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マグネシウムとホウ素とからなる金属間化合物超伝導体及びその金属間化合物を含有する合金超伝導体並びにこれらの製造方法 実績あり

国内特許コード P06A009002
整理番号 A061P65
掲載日 2006年6月16日
出願番号 特願2001-001948
公開番号 特開2002-211916
登録番号 特許第3575004号
出願日 平成13年1月9日(2001.1.9)
公開日 平成14年7月31日(2002.7.31)
登録日 平成16年7月16日(2004.7.16)
発明者
  • 秋光 純
  • 銭谷 勇磁
  • 村中 隆弘
  • 中川 鑑応
  • 永松 純
出願人
  • 国立研究開発法人科学技術振興機構
  • 秋光 純
発明の名称 マグネシウムとホウ素とからなる金属間化合物超伝導体及びその金属間化合物を含有する合金超伝導体並びにこれらの製造方法 実績あり
発明の概要 【課題】 超伝導転移温度が高い金属間化合物超伝導体、及び、超伝導転移温度が高く、かつ、展性及び延性に優れた合金超伝導体を提供する。また、再現性がよく、製造コストが低い、これらの超伝導体の製造方法を提供する。
【解決手段】 マグネシウム(Mg)とホウ素(B)とからなる全く新規な金属間化合物超伝導体であり、化学組成式Mg1 2 で表され、六方晶AlB2 型結晶構造を有し、超伝導転移温度(Tc)39Kを有する。この金属間化合物を含有する合金は、展性、延性に優れた、超伝導転移温度(Tc)39Kを有する合金超伝導体である。Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを混合し、例えば加圧加熱成形して製造する。
従来技術、競合技術の概要


従来、超伝導体には、単体金属からなる超伝導体、化合物からなる超伝導体、合金からなる超伝導体、及び複合酸化物からなる超伝導体等が知られている。
単体金属からなる超伝導体には、Pb、Nb等が良く知られているが、超伝導転移温度が低く実用性に欠ける。
金属間化合物からなる超伝導体には、NbGe、NbGa、NbAl、及びNbSnに代表されるAl5型結晶構造を有する金属間化合物超伝導体、及びPbMoに代表されるシェブレル型結晶構造を有する金属間化合物超伝導体等が知られている。また、NbBに代表されるAlB型結晶構造を有する金属間化合物超伝導体も知られているが、超伝導転移温度(Tc)が極めて低い(Tc=0.62K,Journal of the Less-Common Metals,67(1979)249-255)。これらの金属間化合物超伝導体には、NbGe(超伝導転移温度:約23K)のように、超伝導転移温度が比較的高いものもあるが、歪みに弱く、また脆いと言った欠点を有している。



複合酸化物からなる超伝導体には、La2-x BaCuOの組成に代表されるLa系酸化物超伝導体、YBaCu7-x の組成に代表されるY系酸化物超伝導体、BiSrCan-1 Cu2nの組成に代表されるBi系酸化物超伝導体、TlBaCan-1 Cu2nの組成に代表されるTl系酸化物超伝導体、HgBaCaCuの組成に代表されるHg系酸化物超伝導体等が知られている。これらの複合酸化物からなる超伝導体は、超伝導転移温度が高く、なかには150Kに達するものもある。これらの複合酸化物系超伝導体は、八面体型、ピラミッド型、または平面型からなるCuO超伝導層と、La,Ca、Y,Bi、あるいはHg等の原子と酸素とからなるブロック層(超伝導層とは結晶構造が異なる)とが、互いに積層して構成されるペロブスカイト構造を有している。このように、結晶構造が極めて複雑であることから、再現性よく、大量に生産することが困難であり、また、複合酸化物であることから、展性、延性といった特性に乏しく、超伝導電線として使用することが難しい。



合金からなる超伝導体には、Nb-Ti合金が良く知られており、展性及び延性に優れるため、超伝導電線及び超電導磁石等に広く使用されている。しかしながら、合金からなる超伝導体は、超伝導転移温度が低く(Nb-Ti合金で最良のものでも約9Kである)、改善が望まれている。

産業上の利用分野


本発明は、大規模な超伝導送電、超伝導電力貯蔵、高性能なジョセフソン素子、高周波素子等の超伝導エレクトロニクス等に利用でき、特に、高い超伝導転移温度を有し、製造が容易で、かつ、展性、延性に優れた全く新規な金属間化合物超伝導体及び合金超伝導体、並びにそれらの製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
マグネシウム(Mg)とホウ素(B)とからなる金属間化合物であることを特徴とする、金属間化合物超伝導体。

【請求項2】
MgとBとからなる金属間化合物を含有し、かつ、単一の又は複数の金属元素を含有する合金であることを特徴とする、合金超伝導体。

【請求項3】
前記金属間化合物超伝導体は、化学組成式Mg1 2 で表される組成を有し、Mg層とB層が交互に積層した六方晶AlB2 型結晶構造を有することを特徴とする、請求項1に記載の金属間化合物超伝導体。

【請求項4】
前記合金超伝導体は、前記金属間化合物を含有し、組成式Mg1-x 2+y (0<x<1,-2<y<0及び0<y<2)で表される組成を有することを特徴とする、請求項2に記載の合金超伝導体。

【請求項5】
前記金属間化合物超伝導体は、超伝導転移温度(Tc)39Kを有することを特徴とする、請求項1に記載の金属間化合物超伝導体。

【請求項6】
前記合金超伝導体は、超伝導転移温度(Tc)39Kを有することを特徴とする、請求項2に記載の合金超伝導体。

【請求項7】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを化学組成比Mg:B=1:2で混合し、ペレット状に成型し、不活性ガス中で加熱して形成することを特徴とする、金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項8】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを化学組成比Mg:B=1:2で混合し、ペレット状に成型し、真空中で加熱して形成することを特徴とする、金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項9】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを化学組成比Mg:B=1:2で混合し、ペレット状に成型し、加圧不活性ガス中で加熱して形成することを特徴とする、金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項10】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを、化学組成比Mg:B=1:2で混合し、ペレット状に成型し、加圧加熱成形して形成することを特徴とする、金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項11】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを、化学組成比Mg:B=1-x:2+y,(0<x<1,-2<y<0及び0<y<2)で混合し、ペレット状に成型し、不活性ガス中で加熱して形成することを特徴とする、合金超伝導体の製造方法。

【請求項12】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを、化学組成比Mg:B=1-x:2+y,(0<x<1,-2<y<0及び0<y<2)で混合し、ペレット状に成型し、真空中で加熱して形成することを特徴とする、合金超伝導体の製造方法。

【請求項13】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを、化学組成比Mg:B=1-x:2+y,(0<x<1,-2<y<0及び0<y<2)で混合し、ペレット状に成型し、加圧不活性ガス中で加熱して形成することを特徴とする、合金超伝導体の製造方法。

【請求項14】
Mgを含む原料粉末とBを含む原料粉末とを、化学組成比Mg:B=1-x:2+y,(0<x<1,-2<y<0及び0<y<2)で混合し、ペレット状に成型し、加圧加熱成形して形成することを特徴とする、合金超伝導体の製造方法。

【請求項15】
前記不活性ガス中の加熱は、700~2000℃の温度で行うことを特徴とする、請求項7に記載の金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項16】
前記真空中での加熱は、2×10-2Pa以下の真空中で、650~1100℃の温度で行うことを特徴とする、請求項8に記載の金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項17】
前記加圧不活性ガス中の加熱は、1~200MPaの不活性ガス圧力中で、600~1100℃の温度で行うことを特徴とする、請求項9に記載の金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項18】
前記加圧加熱成形は、0.1~6GPaの圧力を加えながら、700~1400℃の温度で加熱することを特徴とする、請求項10に記載の金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項19】
前記不活性ガス中の加熱は、700~2000℃の温度で行うことを特徴とする、請求項11に記載の合金超伝導体の製造方法。

【請求項20】
前記真空中での加熱は、2×10-2Pa以下の真空中で、650~1100℃の温度で行うことを特徴とする、請求項12に記載の合金超伝導体の製造方法。

【請求項21】
前記加圧不活性ガス中の加熱は、1~200MPaの不活性ガス圧力中で、600~1100℃の温度で行うことを特徴とする、請求項13に記載の金属間化合物超伝導体の製造方法。

【請求項22】
前記加圧加熱成形は、0.1~6GPaの圧力を加えながら、700~1400℃の温度で加熱することを特徴とする、請求項14に記載の合金超伝導体の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2001001948thum.jpg
出願権利状態 登録
ライセンス状況 通常実施権[C07-02]
参考情報 (研究プロジェクト等) CREST 極限環境状態における現象 領域
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