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METHOD FOR MANUFACTURING Nb3 (Al, Ge) OR Nb3 (Al, Si) VERY THIN MULTIPLE CORE SUPERCONDUCTIVE WIRE

Patent code P020000044
Posted date May 27, 2003
Application number P2000-167971
Publication number P2001-052546A
Patent number P3516060
Date of filing Jun 5, 2000
Date of publication of application Feb 23, 2001
Date of registration Jan 30, 2004
Inventor
  • (In Japanese)菊池 章弘
  • (In Japanese)飯嶋 安男
  • (In Japanese)井上 廉
Applicant
  • (In Japanese)独立行政法人物質・材料研究機構
Title METHOD FOR MANUFACTURING Nb3 (Al, Ge) OR Nb3 (Al, Si) VERY THIN MULTIPLE CORE SUPERCONDUCTIVE WIRE
Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture Nb3 (Al, Ge) or Nb3 (Al, Si) very thin multiple core super conductive wire having high critical current density by adding Ge or Si to an Nb3Al very thin multiple core wire.

SOLUTION: In this manufacturing method, a very thin multiple core structure composite wire is made by embedding tens to millions of composite core materials where Al-(2 to 3) at % Ge alloy with a thickness not more than 1 μm and a volume ratio of 1:2.5 to 1:3.5 is homogeneously composed into an Nb base material into a tube like matrix material made of Nb. A quick heating/ cooling processing where this composite wire is heated to 1700°C or more in two seconds or less, and is lead into a molten metal near a heat chamber for cooling forms a A15 phase compound filament with a low crystal order degree in the composite wire. In this state, the composite wire is covered with Cu as a superconductivity stabilizing material. An additional heating process at 650 to 900°C recovers the crystal order degree of the Nb3 (Al, Ge) which is a A15 phase compound.

Outline of related art and contending technology (In Japanese)アーク溶解で作製されたNb3(Al,Ge)またはNb3(Al,Si)の超伝導臨界温度Tcおよび超伝導臨界磁場Hc2 は、Nb3Alよりずっと高くなることは以前から知られていた。現在、金属系超伝導材料を使った発生磁場記録は21.7Tであり、Nb3Al線材が実用化しても、発生磁場の上限は23.5T程度と考えられる。
酸化物系超伝導線材は、より強磁場の発生が可能であるが、線材製造コストが金属系超伝導線材の百倍程度大きいのが問題である。
ところで、NbマトリックスとAl-Ge合金芯からなる極細多芯複合線を作製し、通電加熱で2000℃近くの温度まで急熱し、次いで液体金属中に連続的に導き急冷する急熱・急冷処理を施すと、Al中のGeの添加量が2%以下と少ない場合、過飽和固溶体が生成され、追加析出熱処理により、大きいJcが得られるが、TcやHc2の顕著な増加は見られない。
一方、Geの添加量が多くなると、過飽和固溶体は不安定になり、超急冷条件下のみで過飽和固溶体は形成される。しかし、連続的な超急冷は工業的に極めて実現が難しいため、実用化の目途が立たない。
Field of industrial application (In Japanese)GeまたはSiが添加されるNb/Al合金製極細多芯超伝導線の製造方法
高臨界電流密度Jcを実現することにより、従来困難とされていた25-27Tの超強磁場の発生
核融合炉マグネット、電磁推進船、1.1GHzNMRスペクトロメータ等への応用
Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
  厚さ1μm 以下のAl-(2 ~30)at%Ge合金がNb母材中に体積率1:2.5 ~1:3.5 で均質に複合された複合芯材を作製し、この複合芯材の多数本をNb含有の筒状のマトリックス材に埋め込んで極細多芯構造複合線を作製し、この極細多芯構造複合線を2 秒以内で1700℃以上の温度まで加熱し、次いで溶融金属中に導き冷却する急熱・急冷処理により、極細多芯構造複合線中に結晶秩序度の低いA15 相化合物フィラメントを形成し、この状態で、この極細多芯構造複合線上に超伝導安定化材としてのCuを被覆し、次いで650 ~900 ℃で追加熱処理を行うことによりA15 相化合物のNb3(Al,Ge)の結晶秩序度を回復させることを特徴とするNb3(Al,Ge)極細多芯超伝導線の製造方法。
【請求項2】
  請求項1において、出発材であるAl-(2 ~30)at%Ge合金に代えて、Al-(2 ~20)at%Si合金を使い、同一の工程で作製することを特徴とするNb3(Al,Si)極細多芯超伝導線の製造方法。
【請求項3】
  請求項1または2において、製造工程中、追加熱処理の前段で行われる安定化のためのCu被覆に代えて、追加熱処理の後に安定化のためのCu被覆を行うことを特徴とするNb3(Al,Ge)またはNb3(Al,Si)極細多芯超伝導線の製造方法。
【請求項4】
  請求項1または2において、製造工程中、Cuをあらかじめ拡散バリアー材で周囲を囲んだ状態でマトリックス材中に組み込み、伸線加工を行って極細多芯構造複合線を作製し、この極細多芯構造複合線を急熱・急冷処理をすることを特徴とするNb3(Al,Ge)またはNb3(Al,Si)極細多芯超伝導線の製造方法。
【請求項5】
  請求項1、2、3、または4において、製造工程中の出発材であるAl-(2 ~30)at%Ge合金またはAl-(2 ~20)at%Si合金に代えて、Al-(2 ~30)at%Ge-(0 ~7)at%X合金またはAl-(2 ~20)at%Si-(0 ~7)at%X合金( ただしX は、Mg、Zn、Li、Ag、Cu、B の中から選択される1 種類以上) を使用することを特徴とするNb3(Al,Ge)または Nb3(Al,Si) 極細多芯超伝導線の製造方法。
Industrial division
  • Electric wire, cable
  • (In Japanese)冶金、熱処理
  • Alloy
IPC(International Patent Classification)
F-term
State of application right Right is in force
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