JPH09295813A - 酸化物超電導材、この酸化物超電導材の製造方法及び超電導線材 - Google Patents
酸化物超電導材、この酸化物超電導材の製造方法及び超電導線材Info
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- JPH09295813A JPH09295813A JP8108898A JP10889896A JPH09295813A JP H09295813 A JPH09295813 A JP H09295813A JP 8108898 A JP8108898 A JP 8108898A JP 10889896 A JP10889896 A JP 10889896A JP H09295813 A JPH09295813 A JP H09295813A
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Abstract
が、初期の充填密度と総加工度のみで決定され、最終的
に高い酸化物超電導部の密度を得る有効な手段が見出さ
れていない。 【解決手段】酸化物前駆体粉末をパイプ中に充填し、引
抜き、圧延等の縮管加工等を施す場合、その途中で厚さ
tと長さaの比(a/t)が≧3の板粒状の形状の粒子
を形成する熱処理を施すことにより、最終的に得られる
酸化物超電導材の高密度化が図られ、臨界電流密度の高
い酸化物超電導線材が得られる。
Description
料、この酸化物超電導材料の製造方法、及び超電導線材
に関するものである。
イプ(例えば、銀、金、銀−金合金、銀−マグネシウム
合金等)の中に酸化物前駆動体を充填し、押し出し、引
き抜き、スウェージング等の縮径加工及び圧延、プレス
等によるテープ状加工を施す工程、及び少なくとも1回
以上の超電導化熱処理を行って製作している。この他、
必要に応じて加工工程の途中にシース材の焼き鈍しを行
うための熱処理を施す場合もある。
性等を向上させるには、酸化物超電導部の高密度化が必
要である。しかし、上記したように粉体を原料にした場
合、相対密度100%の酸化物超電導部を得ることはで
きない。これは、バルク体の場合も同様である。そこ
で、酸化物超電導部の高密度化を図るため、(i)初期
充填時の粉末の高密度化する、(ii)加工工程において
高密度化する等の処理が行われている。つまり、(i)
は、粉末をタッピング法により充填したり、予めプレス
法により緻密化したペレット状の粉体を充填する、或い
は冷間静水圧プレス法によりロッド状の粉体を作製し、
これを充填する等の方法である。また、(ii)は、組み
込み時から最終状態まで総加工度を大きくする等の方法
である。
超電導材料によると、酸化物超電導線材を製作する場
合、最終的に得られる線材の酸化物超電導部の密度(相
対密度)は、初期の充填密度と総加工度のみで決定され
る。つまり、最終的に高い酸化物超電導部の密度を得る
ためには、予め初期充填密度を高める、総加工度を
大きくするという2つの条件を満足する必要があるが、
未だ有効な方法が見出されていない。
を促進し、最終的に得られる酸化物超電導部の密度を高
めることのできる酸化物超電導材料、この酸化物超電導
材料の製造方法、及び超電導線材を提供することを目的
としている。
めに、この発明は、酸化物前駆体粉体を用いて作られた
酸化物超電導材料において、前記酸化物前駆体粉体を加
工して作られ、その厚さtと長さaの比(a/t)が、
(a/t)≧3である酸化物超電導相を主体にした板粒
状の粒子である構成の酸化物超電導材料にしている。
形状の酸化物超電導相を主体にした粒子が形成され、線
材に用いた場合、或る程度連続した空隙部を形成するこ
とができる。この状態で縮管等の加工による塑性加工を
施せば空隙部を減少させることができ、相対密度が向上
する。この結果、最終的に酸化物超電導材料の高密度化
が図られ、臨界電流密度Jcを向上させることが可能に
なる。
Cuのほか、必要に応じてPbを含むBi系である。こ
の構成によれば、多結晶のままでも適切な熱処理を施す
ことにより、強い配向結晶組織が得られやすい。この結
果、臨海電流密度Jcを高めることが容易になる。
用いた酸化物超電導材料の製造方法において、酸化物前
駆体粉体に熱処理を加えて固化し、前記固化した物体を
粉砕して厚さtと長さaの比(a/t)が(a/t)≧
3で、酸化物超電導相が主体の板粒状の粒子を形成し、
前記板粒状の粒子に塑性加工を加える製造方法によって
達成される。
合して熱処理した後、粉砕等により板状形状の酸化物超
電導相を主体にした粒子を形成し、所定の厚みと長さの
板粒状の粒子を形成すれば、線材に用いた場合、或る程
度連続した空隙部を形成することができる。この状態で
縮管等の加工による塑性加工を施せば空隙部を減少させ
ることができ、相対密度が向上する。この結果、最終的
に酸化物超電導材料の高密度化が図られ、かつ臨界電流
密度Jcを向上させることが可能になる。
Cuの他、必要に応じてPbを含むBi系にすることが
できる。この組成によれば、多結晶のままでも適切な熱
処理を施すことにより、強い配向結晶組織が得られやす
い。この結果、臨海電流密度Jcを高めることが容易に
なる。
は、最終的に得られる相の主相がBi−2212相又は
Bi−2223相にすることができる。この組成は、特
に銀シース構造の酸化物超電導線材に適し、熱処理性及
び超電導相形成に優れ、線材の長尺化を図ることが容易
になる。前記製造方法における前記塑性加工は、温度6
80℃〜865℃、200時間以下の加工時間、3〜9
9%の酸素濃度の各条件下で行うことができる。
形加工が行え、熱処理によって超電導相を形成すること
ができる。前記製造方法における前記塑性加工は、3〜
99%の加工度で行う縮径加工又はテープ状の加工であ
る。この方法によれば、板粒状の粒子の周囲に生じた空
隙部の減少処理を効果的に行え、また、超電導線材の均
一性及び破断を防止しながらの線材化が可能である。こ
の結果、空隙部を減少させることができるために相対密
度が向上し、最終的に酸化物超電導材料の高密度化が図
られ、臨界電流密度Jcを向上させることが可能にな
る。
用いて作られた酸化物超電導材料を用いて製作される酸
化物超電導線材において、前記酸化物前駆体粉体を加工
して作られ、その厚さtと長さaの比(a/t)が、
(a/t)≧3である酸化物超電導相を主体にした板粒
状の粒子と、前記板粒状の粒子を充填した後で必要に応
じて縮管加工が施される金属或いは合金製のシースとを
備えた構成の酸化物超電導線材によっても達成される。
合して熱処理した後、粉砕等により板状形状の酸化物超
電導相を主体にした所定の厚みと長さの板粒状の粒子を
形成し、これを線材に用いれば、或る程度連続した空隙
部が形成され、この空隙部を塑性加工を施して減少させ
れば、相対密度が向上する。この結果、最終的に酸化物
超電導材料の高密度化が図られ、かつ臨界電流密度Jc
を向上させた酸化物超電導線材を得ることができる。
の粒子は、Bi、Sr、Ca、Cuの他、必要に応じて
Pbを含むBi系が望ましい。この組成によれば、多結
晶のままでも適切な熱処理を施すことにより、強い配向
結晶組織が得られやすい。この結果、臨海電流密度Jc
を高めることが容易になる。
の粒子は、Bi1.8 Sr2.0 Ca2. 0 Cu3.0 Oxの組
成を含む組成にすることができる。この組成によれば、
Bi系の中でも、特に臨海電流密度Jcを高めることが
できる。前記酸化物超電導線材における前記酸化物超電
導相は、最終的に得られる相の主相がBi−2212相
又はBi−2223相であることが望ましい。
化物超電導線材に適し、熱処理性及び超電導相形成に優
れ、線材の長尺化を図ることが容易になる。
材料の構成を示す断面図である。本発明では、図1に示
すように、銀、金等の金属(或いは合金)パイプ1内に
酸化物前駆動体粉体2を充填して複合ビレットを作成す
る。この後、押し出し、引き抜き、スウェージング等の
減面加工及び圧延、プレス等によるテープ状に加工し、
最終的に超電導化熱処理を行うまでの過程で少なくとも
1回板状形状の酸化物超電導相を主体とする粒子を形成
し、コア部内に或る程度連続した空隙を形成する。これ
に、縮径、圧延等の塑性加工を加えることにより、上記
空隙部が減少し、これによって相対密度を向上させるこ
とができる。この結果、最終的に得られる酸化物超電導
部の密度を高めることができる。
施例について、図2を参照して説明する。まず、組成と
して、Bi(ビスマス)1.8 Pb(鉛)0.4 Sr(スト
ロンチウム)2.0 Ca(カルシウム)2.0 Cu(銅)
3.0 Oxが得られるように、Bi2O3 (三酸化ビスマ
ス)、PbO(酸化鉛)、SrCO3 (炭酸ストロンチ
ウム)、CuO(酸化第二銅)の粉末を混合した(工程
101)。この混合粉末を大気中で800℃×20時間
の熱処理(工程102)を行った後、乳鉢で粉砕し、平
均粒径5.5μmのBi−2212相主相の粉末を得た
(工程103)。ついで、この粉末を外径8mm、内径
6mm、長さ250mmのAg(銀)パイプ(シース)
1中にタッピング充填し(工程104)て予備成形体
(複合ビレット2)を形成した(工程105)。この段
階における粉末の密度を調べたところ、2.2g/cm
3 であった。
を用い、1つには外径2.0mmまで引き抜き加工して
従来例に相当する試料を得た(工程106)。また、
途中の外径5.65mm(間の加工度50.1%)、
4.0mm(間の加工度49.8%)、2.83mm
(間の加工度49.8%)の際に夫々大気中で820℃
×5時間の熱処理を施し、外径2.0mmまで引き抜き
加工して本発明にかかる試料を得た。更に、同様の外
径の際に、夫々大気中で845℃×5時間の熱処理を施
し(工程107)、外径2.0mmまで引き抜き加工
し、本発明にかかる試料を得た。
℃×50時間の熱処理を2回繰り返し、最終的に厚さ
0.16mm、幅3.8mmのテープ線材を夫々作製し
た(工程108)。以上の結果(各試料の相対密度と臨
界電流密度Jc〔A/cm2 〕の関係)を示したのが以
下に示す表1である。
度が低く、臨界電流密度Jcも低いのに対し、本発明に
よる試料,では試料に較べて相対密度及び臨界電
流密度Jcが高くなっている。特に、試料が優れてい
る。更に、1回目の840℃×50時間の熱処理の直前
のテープのAgを剥がしてコア部分のX線回折を行っ
た。その結果、試料ではBi−2212相が主体であ
り、Bi−2223相は認められなかった。試料では
Bi−2212相が主体ではあるものの、Bi−222
3相を14%含んでいた。因みに、試料はBi−22
12相が主体であったが、そのピーク強度は試料,
に比較して弱かった。なお、Bi−2223相は認めら
れなかった。
面を観察した(試料についてはそのまま、試料,
については熱処理後)。その結果、試料は厚さtと長
さaの比a/tが「2.1」の粒状結晶の集合体であっ
たのに対し、試料の比a/tは「8.3」、試料の
比a/tは「8.2」の板状結晶の集合体であり、更に
連続した空隙も認められた。
が主相のBi1.84Pb0.34Sr1.0 Ca2.2 Cu 3.1 O
x組成の原料粉末を用意した。本粉末を冷間静水圧プレ
ス法により、直径3.8mm、長さ200mmのロッド
に成形した。このロッドを外径6mm、内径4mm、長
さ200mmのAg−13.5at%Au(金)パイプ
中に組み込み、外径1mmまで引き抜き加工を行った
後、厚さ0.5mmまで圧延し、1つはそのまま厚さ
0.2mmまで圧延し、更に、Ar−7%O2 雰囲気で
825℃×100時間の熱処理を施して従来例としての
試料を得た。
780℃×1時間及びAr(アルゴン)−7%O2 雰囲
気中で熱処理し、厚さ0.2mmまで圧延した後、Ar
−7%O2 雰囲気中825℃×100時間の熱処理を施
して本発明にかかる試料を得た。更に、厚さ0.5m
mのものをAr−7%O2 雰囲気中で825℃×30分
の熱処理し、厚さ0.2mmまで圧延した後、Ar−7
%O2 雰囲気中で825℃×100時間の熱処理を施し
て比較例としての試料を得た。以上の結果、表2を得
ることができた(ただし、臨界電流密度Jcは、4.2
Kにおけるもの)。
料は相対密度が低く、臨界電流密度Jcも低いのに対
し、本発明による試料では試料に較べて相対密度及
び臨界電流密度Jcが高くなっている。また、比較例で
ある試料は、相対密度は高くなったが、臨界電流密度
Jcはそれほど大きくはならなかった。試料と試料
の結果の差は、試料は0.5mmにおける熱処理後に
試料内部にBi−2212相を主相にした比a/tが
「5」の板状結晶の集合体になるために空隙が生じ、そ
の後の0.2mmまでの圧延により、相対密度が向上し
たことにある。
では熱処理後に試料内部にBi−2223相を主相に
した比a/tが「8」の板状結晶の集合体になり、その
結果、空隙が生じ、その後の0.2mmまでの圧延によ
り、相対密度が向上したが、その後の熱処理時に破壊さ
れた粒界の結合が十分に行われないからである。 (実施例3)ここでは、Bi−2212相が主相のBi
2.0 Sr1.0 Ca1.0 Cu2.0 Ox組成の原料粉末を用
意した。本粉末を外径6mm、内径4mm、長さ200
mmのAgパイプ中にタッピング充填して予備成形体
(複合ビレット)を形成した。この複合ビレットを引き
抜き加工し、1つはそのまま外径1mmまで引き抜き加
工を行った。残る1つは外径3.5mm及び2mmのと
き、夫々850℃×1時間大気中で熱処理し、1mmま
で引き抜き加工を行った。その後、両者を夫々厚さ0.
2mm、幅3.2mmまで圧延加工して試料及び試料
を得た。両試料共に880℃×10分保持した後、5
℃/hの冷却速度で830℃まで徐々に冷却し、更に1
時間保持して炉冷した。以上の結果、表3を得ることが
できた(ただし、臨界電流密度Jcは、4.2Kにおけ
るもの)。
料は相対密度が低く、臨界電流密度Jcも低いのに対
し、本発明による試料では相対密度及び臨界電流密度
Jcが高くなっている。両者の差は、試料が途中の熱
処理後に試料内部にBi−2212相を主相とした比a
/tが板状結晶の集合体となり、その結果、空隙が生
じ、その後の加工によって相対密度が向上したことにあ
る。すなわち、緻密化が行われ、臨界電流密度Jcが向
上した結果による。
しないバルク体でも同様に適用可能である。また、上記
の実施の形態においては、最終的に得られる相の主相が
Bi−2212であるとしたが、Bi−2223であっ
てもよい。以上の実施結果のほか、本発明者らの検討に
よれば、a/tを≧3にすれば、期待した結果を得るこ
とができる。また、熱処理は、680℃〜865℃で1
分〜200時間、酸素濃度を3〜99%の条件のもとで
行えば期待した結果が得られた。更に、熱処理は、3〜
99.0%の加工度で行えば良好な結果が得られること
も確かめられた。
物超電導材料によれば、酸化物前駆体粉体を加工して、
厚さtと長さaの比(a/t)が≧3である酸化物超電
導相を主体にした板粒状の粒子を形成して酸化物超電導
材料にしたので、最終的に酸化物超電導材料の高密度化
が図られ、臨界電流密度Jcを向上させることが可能に
なる。
法においては、酸化物前駆体粉体に熱処理を加えて固化
し、厚さtと長さaの比(a/t)が≧3である酸化物
超電導相を主体にした板粒状の粒子を形成して酸化物超
電導材料にしたので、最終的に酸化物超電導材料の高密
度化が図られ、かつ臨界電流密度Jcを向上させること
が可能になる。
は、酸化物前駆体粉体に熱処理を加えて固化し、厚さt
と長さaの比(a/t)が≧3である酸化物超電導相を
主体にした板粒状の粒子を形成して酸化物超電導材料に
し、これを金属或いは合金製のシースに充填した後、必
要に応じて縮管加工を施すことにより、最終的に酸化物
超電導材料の高密度化が図られ、かつ臨界電流密度Jc
を向上させた超電導線材を得ることができる。
面図である。
す説明図である。
の製造方法及び超電導線材
この酸化物超電導材料の製造方法及び超電導線材に関す
るものである。
イプ(例えば、金、銀、銀−金合金、銀ーマグネシウム
合金等)の中に酸化物前駆体を充填し、押出し、引抜
き、スウェージング等の縮径加工及び圧延、プレス等に
よるテープ状加工を施す工程、及び少なくとも1回の超
電導化熱処理を行って製作されている。この他、必要に
応じて加工工程の途中にシース材の焼き鈍しを行うため
の熱処理を施す場合もある。
性等を向上させるには、酸化物超電導部の高密度化が必
要である。しかし、上記したように粉体を原料にした場
合、相対密度100%の酸化物超電導部を得ることはで
きない。これはバルク体の場合も同様である。
め、(i)初期充填時の粉末を高密度化する、(ii)加
工工程において高密度化する等の処理が行われている。
つまり(i)は、粉末をタッピング法により充填した
り、予めプレス法により緻密化したペレット状の粉体を
充填する、或いは冷間静水圧プレス法によりロッド状の
粉体を作製し、これを充填する等の方法である。また、
(ii)は、組込み時から最終状態まで総加工度を大きく
する等の方法である。
超電導材料によると、酸化物超電導線材を製作する場
合、最終的に得られる線材の酸化物超電導部の密度(相
対密度)は、初期の充填密度と総加工度のみで決定され
る。つまり、最終的に高い酸化物超電導部の密度を得る
ためには、予め初期充填密度を高める、総加工度を
大きくする、という2つの条件を満足する必要がある
が、未だ有効な方法が見出されていない。
を促進し、最終的に得られる酸化物超電導部の密度を高
めることのできる酸化物超電導材料、この酸化物超電導
材料の製造方法及び超電導線材を提供することを目的と
している。
めに、本発明は、厚さtと長さaとの比(a/t)が
(a/t)≧3である酸化物超電導相を主体にした板粒
状の粒子である構成の酸化物超電導材料を断面積減少
(減面)加工の途中において形成させている。この構成
によれば、加工工程の途中で板粒状の酸化物超電導相を
主体にした粒子が形成され、例えば線材に用いた場合、
ある程度連続した空隙部を形成することができる。この
ような状態が得られることにより縮径等の加工による塑
性加工を施せば、空隙部を減少させることができ、相対
密度が向上する。この結果、最終的に酸化物超電導材料
の高密度化が図られ、臨界電流密度Jcを向上させるこ
とが可能になる。
Cuのほか、必要に応じてPbを含むBi系である。こ
の構成によれば、多結晶のままでも適切な熱処理を施す
ことにより、強い配向組織が得られ易い。この結果、臨
界電流密度Jcを高めることが容易になる。
いて、熱処理を加えて厚さtと長さaの比(a/t)が
(a/t)≧3で、酸化物超電導相が主体の板粒状の粒
子を形成し、更に減面加工を加える製造方法によって達
成される。この方法によれば、減面加工の途中で熱処理
を行って板状形状の酸化物超電導相を主体にした粒子を
形成し、所定の厚みと長さの板粒状の粒子を形成すれ
ば、線材に用いた場合、ある程度連続した空隙部を形成
することができる。この状態で縮径等の加工による塑性
加工を施せば、空隙部を減少させることができ、相対密
度が向上する。この結果、最終的に酸化物超電導材料の
高密度化が図られ、かつ臨界電流密度を向上させること
が可能となる。
Cuのほかに、必要に応じてPbを含むBi系にするこ
とができる。この組成によれば、多結晶のままでも適切
な熱処理を施すことにより、強い配向結晶組織が得られ
やすい。この結果、臨界電流密度を高めることが容易に
なる。
は、最終的に得られる相の主体がBi−2212相また
はBi−2223相にすることができる。この組成は、
特に銀シース構造の酸化物超電導線材に適し、熱処理性
及び超電導相形成に優れ、線材の長尺化を図ることが容
易になる。
680〜865℃、200時間以下の時間、3〜99%
の酸素濃度の各条件下で行うことができる。この方法に
よれば、所望の線材に縮径、成形加工が行え、超電導化
熱処理によって超電導材料を形成することができる。
9%の加工度毎に行う縮径加工またはテープ状加工であ
る。この方法によれば、板粒状の粒子の周囲に生じた空
隙部の減少処理が効果的に行え、また、超電導線材の均
一性及び破断を防止しながらの線材化が可能である。こ
の結果、空隙間部を減少させることができるために相対
密度が向上し、最終的に酸化物超電導材料の高密度化が
図られ、臨界電流密度を向上させることが可能になる。
おいて、減面加工の途中でその厚さtと長さaの比(a
/t)が、(a/t)≧3である酸化物超電導相を主体
にした板粒状の粒子を形成し、必要に応じて縮径加工が
施される金属或いは合金製のシースを備えた構成の酸化
物超電導線材によって達成される。この構成によれば、
減面加工の途中で板状形状の酸化物超電導相を主体にし
た所定の厚さと長さの板粒状の粒子を形成し、これを線
材に用いれば、ある程度連続した空隙部が形成され、こ
の空隙部を塑性加工を施して減少させれば、相対密度が
向上する。この結果、最終的に酸化物超電導材料の高密
度化が図られ、かつ臨界電流密度を向上させた酸化物超
電導線材を得ることができる。
子は、Bi、Sr、Ca、Cuのほか、必要に応じてP
bを含むBi系が望ましい。この組成によれば、多結晶
のままでも適切な熱処理を施すことにより、板粒状の粒
子が得られやすい。この結果、臨界電流密度を高めるこ
とが容易になる。前記酸化物超電導線材における板粒状
の粒子は、必要に応じてPbを含む(Bi,Pb)2 S
r2 Ca1 Cu2 Oxの、いわゆるBi−2212相の
組成を含む組成にすることができ、この組成によれば、
Bi系の中でも特に臨界電流密度を高めることができ
る。
導材は、最終的に得られる相の主相がBi−2212相
又はBi−2223相であることが望ましく、この組成
によれば、特に銀シース構造の酸化物超電導線材に適
し、熱処理性及び超電導相形成に優れ、線材の長尺化を
図ることが容易になる。
材料の構成を示す断面図である。本発明では、図1に示
すように、銀、金等の金属(或いは合金)製パイプ1内
に酸化物超電導前駆体粉末2を充填して複合ビレットを
作成する。この後、押出し、引抜き、スウェージング等
の減面加工及び圧延、プレス等によるテープ状加工によ
り最終的に超電導化熱処理を行うまでの過程で少なくと
も1回、板状形状の酸化物超電導相を主体とする粒子を
形成し、コア部内にある程度連続した空隙を形成する。
これに縮径、圧延等の塑性加工を加えることにより、前
記空隙部が減少し、これによって相対密度を向上させる
ことができる。この結果、最終的に得られる酸化物超電
導部の密度を高めることができる。
例について説明する。
マス)1.8 Pb(鉛)0.4 Sr(ストロンチウム)2.0
Ca(カルシウム)2.0 Cu(銅)3.0 Oxが得られる
ように、Bi2 O3 、PbO、SrCO3 、CuOの各
粉末を混合した。この混合粉末を大気中で800℃×2
0時間の熱処理を行った後、乳鉢で粉砕し、平均粒径
5.5μmのBi−2212相主相の粉末を得た。次い
でこの粉末を外径8mm、内径6mm、長さ2500m
mのAg(銀)製パイプ(シース)1中にタッピング充
填して複合ビレット3本を形成した。この段階における
粉末の密度を調べたところ、2.2g/cm3 であっ
た。
を用い、1つには外径2.0mmまで引抜加工して従来
例に相当する試料1を得た。また、途中の外径5.65
mm(間の加工度50.1%)、4.0mm(間の加工
度49.8%)、2.83mm(間の加工度49.8
%)の際に夫々大気中で820℃×5時間の熱処理を施
し、外径2.0mmまで引抜加工して本発明にかかる試
料2を得た。更に、同様の外径の際に、夫々大気中で8
45℃×5時間の熱処理を施し、外径2.0mmまで引
抜加工し、本発明にかかる試料3を得た。
て、夫々圧延加工と大気中における840℃×50時間
の熱処理を2回繰返し、最終的に厚さ0.16mm、幅
3.8mmのBi−2223相のテープ線材を作成し、
前記試料1、2、3の順に試料4、5、6を得た。この
ようにして得られた試料1、2、3の相対密度と試料
4、5、6の臨界電流密度(Jc:A/cm2 )を表1
に示す。
度が低く、臨海電流密度も低いのに対し、本発明による
実施例1−1、1−2は比較例に比べて相対密度及び臨
界電流密度が高くなっており、特に実施例1−1が優れ
ている。
理の直前のテープ線材のAgシースを剥がしてコア部分
のX線回析を行った。その結果、試料1に基づくものは
Bi−2212相が主体であり、Bi−2223相は認
められなかった。試料3に基づくものはBi−2212
相が主題ではあるものの、Bi−2223相を14%含
んでいた。因みに試料1に基づくものはBi−2212
相が主体であったが、そのピーク強度は他の2者に比較
して弱かった。なお、Bi−2223相は認められなか
った。
面を観察した(試料1になるものについてはそのまま、
試料2、3になるものについては熱処理後)。その結
果、試料1になるものは厚さtと長さaの比a/tが
「2.1」の粒状結晶の集合体であったのに対し、試料
2になるもののa/tは「8.3」、試料3になるもの
のa/tは「8.2」の板状結晶の集合体であり、更に
連続した空隙も認められた。
が主相のBi1.84Pb0.34Sr 1.9 Ca2.2 Cu3.1 O
x組成の原料粉末を用意した。本粉末を冷間静水圧プレ
ス法により直径3.8mm、長さ200mmのロッドに
成形した。このロッドを外径6mm、内径4mm、長さ
200mmのAgー13.5at%Au(金)製パイプ
中に組込んで複合ビレット3本を形成した。このように
して得た各複合ビレットを外径1mmまで引抜加工を行
った後、厚さ0.5mmまで圧延し、1つはそのまま厚
さ0.2mmまで圧延し、更に、Ar(アルゴン)−7
%O2 雰囲気中で825℃×100時間の超電導化熱処
理を施して従来例としての試料7を得た。
1つを780℃×1時間及びAr−7%O2 雰囲気中で
熱処理し、厚さ0.2mmまで圧延した後、Ar−7%
O2雰囲気中で825℃×100時間の超電導化熱処理
を施して本発明にかかる試料8を得た。更に、厚さ0.
5mmのものの残る1つをAr−7%O2 雰囲気中で8
25℃×30時間の熱処理し、厚さ0.2mmまで圧延
した後、Ar−7%O2 雰囲気中で825℃×100時
間の超電導化熱処理を施して比較例としての試料9を得
た。以上のようにして得られた各試料の相対密度と臨界
電流密度(4.2K)を測定した結果を表2に示す。
料7は相対密度が低く、臨界電流密度も低いのに対し、
本発明による試料8では、試料7に比べて相対密度及び
臨界電流密度が高くなっている。また、比較例である試
料9は、相対密度は高くなったが、臨海電流密度はそれ
ほど高くならなかった。試料7と試料8の結果の差は、
試料8は0.5mmにおける熱処理後に試料内部にBi
−2212相を主相にした(a/t)の比が「5」の板
状結晶の集合体なるために空隙が生じ、その後の0.2
mmまでの圧延により相対密度が向上したことにある。
9では熱処理後に試料内部がBi−2223相を主相に
したa/t比が「8」の板状結晶の集合体になり、その
結果、空隙が生じ、その後の0.2mmまでの圧延によ
り相対密度が向上したが、その後の超電導化熱処理時に
破壊された粒界の結合が十分に行われないからである。
が主相のBi2.0 Sr 2.0 Ca1.0 Cu2.0 Ox組成の
原料粉末を用意した。本粉末を外径6mm、内径4m
m、長さ200mmのAg製パイプ中にタッピング充填
して複合ビレット2本を形成した。この複合ビレットを
引抜加工し、1つはそのまま外径1mmまで引抜加工を
行った。残る1つは外径3.5mm及び2mmのとき、
夫々850℃×1時間大気中で熱処理し、1mmまで引
抜加工を行った。その後、両者を夫々厚さ0.2mm、
幅3.2mmまで圧延して従来例としての試料10と本
発明にかかる試料11を得た。両試料を共に880℃×
10分保持した後、5℃/hの冷却速度で830℃まで
徐々に冷却し、更に1時間保持して炉冷し、Bi−22
12相が主相のテープ線材を作成した。
臨界電流密度(42.K)を測定した結果を表3に示
す。
料10は相対密度が低く、臨界電流密度も低いのに対
し、本発明による試料11では相対密度及び臨界電流密
度が高くなっている。両者の差は、試料11が途中の熱
処理後に試料内部にBi−2212相を主相とした板状
結晶の集合体となり、その結果、空隙が生じ、その後の
加工によって相対密度が向上したことにある。すなわ
ち、緻密化が行われ、臨界電流密度Jcが向上した結果
による。
ないバルク体でも同様に適用可能である。また、上記の
実施の形態においては、最終的に得られる相の主相がB
i−2212であっても、Bi−2223であってもよ
い。
よれば、a/tを≧3にすれば、期待した結果を得るこ
とができる。また、熱処理は680℃〜865℃で1分
〜200時間、酸素濃度を3〜99%の条件のもとで行
えば期待した結果が得られた。更に、熱処理は、3〜9
9%の加工度毎に行えば良好な結果が得られることも確
かめられた。
ば、減面加工の途中に主に熱処理により厚さtと長さa
の比(a/t)が≧3である酸化物超電導相を主体にし
た板粒状の粒子を形成し、連続した空隙部を形成するの
で、その後の塑性加工により空隙部が減少し、最終的に
酸化物超電導材料の高密度化が図られ、臨界電流密度を
向上させることが可能になる。
る。
Claims (11)
- 【請求項1】酸化物前駆体粉体を用いて作られた酸化物
超電導材料において、 前記酸化物前駆体粉体を加工して作られ、その厚さtと
長さaの比(a/t)が、(a/t)≧3である酸化物
超電導相を主体にした板粒状の粒子からなることを特徴
とする酸化物超電導材料。 - 【請求項2】前記板粒状の粒子は、Bi、Sr、Ca、
Cuのほか、必要に応じてPbを含むBi系であること
を特徴とする請求項1記載の酸化物超電導材料。 - 【請求項3】酸化物前駆体粉体を用いた酸化物超電導材
料の製造方法において、 酸化物前駆体粉体に熱処理を加えて固化し、 前記固化した物体を粉砕して厚さtと長さaの比(a/
t)が(a/t)≧3で、酸化物超電導相が主体の板粒
状の粒子を形成し、 前記板粒状の粒子に塑性加工を加えることを特徴とする
酸化物超電導材料の製造方法。 - 【請求項4】前記板粒状の粒子は、Bi、Sr、Ca、
Cuの他、必要に応じてPbを含むBi系であることを
特徴とする請求項3記載の酸化物超電導材料の製造方
法。 - 【請求項5】前記酸化物超電導相は、最終的に得られる
相の主相がBi−2212相又はBi−2223相であ
ることを特徴とする請求項3又は4記載の酸化物超電導
材料の製造方法。 - 【請求項6】前記塑性加工は、温度680℃〜865
℃、200時間以下の加工時間、3〜99%の酸素濃度
の各条件下で行うことを特徴とする請求項3記載の酸化
物超電導材料の製造方法。 - 【請求項7】前記塑性加工は、3〜99%の加工度で行
う縮径加工又はテープ状の加工であることを特徴とする
請求項3記載の酸化物超電導材料の製造方法。 - 【請求項8】酸化物前駆体粉体を用いて作られた酸化物
超電導材料を用いて製作される酸化物超電導線材におい
て、 前記酸化物前駆体粉体を加工して作られ、その厚さtと
長さaの比(a/t)が、(a/t)≧3である酸化物
超電導相を主体にした板粒状の粒子と、 前記板粒状の粒子を充填した後で必要に応じて縮管加工
が施される金属或いは合金製のシースとを備えたことを
特徴とする酸化物超電導線材。 - 【請求項9】前記板粒状の粒子は、Bi、Sr、Ca、
Cuの他、必要に応じてPbを含むBi系であることを
特徴とする請求項8記載の酸化物超電導線材。 - 【請求項10】前記板粒状の粒子は、Bi1.8 Sr2.0
Ca2.0 Cu3.0 Oxの組成を含むことを特徴とする請
求項8記載の酸化物超電導線材。 - 【請求項11】前記酸化物超電導相は、最終的に得られ
る相の主相がBi−2212相又はBi−2223相で
あることを特徴とする請求項8記載の酸化物超電導線
材。
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JP10889896A JP3612856B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | 酸化物超電導材の製造方法 |
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JPH09295813A true JPH09295813A (ja) | 1997-11-18 |
JP3612856B2 JP3612856B2 (ja) | 2005-01-19 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2002208322A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Dowa Mining Co Ltd | 酸化物超電導合成粉およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP10889896A patent/JP3612856B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JP2002208322A (ja) * | 2001-01-10 | 2002-07-26 | Dowa Mining Co Ltd | 酸化物超電導合成粉およびその製造方法 |
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