(57)【要約】【課題】臨界電流密度Ｊｃを実質的に増加させる超伝導線材を作製する方法を提供する。【解決手段】超伝導線材を作製する方法であって、延伸中間要素が、変形ステップで初期要素から形成され、最終反応熱処理により、超伝導フィラメントが形成される方法は、最後の反応熱処理に先立って、変形ステップに続く１つ以上の高圧高密度化ステップにおいて中間要素中のフィラメントの密度が高められ、前記高密度化ステップでは、軸長Ｌを有する中間要素の一部分上に高圧Ｐ≧１００ＭＰａがつくり出され、延伸中間要素の軸に対して垂直な少なくとも４つの硬表面へ同時に作用されることを特徴とする。このことが、臨界電流密度Ｊｃを実質的に増加させ、これによって、異方性因子Γはほとんど影響を受けることなく、ほぼ等方性の線材またはテープの生産が可能になる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
初期要素から超伝導線材を作製する方法であって、前記超伝導線材が、最終的には、２μｍから５ｍｍの間の直径を有して金属マトリクス（２）で囲まれている１つ以上の超伝導フィラメント（１）を備え、少なくとも１つの高導電性オーム要素（４）をさらに備え、変形ステップにおいて一連のスエージ変形、延伸変形または圧延変形を適用することにより、前記初期要素から、多角形断面を有する延伸中間要素（５）が形成され、３００℃から１２００℃の間の最終反応熱処理により、前記超伝導フィラメント（１）が形成される方法において、
その時点でまだ超伝導になっていない前記中間要素（５）中の前記フィラメント（１）の材料が、前記変形ステップに続く１つ以上の高圧高密度化ステップで高密度化され、前記高密度化ステップでは、軸方向長Ｌを有する前記中間要素（５）の一部分に対して高圧Ｐ≧１００ＭＰａがつくり出され、前記延伸中間要素（５）の軸に対して垂直な少なくとも４つの硬表面へ同時に作用し、
前記高圧高密度化ステップにおいて、最終反応熱処理が続くことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記高圧高密度化ステップが、−１００℃から＋２００℃の間の温度で、好ましくは室温で実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記高圧高密度化ステップの前記高圧Ｐが、０．１ＧＰａ≦Ｐ≦１０ＧＰａの範囲内で選択され、好ましくは１ＧＰａ≦Ｐ≦３ＧＰａの範囲内で選択されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記高圧高密度化ステップに続く前記最終反応熱処理が、０．４ＧＰａまでのガス圧力下で実行されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記延伸中間要素（５）の前記多角形断面が、０．２５ｍｍ２から５０ｍｍ２の間の面積を有し、好ましくは２ｍｍ２から１５ｍｍ２の間の面積を有することを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記延伸中間要素（５）が、いくつかの高圧高密度化ステップを含む圧縮と解放のサイクルを繰り返し受けることによって、各高圧高密度化ステップの後に前記硬表面が離され、したがって前記中間要素（５）上の前記圧力が解放されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
１つ以上の高圧高密度化ステップの後、前記中間要素（５）が、Ｌ１＜Ｌの長さＬ１だけ軸方向へ前進移動し、その後、前記硬表面が前記中間要素（５）に対してそれらの元の放射状の位置へ戻り、続いてさらなる高圧高密度化ステップにおいて高圧が印加されることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記中間要素（５）の連続する圧縮された２つの長さの間の重なり領域が、Ｌ／２より小さく、高密度化、圧力解放および前進移動から成るサイクルが、前記中間要素（５）の全長まで繰り返されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
高密度化、圧力解放および前進移動のシーケンスが同期され、圧縮サイクルの数が、１秒当り１回から１００回の間で変化し、好ましくは１秒当り５回から１０回の間で変化することを特徴とする請求項６から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記中間要素（５）の任意のコーナーが、前記高圧高密度化ステップに続く延伸ステップによって丸くされることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記超伝導フィラメント（１）が、保護金属層（３）によって、前記マトリクス（２）および前記導電性オーム要素（４）から分離されることを特徴とする前記請求項のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記フィラメント（１）が、ホウ素、マグネシウムおよび合計２０重量％までの炭素成分を有する１つ以上の添加物の群から選択された粉末混合物を含み、ＭｇＢ２相が５００℃から１０００℃の間の「ｉｎ  ｓｉｔｕ」反応の後に形成されるか、あるいは前記フィラメント（１）が２０重量％までの炭素を含む既に形成された（＝「ｅｘ  ｓｉｔｕ」）ＭｇＢ２粉末混合物を含み、前記フィラメント（１）が６００℃から１０００℃の間の温度で焼結処理を受け、Ｎｂ、Ｔａ、ＮｉまたはＴｉの障壁によって、好ましくはＣｕを含む前記金属マトリクス（２）から分離されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記フィラメント（１）が、ＮｂＳｎ２と、１つ以上の添加物、具体的には１０重量％までのＳｎおよびＣｕとの粉末混合物を含み、Ｎｂ３Ｓｎ相が、５５０℃から８００℃の間の温度での反応によって形成され、Ｎｂ障壁によって、好ましくはＣｕを含む前記金属マトリクス（２）から分離されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記フィラメント（１）が、Ｍｏ、Ｐｂ、ＳｎおよびＳの群から選択された粉末混合物を含み、ＰｂＭｏ６Ｓ８相（＝シェブレル（ｃｈｅｖｒｅｌ）相）が、８００℃から１１００℃の間の温度での反応によって形成され、Ｍｏ、ＮｂおよびＴａの群から選択された障壁によって、好ましくはＣｕを含む前記金属マトリクス（２）から分離されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記フィラメント（１）が、土類のアルカリ（Ｘ１）およびアルカリ元素（Ｘ２）に基づくＡｓ、Ｆｅおよび酸化物の群から選択された粉末混合物を含み、Ｘ１１−ｘＸ２ｘＦｅ２Ａｓ２相が、８００℃から１１００℃の間の温度での熱処理によって形成され、ＮｂまたはＴａの障壁によって、好ましくはＣｕを含む前記金属マトリクス（２）から分離されることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、初期要素から超伝導線材を作製する方法に関し、この超伝導線材は、最終的には、２μｍから５ｍｍの間の直径を有して金属マトリクスで囲まれている１つ以上の超伝導フィラメントを備え、少なくとも１つの高導電性オーム要素をさらに備え、前記方法における変形ステップにおいて一連のスエージ変形、延伸変形または圧延変形を適用することにより、初期要素から、多角形断面を有する延伸中間要素が形成され、３００℃から１２００℃の間の最終反応熱処理により、超伝導フィラメントが形成される。
【背景技術】
【０００２】
超伝導線材を作製する方法は、Ｐ．Ｋｏｖａｃらによる論文「Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｓｔａｂｉｌｉｚｅｄ  ＭｇＢ２  ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ  ｗｉｒｅ  ｗｉｔｈ  Ｔｉ  ｂａｒｒｉｅｒ」、Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２０（２００７）７７１〜７７６から既知である。
【０００３】
ＭｇＢ２の線材およびテープの製造は、産業レベルに到達しており、２つの競合する技法である「ｉｎ  ｓｉｔｕ」技法および「ｅｘ  ｓｉｔｕ」技法によってキロメートル台の長さを作製することができる。これらの技法は、Ｅ．Ｃｏｌｌｉｎｇｓらによって、最近になって示された（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２１（２００８）１０３００１）。
【０００４】
「ｉｎ  ｓｉｔｕ」技法は、従来のスエージ手順、延伸手順または圧延手順による線材に対する変形の最後に、５００℃から１０００℃の間の温度でのＢとＭｇとの粉末粒子間の反応によって、フィラメント中にＭｇＢ２相が形成されるという事実によって特徴づけられる。
【０００５】
これは、既に反応したＭｇＢ２粉末粒子を含むフィラメントに対して線材変形が実行される「ｅｘ  ｓｉｔｕ」技法と対照的である。したがって、「ｅｘ  ｓｉｔｕ」線材の最終熱処理範囲は、ＭｇＢ２粒間の結合度を改善するためのフィラメント中の粉末混合物の焼結である。
【０００６】
ＭｇＢ２の構造は、超伝導臨界磁界Ｂｃ２およびＢｉｒｒの強い異方性を有する六方晶である。その結果、ＭｇＢ２線材中の超伝導臨界電流密度Ｊｃも、テープ表面に対して印加される磁界の配向次第で異方性の挙動を示す。ｅｘ  ｓｉｔｕのＭｇＢ２テープの場合には、Ｊｃの強い異方性が観測され（Ｌｅｚｚａら、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｐｐｌ．Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．１５（２００５）３１９６）、これは、元の粉末混合物が、変形中に線材軸に沿って整列するＭｇＢ２晶子を既に含んでいるという事実によるものである。
【０００７】
この状況は、反応後のフィラメント中のＭｇＢ２相の組織が、Ｍｇ＋Ｂ＋添加物の粉末混合物の初期均質化のボールミル粉砕中に伝送されたエネルギーによる影響を受けるｉｎ  ｓｉｔｕテープの場合、より複雑である。実際、１００時間にわたってダブルボールおよびベイル（ｖａｉｌ）の両方を用いて実行される高エネルギーのボールミル粉砕は、全体の３０％までの粉末をＭｇＢ２に変換する（機械的合金化）。Ｋｏｖａｃらによって報告されているように（Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２１（２００８）０１５００４）、これらの粉末で作製されたテープはＪｃの著しい異方性を示す。
【０００８】
４時間にわたって瑪瑙のボールおよびベイルを用いた低エネルギーのボールミル粉砕によって均質化された粉末では、Ｘ線解析によって観測されるＭｇＢ２は存在しない。これは、形成されたＭｇＢ２相が非常に小量（＜２％）であるか、あるいはＭｇＢ２粒が１５ナノメートル未満のサイズであるために検出され得ないことを意味する。結果として、反応させたテープにおけるテクスチャリングの度合いが非常に低く、またＪｃの異方性も低い。
【０００９】
ＭｇＢ２線材における臨界電流密度Ｊｃの向上は、多数の発表の課題であった。ＭｇＢ２線材におけるＪｃを向上するための最も効果的な方法は、初期粉末混合物に添加物を導入することである。提案されている数種類の添加物は、部分的に、または完全に炭素から成り、ＭｇＢ２相中のホウ素を２０％まで置換する。最も知られている添加物は、ＳｉＣ（Ｓ．Ｘ．Ｄｏｕら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．８１（２００２）３４１９）または炭素（Ｒ．Ｈ．Ｔ．Ｗｉｌｋｅら、Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｌｅｔｔ．９２（２００４）２１７００３）である。
【００１０】
他の３成分からなる添加物、すなわち、Ｂ４Ｃ（Ｐ．Ｌｅｚｚａら、Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．１９（２００６）１０３０）および例えばリンゴ酸Ｃ４Ｈ６Ｏ５（Ｍ．Ｓ．Ａ．Ｈｏｓｓａｉｎら、Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２０（２００７）Ｌ５１）等の一連の炭水化物は、ｉｎ  ｓｉｔｕ技法によって調製されている線材およびテープにおけるＪｃを増加させる。最終的には、添加物の組合せ、すなわち、例えばＢ４Ｃ＋ＳｉＣ（Ｒ．Ｆｌｕｋｉｇｅｒら、ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓ．Ａｐｐｌ．Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．１７（２００７）２８４６）または炭水化物＋ＳｉＣ（Ｈ．Ｙａｍａｄａら、Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄ．Ｓｃｉ．Ｔｅｃｈｎｏｌ．２０（２００７）Ｌ３０）の組合せが用いられている。
【００１１】
前述のすべての添加物に関して、ホウ素を部分的に炭素で置換すると、六方晶ＭｇＢ２構造の原子の秩序パラメータが減少し、したがって電気抵抗率が増加し、ひいては臨界磁界がより高くなる。同時に、フィラメントにおいて、２成分からなるＭｇＢ２の場合の約３９Ｋ以下から、１２％炭素で置換された場合の約２８Ｋ以下へと、Ｔｃの低下が観測される。その結果、Ｃ含有量とＴｃ値との折衷によって、最適のＪｃが得られることになる。
【００１２】
今日、公開されているすべての従来技術において、産業用の超伝導ＭｇＢ２線材の変形および最終熱処理は大気圧で実行される。高圧力下の反応熱処理は２例報告されており、テープまたは圧縮されたペレットがＨＩＰ（熱間等静圧圧縮成形）処理を受けているもの（Ｓｅｒｑｕｉｓら、Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔｅｒｓ、８２（２００３，２８４７）、そして、バルク試料が多重アンビル圧縮によって調製されているもの（Ｐｒｉｋｈｎａら、Ｐｈｙｓｉｃａ  Ｃ：  Ｓｕｐｅｒｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙ，  ３７２〜３７６（２００２）１５４３）がある。しかし、これは、本出願とは基本的に異なって、これらのデバイスの使用は、非常に小さな試料寸法、すなわち、それぞれ１〜２ｃｍ３から１００ｍｍ３未満までに限定されている。したがって、これらは長いワイヤに対して利用されない。
【００１３】
ＨＩＰおよび熱間多重アンビル処理は、どちらも、最終熱処理以前の延出変形されたグリーン試料（ｇｒｅｅｎ  ｓａｍｐｌｅ）に対する冷間圧縮ステップを表わすものではないことに注意する必要がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以前の研究とは対照的に、本発明の目的は、臨界電流密度Ｊｃを実質的に増加させる超伝導線材を作製する方法を提供することであり、Ｊｃの値は、４．２Ｋの絶対温度および１０Ｔの磁界で因子によって２．８まで向上される。加えて、磁界がテープ表面に対して平行または垂直に印加される際、異方性因子は、Γ＝Ｊｃ（平行）：Ｊｃ（垂直）であり、この新規の手順によってほとんど影響を及ぼされない。これは、等方性の、あるいはほぼ等方性の、線材またはテープを必要とする産業用途を考慮すると重要なことである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
これらの目的は、その時点でまだ超伝導になっていない中間要素中のフィラメント材料が、変形ステップに続く１つ以上の高圧高密度化ステップで高密度になることを特徴とする、冷間高圧高密度化手順を含む請求項１に記載の方法によって実現され、前記高密度化ステップにおいて、軸長Ｌを有する中間要素の一部分上に高圧Ｐ≧１００ＭＰａがつくり出され、延伸中間要素の軸に対して垂直な少なくとも４つの硬表面へ同時に作用され、高圧高密度化ステップに、最終反応熱処理が続く。
【００１６】
高圧高密度化ステップは、−１００℃から＋２００℃の間の温度で、好ましくは室温で実行される。
【００１７】
本発明に関する方法の大いに好ましい変形形態では、高圧高密度化ステップの高圧Ｐは、０．１ＧＰａ≦Ｐ≦１０ＧＰａの範囲内で選択され、最も好ましくは１ＧＰａ≦Ｐ≦３ＧＰａの範囲内で選択される。
【００１８】
本発明に関する方法の好ましい変形形態では、高圧高密度化ステップに続く最終反応熱処理は、０．４ＧＰａまでのガス圧力下で実行される。
【００１９】
延伸中間要素の多角形断面が、０．２５ｍｍ２から５０ｍｍ２の間の面積を有するように、好ましくは２ｍｍ２から１５ｍｍ２の間の面積を有するように選択されるのがよい。
【００２０】
特に好ましいのは、延伸中間要素が、いくつかの高圧高密度化ステップを含む圧縮と解放のサイクルを繰り返し受けることによって、各高圧高密度化ステップの後に硬表面が離され、したがって中間要素上の圧力が解放される、本発明による変形形態の方法である。
【００２１】
最も好ましくは、１つ以上の高圧高密度化ステップの後に、中間要素が、Ｌ１＜Ｌの長さＬ１だけ軸方向へ前進移動し、その後、諸硬表面が中間要素に対してそれらの元の放射状の位置へ戻り、続いてさらなる高圧高密度化ステップにおいて高圧が印加される。
【００２２】
具体的には、中間要素の、連続する圧縮された２つの長さの間の重なり領域は、Ｌ／２より小さいように選択されるべきであり、また、高密度化、圧力解放および前進移動から成るサイクルが、中間要素の全長まで繰り返されるべきである。
【００２３】
本発明に関する方法の好ましい変形形態では、高密度化、圧力解放および前進移動のシーケンスが同期され、圧縮サイクルの数は、毎秒１回から１００回の間で変化し、好ましくは毎秒５回から１０回で変化する。
【００２４】
好適には、中間要素の任意のコーナーが、高圧高密度化ステップに続く延伸ステップによって丸くされる。
【００２５】
本発明の好ましい実施形態では、本発明に関する方法で用いられる初期要素は、保護金属層によって超伝導フィラメントがマトリクスおよび導電性オーム要素から分離されるように選択される。
【００２６】
本発明による方法の好ましい変形形態は、フィラメントが、ホウ素、マグネシウムおよび炭素成分の合計が０重量％から２０重量％の間で変化する１つ以上の添加物の群から選択された粉末混合物を含み、ＭｇＢ２相が、５００℃から１０００℃の間の「ｉｎ  ｓｉｔｕ」反応の後に形成されるか、あるいは、フィラメントが、０重量％から２０重量％の間の炭素を含む、既に形成された（＝「ｅｘ  ｓｉｔｕ」）ＭｇＢ２粉末混合物を含み、フィラメントが、６００℃から１０００℃の間の温度で焼結処理を受け、Ｎｂ、Ｔａ、ＮｉまたはＴｉの障壁によって、好ましくはＣｕを含む金属マトリクスから分離されることを特徴とする。
【００２７】
本発明に関する方法の代替変形形態では、フィラメントが、ＮｂＳｎ２と、１つ以上の添加物、具体的には１０重量％までのＳｎおよびＣｕとの粉末混合物を含み、Ｎｂ３Ｓｎ相が、５５０℃から８００℃の間の温度での反応によって形成されると共に、Ｎｂ障壁によって、好ましくはＣｕを含む金属マトリクスから分離される。
【００２８】
別の代替変形形態では、フィラメントが、Ｍｏ、Ｐｂ、ＳｎおよびＳの群から選択された粉末混合物を含み、ＰｂＭｏ６Ｓ８相（＝シェブレル（ｃｈｅｖｒｅｌ）相）が、８００℃から１１００℃の間の温度での反応によって形成されると共に、Ｍｏ、ＮｂおよびＴａの群から選択された障壁によって、好ましくはＣｕを含む金属マトリクスから分離される。
【００２９】
さらに別の代替変形形態では、フィラメントは、土類のアルカリ（Ｘ１）およびアルカリ元素（Ｘ２）に基づくＡｓ、Ｆｅおよび酸化物の群から選択された粉末混合物を含み、８００℃から１１００℃の間の温度での熱処理によって、Ｘ１１−ｘＸ２ｘＦｅ２Ａｓ２相が形成されると共に、ＮｂまたはＴａの障壁によって、好ましくはＣｕを含む金属マトリクスから分離される。
【００３０】
本発明は、前述の本発明に関する方法を実行するための少なくとも４つの超硬合金面を備える高圧発生デバイスも含む。このデバイスの好ましい実施形態は、ちょうど４つの超硬合金面、すなわち底面、２つの側面および最上部の超硬合金面を備え、これらは、中間要素の５ｍｍから５０ｍｍの間の長さＬに対して、同時に、その軸に対して垂直に作用する。本発明による高圧発生デバイスは、最も好ましくは、０．１秒から１０秒の期間Ｔ１にわたって０．１ＧＰａから１０ＧＰａの間で変化する高圧Ｐをつくり出し、圧縮された部分を高密度化する。この密度は、圧縮されていない線材またはテープに対して少なくとも５％増加する。
【００３１】
本発明のさらなる利点は、説明および図面から導出され得る。上記および下記に述べられた特徴は、単独または任意の組合せで用いることもできる。図示されて説明される変形形態および実施形態は、完全な記述ではなく、本発明を説明するための実施例として提供される。
【００３２】
本発明を、図に示し、実施例を用いてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】フィラメントが導電性オーム要素を囲む超伝導マルチフィラメント線材の第１の実施形態における概略断面図である。
【図２】各フィラメントが導電性オーム要素によって囲まれる超伝導マルチフィラメント線材の第２の実施形態における概略断面図である。
【図３】高圧高密度化ステップを実行するための４つの超硬合金面を備える高圧発生デバイスの圧力印加モード中の様子を示す概略図である。
【図４】図３のデバイスの圧力解放モード中の様子を示す概略図である。
【図５】８重量％の炭素添加物を含む「ｉｎ  ｓｉｔｕ」ＭｇＢ２に関して、冷間高圧高密度化の有無におけるＪｃ対Ｂの変化を示す図である。有の場合、因子によって２．５を上回るＪｃの向上が観測された。
【図６】１０重量％のリンゴ酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ５）添加物を含む「ｉｎ  ｓｉｔｕ」ＭｇＢ２に関して、冷間高圧高密度化の有無でのＪｃ対Ｂの変化を示す図である。有の場合、因子によって２．５を上回るＪｃの向上が観測された。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
本発明は、超伝導線材の生産のために、初期要素を変形することにより得られた延伸中間要素５のフィラメント１の内部における粉末混合物に対する断続的な高圧作用によって材料を高密度化する手順に関し、該手順において初期要素の変形後、かつ中間要素５に対する最終熱処理の適用直前に、１つ以上の高圧高密度化ステップが実行される。
【００３５】
超伝導要素は、具体的には、１０μｍから１ｍｍの間のサイズのフィラメント１を有するモノフィラメントまたはマルチフィラメントの線材またはテープであり得、フィラメント１は、金属マトリクス２で囲まれると共に、通常Ｃｕである高導電性オーム要素４を備える。
【００３６】
ほとんどの場合、超伝導フィラメント１は、図１および図２に示されるように、保護金属層３によってマトリクス２および導電性要素４から分離される。
【００３７】
金属層３は、マトリクス２と反応しない上に、反応または焼結の熱処理中に、粉末混合物とごくわずかな反応しか示さない要素（または合金）から成る。
【００３８】
本発明は、１：１から１：２０の間の縦横比を成す長い線材に対する高圧処理の特別な適用を許容する。提案された冷間高圧高密度化に先立って、モノフィラメントまたはマルチフィラメントの線材が、スエージプロセス、延伸プロセスおよび圧延プロセスによって変形される。
【００３９】
断続運転に用いられるプレスは、移動する超硬合金面８を有する最上片に対して作用する４０トン超を生成する液圧プレスであり、超硬合金面８は、中間要素５ならびに他の超硬合金面６および７へ圧力を順に伝達する。
【００４０】
この高圧デバイスは、ちょうど４つの超硬合金面、すなわち底面６、２つの側面７および最上部の超硬合金面８を備え、これらは、要素５の５ｍｍから５０ｍｍの間の長さＬに対して、同時に、その軸に対して垂直に作用し、０．１秒から１０秒の期間Ｔ１にわたって０．１ＧＰａから１０ＧＰａの間で変化する圧力Ｐをつくり出して、圧縮された部分の密度を高める。この密度は、圧縮されていない線材またはテープに対して少なくとも５％増加する。
【００４１】
圧縮ステップの後に、圧力Ｐが解放され、超硬合金面が移動することにより中間要素５の前進移動が可能になる。この前進移動は、Ｌより小さいＬ１の長さだけ生じ、最後に圧縮された長さＬとの重なりは５０％未満、すなわちＬ１≦０．５Ｌである。
【００４２】
超硬合金面の動きは、０．１秒から１秒の範囲にある緩和時間Ｔ２後、次の圧縮ステップ用に同一の圧縮構成を復元するため、可逆的である。図３および図４に示される４つの硬表面間には間隔がないことが重要である。面６と面７とは互いに対して強く押圧され、押圧具である面８はピストンのように作用する。間隔があると、面６、７と面８との間に材料が流れ、これにより、線材の内部の材料内容が不均質性となる。
【００４３】
圧力印加−圧力解放−前進移動のシーケンスは、中間要素５の全長まで繰り返される。本断続的高圧手順の特殊性は、１００ｍを上回る線材長に対して０．１ＧＰａから１０ＧＰａの間の超高圧を印加することにある。これは、連続的方法では実行することができない。
【００４４】
断続的高圧印加のための本構成は、要素の内部にほぼ均質の圧力分布を得るように設計される。これは、具体的には、反応したＭｇＢ２線材において、臨界電流密度Ｊｃのさらなる異方性が確立されないことを意味する。超硬合金面の動きおよび要素の動きは、液圧手段または電子手段によって、断続運転の時間Ｔ１およびＴ２を監視することにより同期される。
【００４５】
本断続的高圧手順は、最終熱処理が反応のために実行されるのか、あるいは単に焼結の目的で実行されるのかということにかかわらず、粉末混合物を含むあらゆる種類の超伝導線材に対して適用可能である。本手順は、ｉｎ  ｓｉｔｕのＭｇＢ２線材およびｅｘ  ｓｉｔｕのＭｇＢ２線材、いわゆるＰＩＴ（チューブ内の粉末）技法によって作製されたＮｂ３Ｓｎ線材、式ＰｂＭｏ６Ｓ８によって表わされるシェブレル（ｃｈｅｖｒｅｌ）相だけでなく、式Ｂａ１−ｘＳｒｘＦｅ２Ａｓ２によって表わされる新しく発見された超伝導化合物に対しても適用可能である。
特別実施例
１．炭素を付加したＭｇＢ２要素
ｉｎ  ｓｉｔｕ技法によって作製された８重量％の炭素添加物を含むＭｇＢ２線材が、先ず線材に変形され、次いで０．３５×２．５ｍｍ２断面のテープへと圧延された。１．５ＧＰａでの冷間高圧高密度化および９００℃での１時間にわたる反応の後に、臨界電流密度が大きな増加を示し、４．２Ｋ／１２Ｔでの値は（平行磁界で）１×１０４Ａ／ｃｍ２であり（図５を参照）、因子によって２．８だけＪｃが増加した。２０Ｋおよび５Ｔでは、約２．５向上した。
【００４６】
図５も、テープ面に対して平行および垂直の両方向の磁界に対するＪｃの挙動を示す。両方向の磁界間のＪｃの異方性比Γが１に近く、テープが、４．２Ｋ／１０Ｔ未満で等方性の挙動を示すことが理解される。これは、冷間高圧高密度化が、異方性因子Γの増加をもたらさないことを示す。
２．リンゴ酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ５）を添加したＭｇＢ２
ｉｎ  ｓｉｔｕ技法によって作製された１０重量％のリンゴ酸（Ｃ４Ｈ６Ｏ５）添加物を含むＭｇＢ２線材が、先ず線材に変形されており、次いで０．５５×３．５ｍｍ２断面のテープへと圧延された。１．４５ＧＰａでの冷間高圧高密度化および６５０℃で１時間にわたる反応の後に、臨界電流密度磁界は、４．２Ｋおよび１３Ｔで１×１０４Ａ／ｃｍ２に増加した（図６を参照）。
【００４７】
図６から、冷間高圧高密度化が、４．２ＫでＪｃの大きな向上をもたらす様子を見ることができる。４．２Ｋで、１３．３Ｔ（平行な磁界方向）および１２Ｔ（垂直の磁界方向）にて現在得られた値Ｊｃ＝１×１０４Ａ／ｃｍ２は、これまでに得られた最も高い値であり、本発明の効果を示している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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