。
【図４】図１におけるモノフィラメントビレットの断面
構成図であ
構成図であ
２１ 芯材 ２２ Ｎｂシート材 ２３ Ａｌシート材 ３０ 積層複合体 ３１ Ｎｂ管 ３２ Ｃｕ管 ４１ Ｎｂ／Ａｌ複合フィラメント ４２ Ｃｕマトリックス
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐々木 一隆 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社土浦工場内
Claims (5)
- 【請求項１】ＮｂあるいはＮｂ基合金のシート材とＡｌ
又はＡｌ基合金のシート材を交互に積層、重ね巻きした
積層複合体からなるフィラメントの複数がＣｕ又はＣｕ
基合金マトリックス中に分散されたＮｂ3 Ａｌ生成熱処
理前のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材において、前記積層複合
体の芯材として、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、
Ｆｅ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ又はそれらの金属を主体とする合
金の中の１種であることを特徴とするＮｂ3 Ａｌ系超電
導線材。 - 【請求項２】積層複合体における芯材の占める体積率が
０．０４〜４０％であることを特徴とする請求項１に記
載のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材。 - 【請求項３】Ｎｂ又はＮｂ基合金のシート材とＡｌ又は
Ａｌ基合金のシート材を芯材の上に交互に積層、重ね巻
きし、その積層複合体をＣｕ又はＣｕ基合金管の中に挿
入し減面加工してモノフィラメント線材を成形し、この
モノフィラメント線材の複数本をＣｕ又はＣｕ基合金管
の中に挿入し減面加工してマルチフィラメント線材を成
形する工程を含むＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法に
おいて、前記芯材として、Ｎｂ、Ｔｉ、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈ
ｆ、Ｖ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｗ、Ｍｏ又はそれらの金属を主体
とする合金の中の１種を用いて積層複合体とすることを
特徴とするＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法。 - 【請求項４】モノフィラメント線材及びマルチフィラメ
ント線材の成形のための縮径加工の初期に静水圧押出法
を用いることを特徴とする請求項３に記載のＮｂ3 Ａｌ
系超電導線材の製造方法。 - 【請求項５】静水圧押出しを、押出温度５００℃以下、
押出比２以上で行うすることを特徴とする請求項４に記
載のＮｂ3 Ａｌ系超電導線材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161820A JPH1012057A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8161820A JPH1012057A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1012057A true JPH1012057A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=15742537
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8161820A Pending JPH1012057A (ja) | 1996-06-21 | 1996-06-21 | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1012057A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107350304A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-11-17 | 江西理工大学 | 一种高强度铜铌复合线材及其制备方法 |
| GB2553873A (en) * | 2016-05-24 | 2018-03-21 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core for a stator and/or rotor of an electric machine |
-
1996
- 1996-06-21 JP JP8161820A patent/JPH1012057A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2553873A (en) * | 2016-05-24 | 2018-03-21 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core for a stator and/or rotor of an electric machine |
| GB2553873B (en) * | 2016-05-24 | 2020-02-19 | Vacuumschmelze Gmbh & Co Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core of a stator and/or rotor of an electric machine |
| US10742077B2 (en) | 2016-05-24 | 2020-08-11 | Vacuumschmelze Gmbh & Co. Kg | Soft magnetic laminated core and method of producing a laminated core for a stator and/or rotor of an electric machine |
| CN107350304A (zh) * | 2017-06-26 | 2017-11-17 | 江西理工大学 | 一种高强度铜铌复合线材及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US12073958B2 (en) | Diffusion barriers for metallic superconducting wires | |
| JP2016195100A (ja) | Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材のためのＰＩＴエレメントを有する半完成線材、及びこの半完成線材を製造する方法 | |
| JP6155253B2 (ja) | 化合物超電導線及びその製造方法 | |
| US11495372B2 (en) | Diffusion barriers for metallic superconducting wires | |
| US5554448A (en) | Wire for Nb3 X superconducting wire | |
| EP2333793A1 (en) | Superconductors with improved mechanical strength | |
| US4094059A (en) | Method for producing composite superconductors | |
| JP4237341B2 (ja) | Ｎｂ３Ｓｎ化合物超電導線およびその製造方法 | |
| JPH08180752A (ja) | Ｎｂ３ Ｓｎ超電導線およびその製造方法 | |
| JP3754522B2 (ja) | Ｎｂ▲３▼Ｓｎ超電導線材 | |
| JP3428271B2 (ja) | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材及びその製造方法 | |
| JPH09204828A (ja) | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 | |
| JP3603535B2 (ja) | Ｎｂ３Ａｌ系超電導導体の製造方法 | |
| US11574749B2 (en) | Diffusion barriers for metallic superconducting wires | |
| JPH09204829A (ja) | Ｎｂ３Ａｌ系超電導線材の製造方法 | |
| JP2003045247A (ja) | 超電導線材 | |
| JPH11111081A (ja) | 酸化物超電導線材 | |
| WO2023089919A1 (ja) | ニオブアルミ前駆体線、ニオブアルミ前駆体撚線、ニオブアルミ超伝導線、及びニオブアルミ超伝導撚線 | |
| JPH06290651A (ja) | Ｎｂ３Ｘ系超電導線材およびその製造方法 | |
| JPH09153310A (ja) | 高強度超電導線材 | |
| JP3212596B2 (ja) | Ｃｕ又はＡ▲ｌ▼安定化超電導線及びその製造方法 | |
| JPH07176222A (ja) | Ｎｂ３Ｘ系超電導線材 | |
| JPH09171727A (ja) | 金属系超電導線の製造方法 | |
| JPH06150737A (ja) | Ｎｂ系多芯超電導線およびその製造方法 | |
| JPH08241634A (ja) | 化合物系超電導線 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030729 |