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Info
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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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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】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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- (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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57208013A JPS5998412A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 多芯Nb↓3Sn超電導線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57208013A JPS5998412A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 多芯Nb↓3Sn超電導線の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8107104A Division JPH09167531A (ja) | 1996-04-26 | 1996-04-26 | 多芯Nb3Sn超電導線の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5998412A true JPS5998412A (ja) | 1984-06-06 |
| JPH0423363B2 JPH0423363B2 (ja) | 1992-04-22 |
Family
ID=16549224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57208013A Granted JPS5998412A (ja) | 1982-11-26 | 1982-11-26 | 多芯Nb↓3Sn超電導線の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5998412A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50155191A (ja) * | 1974-06-04 | 1975-12-15 | ||
| JPS5439594A (en) * | 1977-09-02 | 1979-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture for compound system composite superconductor |
| JPS55100611A (en) * | 1979-01-24 | 1980-07-31 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of fabricating composite superconductor |
| JPS5654706A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-14 | Sumitomo Electric Industries | Method of manufacturing compound superconductive wire |
-
1982
- 1982-11-26 JP JP57208013A patent/JPS5998412A/ja active Granted
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50155191A (ja) * | 1974-06-04 | 1975-12-15 | ||
| JPS5439594A (en) * | 1977-09-02 | 1979-03-27 | Mitsubishi Electric Corp | Manufacture for compound system composite superconductor |
| JPS55100611A (en) * | 1979-01-24 | 1980-07-31 | Tokyo Shibaura Electric Co | Method of fabricating composite superconductor |
| JPS5654706A (en) * | 1979-10-09 | 1981-05-14 | Sumitomo Electric Industries | Method of manufacturing compound superconductive wire |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0423363B2 (ja) | 1992-04-22 |
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