JPS5998412A - 多芯Nb↓3Sn超電導線の製造方法 - Google Patents

多芯Nb↓3Sn超電導線の製造方法

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JPS5998412A
JPS5998412A JP57208013A JP20801382A JPS5998412A JP S5998412 A JPS5998412 A JP S5998412A JP 57208013 A JP57208013 A JP 57208013A JP 20801382 A JP20801382 A JP 20801382A JP S5998412 A JPS5998412 A JP S5998412A
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alloy
filament
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奥田 繁
永田 正之
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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Sumitomo Electric Industries Ltd
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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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  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は強磁場発生装置に用いられるNb3Sn超電導
導体よりなる極細多芯化合物超電導線及びその製造方法
に関するものである。
Nb3Sn化合物超電導材料は臨界温度、臨界磁場、臨
界電流などの超電導特性が優れていることから、高磁界
発生用マグネット巻線として実用化されている。高磁界
発生用のマグネットを作製する際、注意スべき点の1つ
としてフラックスジャンプの発生により材料の臨界電流
値付近でマグネットを安定に作動させることが困難とな
ることを改善する必要がある。その方法として極細多芯
線化する方法が行なわれている。
従来Nb3Sn超電導材料を多芯線化する方法として第
1図の如くブロンズのマトリックス中にNb捧をうめこ
み、それを引伸加工後、拡散熱処理していたがブロンズ
の加工硬化率が大きく、約4,0係の減面加工後、必ず
4.00°C〜600°Cで1〜2時間軟化焼鈍をしな
ければならず、例えば直径27 mmφから直径1m+
nφに伸線する場合約10回の焼鈍が必要であり、この
焼鈍の為に多くの費用、時間を必要としていた。
このブロンズの加工硬化により工程が長くなり、コスト
高になる欠点を除去する為の従来例として下記の方法が
とられていた。
従来例1゜ 第2図のごとく、Sn Cu合金線のまわりに、Nb線
を配置し、これをCu管に挿入し引伸加工することによ
り第3図のようなSn Cuの多芯線が得られ、これを
600°C〜800°Cの温度で数10時間の拡散熱処
理により多芯Nb 3 S n超電導線が得られる。
従来例2゜ Nb 俸をCuバイブに入れ引伸加工した複合体複数本
を外側に配置し、Cuブロックを中央部シζ配置したC
u管の両端をCuでふたをし、電子ビーム溶接したもの
を熱間押出をすることにより第4゜図の様なCu7トリ
ソクスN l)多芯複合体を得る。
熱間押出後、中央部をドリルによりくりぬきその部分に
Snを挿入し、引伸加工したものを複数本束ネcu 、
、、:イブに挿入し、引伸加工することにより、第5図
の様な複合体を得ることができる。
これを600°C〜soo’cで数10時間熱処理をス
ルことによりNb 3Sn超電導線を得ることができる
従来例1では以下の様な欠点があっk。
Nb、 5nCu、 Cu の加工硬化特性は第6図の
如く、Nb は加工率が大きくなるに従い、強度が上昇
していくのに対しSnは加工にもかかわらず非常に強度
が弱い。この強度差の為に従来例1においてSn の径
は約30μm以下に加工することは困難である。したが
って拡散熱処理後のNb3Snの径は30μn〕以上と
なり、この線材を用いてマグネットを作成した場合、こ
のマグネットの安定性は悪くなる。またNbの径も30
μm以下にできないので600°C〜750°Cでの拡
散熱処理に要する時間が長くなり、長時間の熱処理によ
るNb3Snの結晶粒の粗大化により臨界電流密度が低
下する。
従来例2では熱間押出後CuマトリックスNbフィラメ
ント複合多芯線の中央部にSnを挿入する為ドリルで穴
をあけるが、この多芯線の径は30聴以上でなければい
けない。30閣以下の径の多芯線では中央部に偏心する
ことなく、1Oon以上の深さの穴をあけることはきわ
めてむずかしいし、10m以下の深さではSnを挿入後
引伸加工により得られる複合体の量はわずかとなり工業
生産には不適である。3Qmm以上の径の多芯線にSn
 を挿入する為の穴をあけると穴の径は約10咽となり
この複合体を引伸加工後、複数本束ねて減面加工を行な
うが、Sn とCuとNbを複合加工行なう場合第6図
の如く強度差が大きい為減面加工率は10000以上と
することは不可能であり、Sn の径は100μm以下
にすることはできない。
従ってSnをCuマトリックス中に拡散させ、さらにS
nとNb Filamentを反応させる熱処理におい
て時間がかかり、CuをマトリックスとしNbをフィラ
メントとする複合体にsnを均一に、生成したNb3S
nの結晶粒を粗大化させることなく拡散させることは難
しく、臨界電流の低下がおこり得られるJcは10テス
ラの磁界中でたかだか800A/rmn  である。
従来例1の様に生成するNb5snの径が大きいことに
より、この線材を用いたマグネットが不安定になること
およびNbの径が大きいことに起因する臨界電流密度の
低下及び従来例2の様にSnの径が大きいことに起因す
る臨界電流密度が低下するという欠点を除く為に本発明
は考案された。
本発明は複数本のSnもしくはSn合金線と複数本のC
uがマトリックスでNbがフィラメントである複合多芯
線を密に束ねて引伸された線材に熱処理を施してNb3
Sn化合物層を生成せしめて成るNb3Sn超電導線の
製造方法においてSnもしくはSn合金線のまわりにC
uもしくはCu合金がマトリックスでNbがフィラメン
トである複合多芯線が配置されたセグメントを複数本撚
合せ又は束ねることを特徴とする多芯Nb3Sn超電導
線の製造方法である。本発明による化合物超電導線は通
常上述の撚合せ又は束ねたものの外周に、安定化および
又は拡散防止用の金属が被覆される。
本発明の製造方法は、まず熱間押出もしくはバイブ嵌合
等の方法によりCuもしくはCU金合金マトリックスの
中に複数本のNbが配置した第7図の様な複合体を作る
。これを引伸加工した後、Sn  もしくはSr、合金
の棒のまわりに、X8図のように撚合せもしくは束ねる
ことにより配置し、これをCuバイブに挿入し引伸加工
することにより第9図の様な断面形状の線材を得る。こ
れを約200°C〜4・00°Cの熱処理シーよりSn
をCu中に拡散させ、その後600°C〜800°Cで
の熱処理によりNbフィラメントのまわりにNb g 
S n 層を生成させる。
゛  本発明による製造方法によりNbフィラメントの
径は10μm以下にすることができ、Snの径は約30
μmにすることができ、従来例1のようにNb  フィ
ラメントの径が約30μmと犬ぎいことによるマグネッ
トの安定性の悪化とJcの低下、従来例2のようにSn
の径が約100μmと太ぎいことに起因するJcの低下
を防ぐことができる。
本発明による製造方法により Nbフィラメントを10
μm以下とすることがで、きる理由は、最初の工程でC
uとNbの2種の複合体を加工することにより、あらか
じめNbフィラメントを小さくし、その後Snを含めて
加工するので、Snを含めた3種の複合体の加工度は小
さくすることができる為である。本発明における製造方
法にでおいてSnの径を約30μmと小さくすることが
できるのは、従来例2のようにCuとNbの複合体に穴
あけ加工する必要がなく、引伸加工したSn線を使用す
ることができる為である。
以下本発明を実施例により説明する。
10 mmφのNb棒を外径18咽φ、内径10.5 
tt=nφのCuパイプに挿入し引伸加工後6角ダイス
で対辺距離3市の六角棒にし、それを30cmごとに8
00本切断し、伸直後内径100cm、外径120Cm
のCu管に入れる。このCu管の両端をCuのふたをし
電子ビーム溶接にてとじる。これを熱間押出後引伸加工
により1.5μmにまで伸線する。
これによって得られたCuとNbの複合体におけるNb
フィラメントの径は80μmとなる。これを第10図の
ように1.5■のSn線と一緒に配置し、そのまわりを
0.5陥厚のNbシートでおおい内径18芹、外径24
・門のCuバイブに挿入し、外径が0.5 砿φになる
まで引伸加工をするとNbフィラメントの径は0.6μ
mとなりSnの径は31 μm となる。これを300
°C1日と500’C3日間の熱処理によりSnをCa
とNbの複合体中のCuに拡散せしめに後、700’C
24時間の熱処理によりNb3Sn i!:Nbフィラ
メントのまわりに生成させる。これにより得られた超電
導線の臨界電流をIOTの磁場中で測定すると143A
であり、安定化材を除いた部分の臨界電流密度は140
0A/−となり、従来法では得られなかった高電流密度
で極細多芯線であるNb3Sn超電導線材が得られた。
以上述べたように本発明のNb3Sn超電導線はSn 
 もしくはSn合金線のまわりにCuもしくはCu合金
がマトリックスでNbがフィラメントである複合多芯線
が配置されていることにより、Nbフィラメント径とS
nの径を小さくでき、これにより従来より高い臨界電流
密度で電磁気的に安定していることを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
第1図、ブロンズマトリックス中にNb俸とうめこみ引
伸加工、熱処理することにより得られる従来法のNb3
Sn多芯線の7満断面図、第2図、従来法におけるSn
 Cu線とNb線の配置図、 第3図、第2図の複合体をJl伸加工した後の横断面図
、 第41図、従来法におけるCuマトリックスNb多芯複
合体の横断面図、 第5図、第41図の複合体の中心部をくりぬき、Sn 
を挿入したものを束ねCuバイブに挿入、引伸加工後の
横断面図、 第6図、Nb、 5nCu、 Cuの加工硬化特性、第
7図、本発明に赴けるCuマトリックスNb多芯複合体
、 第8図、本発明における第7図の複合体とSnの配置図
、 第9図、第8図の複合体を引伸加工することにより得ら
れる本発明の複合体の横断面図、第10図、実施例にお
けるCuマトリックスNb複合体とSniとNbシート
とCuパイプの配置図、である。 図中 1はブロンズ 2はNb3Sn 3、5.8.11.14.、24.25はNb4,7は
S n Cu 6、9.12.18.21はCu 10は5n 11’は5nCuの引張り強さ特性 12′はCuの引張り強さ特性 13′はNbの引張り強さ特性 15はCuもしくはCu合金 16、19.22  はSnもしくはSn合金17、2
0.23  はCuマトリックスNb多多芯会合 体示す。 71図 芳2図 76図 W8閃 19図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)複数本のSnもしくはSn合金線と複数本のCt
    q  もしくはCu合金がマトリックスでNbがフィラ
    メントである複合多芯線を撚り合せ又は束ねて成るもの
    を引伸した線材に熱処理を施してNbBSn化合物層を
    生成せしめて成るNb 3 Sn超電導線の製造方法に
    おいて、SnもしくはSn合金線のまわりにCuもしく
    はCu合金がマトリックスでNbがフィラメントである
    複合多芯線が配置されたセグメントを複数本束ねること
    を特徴とする多芯Nb3Sn超電導線の製造方法。
JP57208013A 1982-11-26 1982-11-26 多芯Nb↓3Sn超電導線の製造方法 Granted JPS5998412A (ja)

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JPH0423363B2 JPH0423363B2 (ja) 1992-04-22

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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS50155191A (ja) * 1974-06-04 1975-12-15
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