JPS6041710A - 化合物系超電導線材 - Google Patents
化合物系超電導線材Info
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- JPS6041710A JPS6041710A JP58149905A JP14990583A JPS6041710A JP S6041710 A JPS6041710 A JP S6041710A JP 58149905 A JP58149905 A JP 58149905A JP 14990583 A JP14990583 A JP 14990583A JP S6041710 A JPS6041710 A JP S6041710A
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- Japan
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- compound
- wire
- core
- superconducting
- strain
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- 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】
（１） 発明の背景と目的
本発明は耐歪性を向上させた極細多心化合物系超電導線
材に関するものである。
材に関するものである。
Ｎｂ３ Ｓｎ 、 （ＮｂＴｉ ）３ Ｓｎ 、 Ｖ３
Ｇａ等の化合物系超電導線は高磁界での超電導特性が良
好であるため近年多く用いられている。一方、これらの
化合物系超電導材は機械的に非常に脆い性質を有してい
るので、その使用に当っては歪を０．８％以下に抑える
必要がある等の制限があり、その対策として従来は超電
導コイル巻線径に合せて線材寸法を小さくする゛等の方
法が採られている。しかし、このような対策は根本的な
対策とは言えず、耐歪性すなわち使用可能な歪限度を上
げることが最も重要であると考えられる。
Ｇａ等の化合物系超電導線は高磁界での超電導特性が良
好であるため近年多く用いられている。一方、これらの
化合物系超電導材は機械的に非常に脆い性質を有してい
るので、その使用に当っては歪を０．８％以下に抑える
必要がある等の制限があり、その対策として従来は超電
導コイル巻線径に合せて線材寸法を小さくする゛等の方
法が採られている。しかし、このような対策は根本的な
対策とは言えず、耐歪性すなわち使用可能な歪限度を上
げることが最も重要であると考えられる。
ところで、化合物系超電導線の製作方法は主として化合
物の構成要素を加工し易い状態で複合加工した後に化合
物生成のだめの熱処理を行なって各構成要素界面で拡散
反応を起させ化合物相を生成させるものである。この方
法についてＮｂ３Ｓｎ’ｉ例にとって具体的に説り」す
ると、第１図に示す如く多数本のＮｂ心線１、Ｃｕ５ｎ
合金マトリックス２、拡散バリア３、安定化Ｃｕ４の中
に埋設した構成のものを製作する。この段階ではＮＩ）
心線、Ｃｕ５ｎ合金、拡散バリア、安定化Ｃｕ等はいず
れも加工硬化を取り除く程度の中間焼鈍等を行なえば加
工し易い構成要素となシ且つ加工に十分耐えろものであ
る。かかる構成で最終使用形状まで減面、成型加工を行
なった複合線材は超電導特性を伺与するために例えば７
５０℃、１００時間の化合物生成熱処理を行なってＮｂ
とＣｕ５ｎ中のＳｎを拡散反応させＮｂ心線表面に超電
導化合物Ｎｂ、＋Ｓｎ層を生成させる。化合物生成熱処
理後の線材断面を示す第２ 図から明らかなように、拡
散反応はＮｂ心線の表面で行なわれるのでＮ ｂ ３
Ｓ ｎ層はＮｂ心線の表面にのみ生成し、心線中心部に
は未反応のＮｂが残留する。このようにして作製された
Ｎｂ３ Ｓｎ化合物系超電導線材に引張歪を加えつつ超
電導臨界電流を測定すると、第３図に示す如く歪を加え
るに従って臨界電流値は増加し、極太値を示した後急激
に低下する。臨界電流値が歪によって極大値を示す理由
は各構成材の熱膨張係数の差によると考えられている。
物の構成要素を加工し易い状態で複合加工した後に化合
物生成のだめの熱処理を行なって各構成要素界面で拡散
反応を起させ化合物相を生成させるものである。この方
法についてＮｂ３Ｓｎ’ｉ例にとって具体的に説り」す
ると、第１図に示す如く多数本のＮｂ心線１、Ｃｕ５ｎ
合金マトリックス２、拡散バリア３、安定化Ｃｕ４の中
に埋設した構成のものを製作する。この段階ではＮＩ）
心線、Ｃｕ５ｎ合金、拡散バリア、安定化Ｃｕ等はいず
れも加工硬化を取り除く程度の中間焼鈍等を行なえば加
工し易い構成要素となシ且つ加工に十分耐えろものであ
る。かかる構成で最終使用形状まで減面、成型加工を行
なった複合線材は超電導特性を伺与するために例えば７
５０℃、１００時間の化合物生成熱処理を行なってＮｂ
とＣｕ５ｎ中のＳｎを拡散反応させＮｂ心線表面に超電
導化合物Ｎｂ、＋Ｓｎ層を生成させる。化合物生成熱処
理後の線材断面を示す第２ 図から明らかなように、拡
散反応はＮｂ心線の表面で行なわれるのでＮ ｂ ３
Ｓ ｎ層はＮｂ心線の表面にのみ生成し、心線中心部に
は未反応のＮｂが残留する。このようにして作製された
Ｎｂ３ Ｓｎ化合物系超電導線材に引張歪を加えつつ超
電導臨界電流を測定すると、第３図に示す如く歪を加え
るに従って臨界電流値は増加し、極太値を示した後急激
に低下する。臨界電流値が歪によって極大値を示す理由
は各構成材の熱膨張係数の差によると考えられている。
すなわちＮ ｂ Ｂ Ｓ ｎ層よりもＣｕ 、 Ｃｕ５
ｎ合金の熱膨張係数が太きいため、化合物生成熱処理温
度から超電導線利使用温度４２Ｋ（−２６９，８℃）ま
での冷却によシＮ ｂ ３ Ｓ ｎ層に圧縮歪が加わっ
ており、引張歪を加えることによって圧縮歪が緩和され
て臨界電流値が増加する（本来の値に回復する）もので
ある。引張歪がさらに大きくなると臨界電流値は劣化す
る。臨界電流値が歪を加える的の値とほぼ同じになるの
が０．８０ｉ）の歪であり、Ｎ ｌ） ３ Ｓ ｎ線材
の使用限度とされる値である。
ｎ合金の熱膨張係数が太きいため、化合物生成熱処理温
度から超電導線利使用温度４２Ｋ（−２６９，８℃）ま
での冷却によシＮ ｂ ３ Ｓ ｎ層に圧縮歪が加わっ
ており、引張歪を加えることによって圧縮歪が緩和され
て臨界電流値が増加する（本来の値に回復する）もので
ある。引張歪がさらに大きくなると臨界電流値は劣化す
る。臨界電流値が歪を加える的の値とほぼ同じになるの
が０．８０ｉ）の歪であり、Ｎ ｌ） ３ Ｓ ｎ線材
の使用限度とされる値である。
本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、前記した従
来技術の欠点を解消し、化合物系超電導線材の耐歪性を
向上させた極細多心化合物系超電導線材の提供を目的と
するものである。
来技術の欠点を解消し、化合物系超電導線材の耐歪性を
向上させた極細多心化合物系超電導線材の提供を目的と
するものである。
（２）発明の概要
すなわち、本発明の要旨とするところは、化合物系超電
導線材の心材に熱膨張係数の大きい金属材料を複合した
ことにある。ここで、複合する金属材料の熱膨張係数は
超電導性化合物のそれよりも大きいことが好ましく、壕
だ該金属材料は個々の心線の内部に複合されることが好
１、しい。
導線材の心材に熱膨張係数の大きい金属材料を複合した
ことにある。ここで、複合する金属材料の熱膨張係数は
超電導性化合物のそれよりも大きいことが好ましく、壕
だ該金属材料は個々の心線の内部に複合されることが好
１、しい。
上記のように心材に熱膨張係数の大きい金属材料を用い
ることにより、化合物生成熱処理θ１ｊ冒圧から超電導
線材として使用する温度まで冷却する間に化合物層は内
側及び外側から圧縮歪を受けるため均一に且つより大き
く歪む。従ってこれに引張歪を加えた場合、従来構成の
化合物線材と比較してより大きな圧縮歪に対応する引張
正寸で耐え得るものである。
ることにより、化合物生成熱処理θ１ｊ冒圧から超電導
線材として使用する温度まで冷却する間に化合物層は内
側及び外側から圧縮歪を受けるため均一に且つより大き
く歪む。従ってこれに引張歪を加えた場合、従来構成の
化合物線材と比較してより大きな圧縮歪に対応する引張
正寸で耐え得るものである。
（３）実施例
以下、本発明による一実施例について第４〜６図と共に
説明する。第４図は本発明による化合物系超電導線材の
化合物生成熱処理前の断面図であり、Ｎｂ心線として予
めＮｂ、ｅイノ６と熱膨張係数の大きい金属材料、例え
ばＣｕ７を糾合ぜたものをＣｕ Ｓｎマトリックス２、
Ｎｂノ々リア３、安定化材４の中に埋設したものである
。第５図は７５０℃、１００時間の化合物生成熱処理後
の線材断面を示し、Ｎｂ心線６の表面でＮｂとＣｕ Ｓ
ｎ中のＳｎとが拡散反応しＮｂＢ Ｓｎｎ層が生成し
ている。Ｎｂ３Ｓｎ層８はＮｂ心線の表面にのみ生成す
るが、その層厚はＮｌ）心線径、Ｃｕ５ｎとＮｂ の断
面積比、熱処理条件によって一定となる。従って未反応
Ｎｂ層６を少し残した心線内部がＣｕ７になるようにＮ
ｂの厚さを予め決定することができる。
説明する。第４図は本発明による化合物系超電導線材の
化合物生成熱処理前の断面図であり、Ｎｂ心線として予
めＮｂ、ｅイノ６と熱膨張係数の大きい金属材料、例え
ばＣｕ７を糾合ぜたものをＣｕ Ｓｎマトリックス２、
Ｎｂノ々リア３、安定化材４の中に埋設したものである
。第５図は７５０℃、１００時間の化合物生成熱処理後
の線材断面を示し、Ｎｂ心線６の表面でＮｂとＣｕ Ｓ
ｎ中のＳｎとが拡散反応しＮｂＢ Ｓｎｎ層が生成し
ている。Ｎｂ３Ｓｎ層８はＮｂ心線の表面にのみ生成す
るが、その層厚はＮｌ）心線径、Ｃｕ５ｎとＮｂ の断
面積比、熱処理条件によって一定となる。従って未反応
Ｎｂ層６を少し残した心線内部がＣｕ７になるようにＮ
ｂの厚さを予め決定することができる。
本発明の実施例では化合物生成熱処理前のＮｂ心線は５
μｍであり、その中心部に２μｍの無酸素銅が入った構
成とし、７５０℃、１００時間の化合物生成熱処理後、
Ｎｂ心線の表面に厚さ ０８〜１μｍ のＮｂ３Ｓｎ層
が生成し／こが、Ｎ ｂ ３ Ｓ ｎ層と無酸素銅との
間には未反応のＮｂ層（厚さ０５〜０７μｍ）が残留し
た。かかる線材に引張歪を加えて超電導臨界電流を測定
した結果、第６図に示す如〈従来構成のＮｂ３ Ｓｎに
対し１１倍の耐歪性を示し、０８８係まで而ｔえること
が半１」つた。
μｍであり、その中心部に２μｍの無酸素銅が入った構
成とし、７５０℃、１００時間の化合物生成熱処理後、
Ｎｂ心線の表面に厚さ ０８〜１μｍ のＮｂ３Ｓｎ層
が生成し／こが、Ｎ ｂ ３ Ｓ ｎ層と無酸素銅との
間には未反応のＮｂ層（厚さ０５〜０７μｍ）が残留し
た。かかる線材に引張歪を加えて超電導臨界電流を測定
した結果、第６図に示す如〈従来構成のＮｂ３ Ｓｎに
対し１１倍の耐歪性を示し、０８８係まで而ｔえること
が半１」つた。
以上、本発明の理解を容易にするためにＮｂ３Ｓｎを例
にとって説明したが、本発明はＶ３Ｇａ 。
にとって説明したが、本発明はＶ３Ｇａ 。
（ＮｂＴｉ）３ｓｎ等の極細多心化合物系超電Ｑ線にも
勿論適用でき、寸だ心線中に配する金属月相としては大
きい熱膨張係数を示すものであれ（ｒｆ、’ Ｃｕ 。
勿論適用でき、寸だ心線中に配する金属月相としては大
きい熱膨張係数を示すものであれ（ｒｆ、’ Ｃｕ 。
Ａｔ等の純金属に限られるものではなく、Ｃｕ合金。
Ａ４合金等を使用することもできる。
（４）発明の効果
上述した如く、本発明によれ１ハ、個々の心線中に熱膨
張係数の大きい金属４Ａ別を複合することによシ、冷却
時に超電導性化合物に大きな圧縮歪を加え、それに対応
する犬き々引張歪に捷で耐え得る極細多心化合物系超電
導線を提供することができる。
張係数の大きい金属４Ａ別を複合することによシ、冷却
時に超電導性化合物に大きな圧縮歪を加え、それに対応
する犬き々引張歪に捷で耐え得る極細多心化合物系超電
導線を提供することができる。
第１図は従来の化合物系超電導線材の熱処理前の断面図
、第２図はそれの熱処理後の断面図、第３図は従来の化
合物系超電導線材における引張歪と臨界電流値の関係を
示すグラフ、第４図は本発明による化合物系超電導線材
の熱処理前の断面図、第５図はそれの熱処理後の断面図
、第６図は本発明による化合物系超電導線材における引
張歪と臨界電流値の関係を示すグラフである。 １・・・・・Ｎｂ心線、２・、・・・・・Ｃｕ５ｎマト
リツクス、３・・・・・Ｎｂバリア、４・・・・・Ｃｕ
、５・・・・・・Ｎｂ３Ｓｎ層、６・・・・・・Ｎｂ、
７・・・・・・Ｃｕ、８・・・・・・Ｎ ｂ ３ Ｓ
ｎ 。 算 ３０ 第３図 苑 ４１１ 児 ６１２１
、第２図はそれの熱処理後の断面図、第３図は従来の化
合物系超電導線材における引張歪と臨界電流値の関係を
示すグラフ、第４図は本発明による化合物系超電導線材
の熱処理前の断面図、第５図はそれの熱処理後の断面図
、第６図は本発明による化合物系超電導線材における引
張歪と臨界電流値の関係を示すグラフである。 １・・・・・Ｎｂ心線、２・、・・・・・Ｃｕ５ｎマト
リツクス、３・・・・・Ｎｂバリア、４・・・・・Ｃｕ
、５・・・・・・Ｎｂ３Ｓｎ層、６・・・・・・Ｎｂ、
７・・・・・・Ｃｕ、８・・・・・・Ｎ ｂ ３ Ｓ
ｎ 。 算 ３０ 第３図 苑 ４１１ 児 ６１２１
Claims (3)
- （１）個々の心線に熱膨張係数の犬°きい金属材料を複
合してなることを特徴とする極細多心化合物系超電導線
材。 - （２）複合する金属材料の熱膨張係数が超電導性化合物
のそれよりも大きいことを特徴とする前項（１）記載の
極細多心化合物系超電導線材。 - （３）前記金属材料を個々の心線の内部に複合すること
を特徴とする前項（１）又は（２）記載の極細多心化合
物加導線材。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149905A JPS6041710A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 化合物系超電導線材 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58149905A JPS6041710A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 化合物系超電導線材 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6041710A true JPS6041710A (ja) | 1985-03-05 |
Family
ID=15485159
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58149905A Pending JPS6041710A (ja) | 1983-08-17 | 1983-08-17 | 化合物系超電導線材 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6041710A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61214305A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-24 | 工業技術院長 | 超電導複合材料 |
-
1983
- 1983-08-17 JP JP58149905A patent/JPS6041710A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61214305A (ja) * | 1985-03-19 | 1986-09-24 | 工業技術院長 | 超電導複合材料 |
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