JPS602727B2 - 金属間化合物系超電導体の製造方法 - Google Patents
金属間化合物系超電導体の製造方法Info
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- JPS602727B2 JPS602727B2 JP50114982A JP11498275A JPS602727B2 JP S602727 B2 JPS602727 B2 JP S602727B2 JP 50114982 A JP50114982 A JP 50114982A JP 11498275 A JP11498275 A JP 11498275A JP S602727 B2 JPS602727 B2 JP S602727B2
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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)
- Superconductor Devices And Manufacturing Methods Thereof (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明はＮ広Ｓｎ、Ｖ３Ｇａ、Ｎ公Ｗ等の非常に脆く
加工性のない金属間化合物系超電導体の製造方法に関す
る。
加工性のない金属間化合物系超電導体の製造方法に関す
る。
Ｎ広Ｓｎ等の金属閥化合物系超電導体はＮｂ−Ｔｉ、Ｎ
ｂ−Ｔｉ−Ｚｎ等の合金系超電導体に較べて臨界温度、
臨界磁場が高い異に高磁場超電導磁石用として製造法の
開発が進められている。
ｂ−Ｔｉ−Ｚｎ等の合金系超電導体に較べて臨界温度、
臨界磁場が高い異に高磁場超電導磁石用として製造法の
開発が進められている。
しかし乍らその腕この為に製造上、使用上の制約が多い
。従来から行なわれていた方法はＮ＆Ｓｎを例にとれば
、Ｎｂ又はＮｂ合金をベースとする方法が用いられ、１
つはテープ状のＮｂ上にＳｎをメッキした後１００ぴ○
以上で熱処理を行なって約１一程度の薄いＮｂぶｎ層を
生成させる方法、もう一つはＣｕ−Ｓｎ合金中にＮｂの
紬線を多数本埋め込み６００〜８００℃で熱処理を行な
ってＮｂ線表面に１〆程度のＮＱＳｎを生成させる方法
である。何れも絶縁処理、コイル成形時の曲げによる超
電導特性の努下をＮなＳｎ層を薄くすることによつて避
けようとする考えに基いている。
。従来から行なわれていた方法はＮ＆Ｓｎを例にとれば
、Ｎｂ又はＮｂ合金をベースとする方法が用いられ、１
つはテープ状のＮｂ上にＳｎをメッキした後１００ぴ○
以上で熱処理を行なって約１一程度の薄いＮｂぶｎ層を
生成させる方法、もう一つはＣｕ−Ｓｎ合金中にＮｂの
紬線を多数本埋め込み６００〜８００℃で熱処理を行な
ってＮｂ線表面に１〆程度のＮＱＳｎを生成させる方法
である。何れも絶縁処理、コイル成形時の曲げによる超
電導特性の努下をＮなＳｎ層を薄くすることによつて避
けようとする考えに基いている。
しかし乍ら、化合物層が薄いため電流容量が大きくとれ
ず、曲げによる特性劣下はある程度見込まねばならない
。しかもＣｕ−Ｓｎ合金マトリックスを用いる場合超電
導破壊を生じた時に電流バイパスとしての役をなさない
等問題が多い。これに対してコイル成形後に熱処理を施
して化合物層を生成させ、曲げによる特性劣下を避ける
方法も提案されているが、化合物生成には６００〜８０
０ｑｏで数岬時間の加熱が必要であり、それに耐える絶
縁材は現在は未だ開発されていないのが実情である。
ず、曲げによる特性劣下はある程度見込まねばならない
。しかもＣｕ−Ｓｎ合金マトリックスを用いる場合超電
導破壊を生じた時に電流バイパスとしての役をなさない
等問題が多い。これに対してコイル成形後に熱処理を施
して化合物層を生成させ、曲げによる特性劣下を避ける
方法も提案されているが、化合物生成には６００〜８０
０ｑｏで数岬時間の加熱が必要であり、それに耐える絶
縁材は現在は未だ開発されていないのが実情である。
以上のような諸問題の起因は、ＮらＳｎのごとき金属間
化合物が本質的に脆性の大きい材料であることに由来す
るものであり、もしＮ公Ｓｎを生成するまでの製造過程
において十分な冷間加工を加えることができるようにす
ることができ、最終的にＮＱＳｎを低温で生成せしめ得
れば、かかる問題点の解消することはいうまでもない。
化合物が本質的に脆性の大きい材料であることに由来す
るものであり、もしＮ公Ｓｎを生成するまでの製造過程
において十分な冷間加工を加えることができるようにす
ることができ、最終的にＮＱＳｎを低温で生成せしめ得
れば、かかる問題点の解消することはいうまでもない。
この発明は以上のような知見に立ってなされたものでＮ
広Ｓｎ、Ｖ３０ｅ、Ｎ公Ｑ等の金属間化合物系超電導材
の製造に当り、中途いったんこれを非結晶質化すなわち
いわゆるアモルファス化し、アモルファス合金の大きな
特質である冷間加工性を利用してこれを所要形状に加工
し、最終的にこれを熱処理して結晶化することにより超
電導特性を有する金属間化合物に生成せしめようとする
ものである。通常の金属や合金は常温では原子配列に一
定の規則性を有する結晶としての構造を有している。例
えばＮＱＳｎは８一Ｗ型と呼ばれる結晶構造よりなり、
Ｎｂの立方晶の面心部にＳｎの原子が規則的に置換され
た結晶構造よりなる。このような結晶構造のために脆性
が強く、冷間加工が困難となり、前記のような製造上の
問題点が付随してくるのである。しかして、上記のよう
に結晶性を有する金属や合金も、高温の溶融状態ではガ
ラス状の非晶質であり、原子配列はランダムである。
広Ｓｎ、Ｖ３０ｅ、Ｎ公Ｑ等の金属間化合物系超電導材
の製造に当り、中途いったんこれを非結晶質化すなわち
いわゆるアモルファス化し、アモルファス合金の大きな
特質である冷間加工性を利用してこれを所要形状に加工
し、最終的にこれを熱処理して結晶化することにより超
電導特性を有する金属間化合物に生成せしめようとする
ものである。通常の金属や合金は常温では原子配列に一
定の規則性を有する結晶としての構造を有している。例
えばＮＱＳｎは８一Ｗ型と呼ばれる結晶構造よりなり、
Ｎｂの立方晶の面心部にＳｎの原子が規則的に置換され
た結晶構造よりなる。このような結晶構造のために脆性
が強く、冷間加工が困難となり、前記のような製造上の
問題点が付随してくるのである。しかして、上記のよう
に結晶性を有する金属や合金も、高温の溶融状態ではガ
ラス状の非晶質であり、原子配列はランダムである。
アモルファス合金は「 この溶融状態の非晶質の原子配
列のまま急速度に冷却し「結晶化する時間を与えず常温
に持ち末つたものであり、原子配列のランダム性の故に
袷間加工に際して脆性が大中に低下し、これに容易に袷
間加工をほどこすことができる。いったん非晶質化され
たアモルファス合金はＬこれを低温で再加熱すると原子
移動が起り、それぞれの原子が熱力学的にもっとも安定
した位置に再配列を開始して、いわゆる結晶化が起る。
この結晶化温度は３００〜４００ｏＣであり、例えば７
０％Ｎｂ−３０％Ｓｎの組成からなるアモルファス合金
は、この結晶化温度において、非晶質状態から結晶状態
となり、この組成の原子群にとってもっとも安定した８
−Ｗ型の金属間化合物を生成し、Ｎ広Ｓｎが生成されて
超電導特性を発揮するようになる。この結晶化温度は先
に説明した拡散生成によるＮＣＳｎの生成温度６００〜
１０００００に比べれば格段に低温である。上記アモル
ファス合金を製造するには真空蒸着法や電着法、無電解
〆ツキ法などがあるが、工業的な製造にはいずれもなじ
まない。
列のまま急速度に冷却し「結晶化する時間を与えず常温
に持ち末つたものであり、原子配列のランダム性の故に
袷間加工に際して脆性が大中に低下し、これに容易に袷
間加工をほどこすことができる。いったん非晶質化され
たアモルファス合金はＬこれを低温で再加熱すると原子
移動が起り、それぞれの原子が熱力学的にもっとも安定
した位置に再配列を開始して、いわゆる結晶化が起る。
この結晶化温度は３００〜４００ｏＣであり、例えば７
０％Ｎｂ−３０％Ｓｎの組成からなるアモルファス合金
は、この結晶化温度において、非晶質状態から結晶状態
となり、この組成の原子群にとってもっとも安定した８
−Ｗ型の金属間化合物を生成し、Ｎ広Ｓｎが生成されて
超電導特性を発揮するようになる。この結晶化温度は先
に説明した拡散生成によるＮＣＳｎの生成温度６００〜
１０００００に比べれば格段に低温である。上記アモル
ファス合金を製造するには真空蒸着法や電着法、無電解
〆ツキ法などがあるが、工業的な製造にはいずれもなじ
まない。
工業的には、この発明が採用している液体急袷法が適し
ている。
ている。
以下にＮ広Ｓｎの場合の実施例に基き、この発明につい
て具体的に説明する。
て具体的に説明する。
Ｎ広Ｓｎを生成する成分比は重量比においてほぼ７０％
Ｎｂ−３０％Ｓｎである。
Ｎｂ−３０％Ｓｎである。
この組成よりなる原材料は、高周波浮遊溶解法により溶
解される。図は単にフィラメント製造の様子を示すため
のものであるため、省略図として示されているが、容器
２については、パイプ状を有し、上方に細長い形状より
なる。かかる容器は石英ガラスよりなり、底部には約０
．２側径の同じ石英ガラスよりなるノズル３があり、上
部は関口されて原材料の投入ならびに不活性ガスの吹入
がここより行なわれる。パイプ状容器の周囲に高周波コ
イルが巻かれ、高周波電流が通電される。すると、容器
内の原材料は電磁力により空間に保持されコイルの間に
浮遊し、かつ高周波電流による譲導加熱を受けｔ容器内
において浮遊したまま溶解される。溶解が完了したら高
周波電流を切る。すると電磁力が消失し、溶融状態の溶
湯４が容器の底部に落下する。容器内には不活性ガスが
吹き入れられているから「 この不活性ガスによる内圧
が発生しており底部に落下した溶湯４はこの内圧によっ
て直ちにノズル３より吹き出され、銅製の回転筒亀の内
面にいきおいよく噴射された瞬間に凝固する。このとき
の冷却速度は１ぴ℃′ｓｅｃであり「凝固した原材料は
原子の拡散するいとまがなく溶融状態の非晶賞のままの
アモルファス合金として生成される。なお、上記におけ
る銅製回転筒の内径は３００肋「その回転速度は３００
机′ｍｉｎである。回転髄１については冷却処置しても
よいが、実用上常温のままで問題はない。このようにし
て回転筒１の内面に噴射された原材料は、中ほぼ４脚前
後厚さほぼ２０ム程度のフィラメント５に凝固しし凝固
すると同時に回転筒１の内面より自ら剥離し、アモルフ
ァス合金よりなる細いコイル状フィラメント５として形
成される。
解される。図は単にフィラメント製造の様子を示すため
のものであるため、省略図として示されているが、容器
２については、パイプ状を有し、上方に細長い形状より
なる。かかる容器は石英ガラスよりなり、底部には約０
．２側径の同じ石英ガラスよりなるノズル３があり、上
部は関口されて原材料の投入ならびに不活性ガスの吹入
がここより行なわれる。パイプ状容器の周囲に高周波コ
イルが巻かれ、高周波電流が通電される。すると、容器
内の原材料は電磁力により空間に保持されコイルの間に
浮遊し、かつ高周波電流による譲導加熱を受けｔ容器内
において浮遊したまま溶解される。溶解が完了したら高
周波電流を切る。すると電磁力が消失し、溶融状態の溶
湯４が容器の底部に落下する。容器内には不活性ガスが
吹き入れられているから「 この不活性ガスによる内圧
が発生しており底部に落下した溶湯４はこの内圧によっ
て直ちにノズル３より吹き出され、銅製の回転筒亀の内
面にいきおいよく噴射された瞬間に凝固する。このとき
の冷却速度は１ぴ℃′ｓｅｃであり「凝固した原材料は
原子の拡散するいとまがなく溶融状態の非晶賞のままの
アモルファス合金として生成される。なお、上記におけ
る銅製回転筒の内径は３００肋「その回転速度は３００
机′ｍｉｎである。回転髄１については冷却処置しても
よいが、実用上常温のままで問題はない。このようにし
て回転筒１の内面に噴射された原材料は、中ほぼ４脚前
後厚さほぼ２０ム程度のフィラメント５に凝固しし凝固
すると同時に回転筒１の内面より自ら剥離し、アモルフ
ァス合金よりなる細いコイル状フィラメント５として形
成される。
このようなフィラメント５はすでに説明したようなアモ
ルファス合金の性質を有し、容易に冷間加工をほどこす
ことができる。
ルファス合金の性質を有し、容易に冷間加工をほどこす
ことができる。
このようなフィラメント５は、安定化材としての高純度
鋼やアルミとともに冷間加工により所要線材に加工され
、絶縁被覆が示されてコイルに成形される。
鋼やアルミとともに冷間加工により所要線材に加工され
、絶縁被覆が示されてコイルに成形される。
このままではＮｂ−Ｓｎ合金は未だアモルファス合金で
あるから、所定の超電導特性は有しない。
あるから、所定の超電導特性は有しない。
この後コイル成形体を熱処理して内在するフィラメント
を結晶化させ、フィラメントに超露特・性をもたせるこ
とによってＮｂ３Ｓｎによる超電導磁石が得られるが、
この熱処理はいわゆる結晶化温度への加熱であり、すで
に説明したように従来の拡散反応方法に比べて遥かに低
温でよく、従って施された耐熱絶縁材を劣化させること
はなく、安全化金属としての節の純度を下げるようなこ
ともなし・。勿論、銅中に存在するＮｂ・Ｓｎのフィラ
メントはこの熱処理によってその大部分が超電導化合物
（Ｎ広Ｓｎ）となるため、電流容量が大きくとれ、埋設
する量によりその電流容量を容易に調節することもでき
る。このようなことは超電導体がＮ広Ｓｎの場合に限ら
ず他の化合物系超電導体例えばＶ３Ｇ、Ｎｂ３Ｑ等にも
同様である。
を結晶化させ、フィラメントに超露特・性をもたせるこ
とによってＮｂ３Ｓｎによる超電導磁石が得られるが、
この熱処理はいわゆる結晶化温度への加熱であり、すで
に説明したように従来の拡散反応方法に比べて遥かに低
温でよく、従って施された耐熱絶縁材を劣化させること
はなく、安全化金属としての節の純度を下げるようなこ
ともなし・。勿論、銅中に存在するＮｂ・Ｓｎのフィラ
メントはこの熱処理によってその大部分が超電導化合物
（Ｎ広Ｓｎ）となるため、電流容量が大きくとれ、埋設
する量によりその電流容量を容易に調節することもでき
る。このようなことは超電導体がＮ広Ｓｎの場合に限ら
ず他の化合物系超電導体例えばＶ３Ｇ、Ｎｂ３Ｑ等にも
同様である。
以上の説明から明らかなようにこの発明は安定化金属中
に埋設されている超電導フィラメントとして非結晶質な
ものを用いることによって加工性を高め従来の絶縁材の
使用を可能にすると共に高純度な金属で安定化された化
合物超電導コイルの提供を可能とし、更にフィラメント
の量による電流容量の調節をも可能としたもので、製品
のコスト低減化、特性安定化等その産業上の利用価値は
極めて高いものである。
に埋設されている超電導フィラメントとして非結晶質な
ものを用いることによって加工性を高め従来の絶縁材の
使用を可能にすると共に高純度な金属で安定化された化
合物超電導コイルの提供を可能とし、更にフィラメント
の量による電流容量の調節をも可能としたもので、製品
のコスト低減化、特性安定化等その産業上の利用価値は
極めて高いものである。
図はこの発明に係る方法に適用されるフィラメントの製
法の例を示す説明図である。 １：回転筒、２：容器、３：ノズル、４：溶湯、５：フ
ィラメント。
法の例を示す説明図である。 １：回転筒、２：容器、３：ノズル、４：溶湯、５：フ
ィラメント。
Claims (1)
- １ 超電導性の金属間化合物を構成する金属の細い混合
溶湯流を急速に冷却して連続する細い非結晶質なフイラ
メントを得た後、このフイラメントを安定化金属及び絶
縁材と組合せて所定の形状に成形し、しかる後その成形
体を熱処理して前記フイラメントに結晶質超電導体を生
成させることを特徴とする金属間化合物系超電導体の製
造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50114982A JPS602727B2 (ja) | 1975-09-23 | 1975-09-23 | 金属間化合物系超電導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP50114982A JPS602727B2 (ja) | 1975-09-23 | 1975-09-23 | 金属間化合物系超電導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5238895A JPS5238895A (en) | 1977-03-25 |
| JPS602727B2 true JPS602727B2 (ja) | 1985-01-23 |
Family
ID=14651410
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP50114982A Expired JPS602727B2 (ja) | 1975-09-23 | 1975-09-23 | 金属間化合物系超電導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS602727B2 (ja) |
-
1975
- 1975-09-23 JP JP50114982A patent/JPS602727B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5238895A (en) | 1977-03-25 |
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