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COPPER ADDED Nb3A1 FINE MULTICORE SUPERCONDUCTING WIRE AND ITS PRODUCTION

Patent code P020000090
Posted date May 27, 2003
Application number P1999-354906
Publication number P2001-135165A
Patent number P3577506
Date of filing Nov 9, 1999
Date of publication of application May 18, 2001
Date of registration Jul 23, 2004
Inventor
  • (In Japanese)井上 廉
  • (In Japanese)飯嶋 安男
  • (In Japanese)菊池 章弘
Applicant
  • (In Japanese)国立研究開発法人物質・材料研究機構
Title COPPER ADDED Nb3A1 FINE MULTICORE SUPERCONDUCTING WIRE AND ITS PRODUCTION
Abstract PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a superconducting wire material high in Jc in a low magnetic field, applicable to all magnetic fields of 26T or less and superior to a NbAl wire in Jc property in a high magnetic field.
SOLUTION: This superconducting wire material has a fine multicore structure in which a number of micro combined core materials containing a Cu-Al alloy, to which 0.2-10 at.% Cu is added to form a composite in Nb, embedded in Nb, Ta, Nb base alloy or Ta base alloy as a matrix material. An A15 phase compound structure is formed by rapid heating of the micro composite core material at 1700°C or more for two seconds or less and quenching close to a room temperature, and additional heat treatment is performed at 650-900°C to form a Cu added NbAl fine multicore superconducting wire.
Outline of related art and contending technology (In Japanese)


従来より、合金系超伝導体のなかでは、4.2Kで9T(テスラ)までの低磁場用にはNb-Ti線材が、9~21Tの高磁場用にはNb3Sn、V3Ga線材が実用されている。その一方で、急熱急冷変態法で作製されたNb3Al超伝導線材が、近年の研究によってその実用化が期待されている。このものは、既存の実用超伝導線材の3~5倍大きいJcを示すことから、高磁場NMRスペクトロメータ、核融合炉、超伝導粒子加速器、SMES等の超伝導応用機器の性能を大幅に向上できるため、実用超伝導材料に置き換わる可能性がある。図1には、急熱急冷変態法によるNb3Al線材の作製工程を示しているが、この場合の急熱急冷変態法とは、前駆体線であるNb/Al極細複合線を急熱急冷処理し、まず、線材中にNb-Al bcc過飽和固溶体を直接生成させ、次に、800℃付近で追加熱処理を行い、生成したbcc過飽和固溶体をAl5相化合物に変態させることにより、極めて高いJc特性を持つ超伝導線材を作製する方法である(登録番号2021986)。



また、類似の超伝導線材製法として、図2に示すように、GeまたはSiを添加したAl合金を使用して作製した前駆体複合線を急熱急冷処理し、まず、結晶の長距離秩序度の低いA15相化合物としてのNb3(Al,Ge)を直接生成させ、次いで800℃付近で熱処理することで結晶の長距離秩序を回復させて、A15相化合物としてのNb3(Al,Ge)超伝導線材を得る方法がこの出願の発明者らにより提案されている。この製法によるNb3(Al,Ge)超伝導線材は、TcとHc2(4.2K)が大幅に向上し、高磁場でのJcが高いため、23~29T級の超高磁場発生用の超伝導線材として、開発が進められている(出願番号11-059907)。しかし、この超伝導線材は低磁場でのJcがあまり高くない。したがって、経済性を考慮すると、低磁場特性の優れたほかの超伝導線材と組み合わせて使用せざるをえない。



そこで、この出願の発明は、低磁場でのJcが低いという欠点を持たず、かつ、26T程度以下のあらゆる磁場発生にも対応できる超伝導線材とその製造方法を提供することを課題としている。また、この出願の発明は、Nb3Al線材よりも高磁場中でのJc特性が優れた超伝導線材を提供する。

Field of industrial application (In Japanese)


この出願の発明は、Cu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材とその製造方法に関するものである。さらに詳しくは、この出願の発明は、26T程度以下のあらゆる磁場発生にも対応できる、Cuを添加したNb3Al極細多芯超伝導線材と、その製造方法に関するものである。

Scope of claims (In Japanese)
【請求項1】
 
0.2at%を超えて10at%以下のCuが添加されているCu-Al合金がNb中にNbとの体積比がCuAl合金:Nbとして12.513.5の範囲で複合化されているマイクロ複合芯材を、マトリックス材としてのNb、Ta、Nb基合金またはTa基合金に多数本埋め込んでなる極細多芯構造を有する超伝導線材であって、前記のマイクロ複合芯材において、1700℃以上の温度に2秒以下での急加熱と室温付近への急冷によってA15相化合物構造が形成され、さらに650~900℃の温度で追加熱処理されていることを特徴とする、Cu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材。

【請求項2】
 
マイクロ複合芯材において、Nb中に複合化されているCu-Al合金は、Nbとの体積比がCuAl合金:Nbとして13である請求項1のCu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材。

【請求項3】
 
マイクロ複合芯材において、Nb中に複合化されているCu-Al合金は、平均径が1μm以下である、請求項1または2のCu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材。

【請求項4】
 
請求項1ないし3のいずれかの超伝導線材において、最外層として安定化Cu被覆がされているCu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材。

【請求項5】
 
請求項1ないし3のいずれかの超伝導線材において、マトリックス材中には、NbまたはTaからなる拡散バリア層で囲んだ安定化Cuが配置されている、Cu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材。

【請求項6】
 
請求項1ないし3のいずれかの超伝導線材の製造方法であって、極細多芯構造を有する線材を、2秒以下の急加熱によって1700℃以上の温度に到達させた後に室温付近に急冷し、次いで650~900℃の温度で追加加熱処理を行なうことを特徴とする、Cu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材の製造方法。

【請求項7】
 
請求項6の製造方法において、追加熱処理の前もしくは後に、線材表面に安定化Cu被覆する、Cu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材の製造方法。

【請求項8】
 
請求項6の製造方法において、急加熱の前に、NbまたはTaからなる拡散バリア層で囲んだ安定化Cuをマトリックス材中に配置する、Cu添加Nb3Al極細多芯超伝導線材の製造方法。
IPC(International Patent Classification)
F-term
Drawing

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JP1999354906thum.jpg
State of application right Registered
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