(57)【要約】【課題】  本発明は、実用的な超電導線材とするために必要な、長尺線材化，高Ｊｃ化を、同時に達成することのできるＭｇＢ2超電導線材の製造方法を提供することにある。【解決手段】  本発明のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法は、第１のＭｇ一次粒子とＢ一次粒子とを混合し、第１のＭｇ一次粒子の表面に、Ｂ一次粒子を付着・反応させ、第１のＭｇ一次粒子の表面にＭｇＢ4又はＭｇＢ7を生成させ、表面にＭｇＢ4又はＭｇＢ7が生成した第１のＭｇ一次粒子と、表面にＭｇＢ4又はＭｇＢ7が生成した第１のＭｇ一次粒子より粒子径が大きい第２のＭｇ一次粒子とを混合し、第２のＭｇ一次粒子の表面に、表面にＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 が生成した第１のＭｇ一次粒子を付着・反応させ、第２のＭｇ一次粒子の表面にＭｇＢ2 を生成させることを特徴とする。【選択図】図１
2008140556.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のＭｇ一次粒子とＢ一次粒子とを混合し、前記第１のＭｇ一次粒子の表面に、前記Ｂ一次粒子を付着させ、
第一の熱処理をすることにより、前記第１のＭｇ一次粒子と、前記第１のＭｇ一次粒子の表面に付着した前記Ｂ一次粒子とを反応させ、前記第１のＭｇ一次粒子の表面にＭgＢ4又はＭｇＢ7を生成させ、
表面にＭｇＢ4又はＭｇＢ7が生成した前記第１のＭｇ一次粒子と、表面にＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 が生成した前記第１のＭｇ一次粒子より粒子径が大きい第２のＭｇ一次粒子とを混合し、前記第２のＭｇ一次粒子の表面に、表面にＭｇＢ4又はＭｇＢ7が生成した前記第１のＭｇ一次粒子を付着させ、
表面にＭｇＢ4又はＭｇＢ7が生成した前記第１のＭｇ一次粒子を表面に付着させた前記第２のＭｇ一次粒子を、チューブ状の金属管に充填し、伸線加工を施し、
第二の熱処理をすることにより、前記第２のＭｇ一次粒子と、前記ＭｇＢ4又はＭｇＢ7とを反応させ、前記第２のＭｇ一次粒子の表面にＭｇＢ2 を生成させたことを特徴とするＭｇＢ2 超電導線材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法であって、前記生成されたＭｇＢ2 は、前記金属管の内部に連続的に生成されていることを特徴とするＭｇＢ2 超電導線材の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法であって、前記生成されたＭｇＢ2 は、前記金属管の内部に焼結密度がＭｇＢ2 の理論密度に対して８５％以上で生成されていることを特徴とするＭｇＢ2 超電導線材の製造方法。
【請求項４】
前記第一の熱処理が、８００〜１２００℃の温度で施されることを特徴とする請求項１に記載のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法。
【請求項５】
前記第二の熱処理が、６００〜７５０℃の温度で施されることを特徴とする請求項１に記載のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法。
【請求項６】
前記第１のＭｇ一次粒子と、前記第１のＭｇ一次粒子の表面に付着した前記Ｂ一次粒子との反応が、拡散反応であることを特徴とする請求項１に記載のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法。
【請求項７】
前記第２のＭｇ一次粒子と、前記ＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 との反応が、拡散反応であることを特徴とする請求項１に記載のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法。
【請求項８】
ＭｇＢ2超電導線材であって、
前記線材の長手方向に連続的にＭｇＢ2 が形成され、前記ＭｇＢ2 が形成されている線材の任意の断面において、Ｍｇ粒子の周囲にＭｇＢ2 が形成され、Ｍｇ粒子の平均半径が５μｍ以下であり、ＭｇＢ2 の平均的な厚みがＭｇ粒子の平均半径に対して、等しいかそれ以上であることを特徴とするＭｇＢ2 超電導線材。
【請求項９】
ＭｇＢ2超電導線材であって、
前記線材の長手方向に連続的にＭｇＢ2 が形成され、前記ＭｇＢ2 が形成されている線材の任意の断面において、第１のＭｇ一次粒子と、前記第１のＭｇ一次粒子より粒子径の大きい第２のＭｇ一次粒子を有し、それぞれの粒子の周囲にＭｇＢ2 が生成されていることを特徴とするＭｇＢ2 超電導線材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭｇＢ2超電導線材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
２１世紀に入って、非特許文献１に記載のように、ニホウ化マグネシウム（ＭｇＢ2 ）が３９Ｋで超電導特性を示すことが発見された。この材料は、主に、以下の特徴が知られている。
【０００３】
（１）臨界温度（以下、Ｔｃ）が３９Ｋと、従来の金属系超電導体と比べて２０Ｋ以上    高い。
【０００４】
（２）上部臨界磁界（以下、Ｈｃ2 ）が２０Ｔ程度あるいはそれ以上と、従来の金属系    超電導体より大きい。
【０００５】
（３）輸送臨界電流密度（以下、Ｊｃ）は、最大で１０００Ａ／mm2 オーダーである。
【０００６】
（４）磁気異方性が小さく、結晶のａ軸，ｂ軸およびｃ軸のどの方向にも同様の電流を    流すことができる。
【０００７】
このように、ＭｇＢ2 超電導体は、Ｔｃ及びＨｃ2 が、従来の金属系超電導体より高いため、超電導マグネットに適用される場合、クエンチ事故のない、極めて安定したシステムを構築できるというメリットが生じる。
【０００８】
線材作製に適用される一般的なＭｇＢ2 の線材化手法としては、主に工業化に適するパウダー・イン・チューブ（ＰＩＴ）法が用いられる。このＰＩＴ法は、
（ｉ）ＭｇＢ2 超電導粉末を比較的強度の高いステンレス鋼等の金属管に充填するex−    situ法
（ii）ＭｇとＢとの混合粉末を鉄等の金属管に充填し熱処理することによって超電導化    するin−situ法
の２方式に大別される。
【０００９】
【非特許文献１】Nature ４１０，６３−６４（２００１年）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ex−situ法の場合、ＭｇＢ2 超電導粉末同士の反応となるため、高温長時間の熱処理が実質的に避けられない。熱処理において、温度の高温化，時間の長時間化は、コスト増大につながるため、応用上好ましくない。
【００１１】
また、ex−situ法では、充填するＭｇＢ2 超電導粉末の特性に左右されるところが大きく、具体的には、ＭｇＢ2 超電導粉末の表面に酸化膜が形成されると、最終的な熱処理の際に、粉末の界面で異相が生成され、電流パスを遮断する。このため、現段階では、特に高磁場中でのＪｃに課題がある。
【００１２】
一方、in−situ法の場合、Ｍｇ粉末とＢ粉末との拡散反応で、ＭｇＢ2 を生成する方法が一般的である。この反応形態（Ｍｇ＋２Ｂ→ＭｇＢ2 ）を考えると、モル体積として
Ｍｇ：１４×１０-3ｍ3／mol，２Ｂ：９×１０-3ｍ3／molの各粉末を熱処理によって、
ＭｇＢ2：１７×１０-3ｍ3／mol とすることになるため、焼結密度は約２６％減少することになる。これより、線材中の高密度化が困難となる。
【００１３】
また、in−situ法では、金属管として、Ｆｅが使用されることが多いが、ＦｅはＢと熱的に反応することから、超電導化するための熱処理の際に、ＦｅとＢとの化合物が形成される。これにより、Ｊｃが低下するという課題がある。
【００１４】
そこで、本発明は、実用的な超電導線材とするために必要な、長尺線材化，高Ｊｃ化を、同時に達成することのできるＭｇＢ2 超電導線材の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
本発明のＭｇＢ2 超電導線材の製造方法は、第１のＭｇ一次粒子とＢ一次粒子とを混合し、第１のＭｇ一次粒子の表面に、Ｂ一次粒子を付着させ、第一の熱処理をすることにより、第１のＭｇ一次粒子と、第１のＭｇ一次粒子の表面に付着したＢ一次粒子とを反応させ、第１のＭｇ一次粒子の表面にＭｇＢ4又はＭｇＢ7を生成させる工程と、表面にＭgＢ4又はＭｇＢ7 が生成した第１のＭｇ一次粒子と、表面にＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 が生成した第１のＭｇ一次粒子より粒子径が大きい第２のＭｇ一次粒子とを混合し、第２のＭｇ一次粒子の表面に、表面にＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 が生成した第１のＭｇ一次粒子を付着させ、表面にＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 が生成した第１のＭｇ一次粒子を表面に付着させた第２の
Ｍｇ一次粒子を、チューブ状の金属管（シース）に充填し、伸線加工を施し、第二の熱処理をすることにより、第２のＭｇ一次粒子と、ＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 とを反応させ、第２のＭｇ一次粒子の表面にＭｇＢ2 を生成させる工程とを有することを特徴とする。
【００１６】
なお、本発明において、一次粒子は単結晶の粒子である。
【００１７】
また、第１のＭｇ一次粒子と、第１のＭｇ一次粒子の表面に付着したＢ一次粒子とを反応させ、第１のＭｇ一次粒子の表面にＭｇＢ4 又はＭｇＢ7 を生成させた場合、及び、第２のＭｇ一次粒子と、ＭｇＢ4又はＭｇＢ7とを反応させ、第２のＭｇ一次粒子の表面に
ＭｇＢ2 を生成させた場合、のいずれの場合においても、第１のＭｇ一次粒子の粒子径及び第２のＭｇ一次粒子の粒子径が、それぞれ反応前より小さくなっている。
【００１８】
なお、生成されたＭｇＢ2 は、金属管の内部に連続的に、つまり電気的に連続に生成されている。また、生成されたＭｇＢ2 は、金属管の内部に焼結密度がＭｇＢ2 の理論密度（２.６３ｇ／cm3）に対して８５％以上で生成されている。
【００１９】
また、第一の熱処理は、８００〜１２００℃の温度で施され、第二の熱処理は、６００〜７５０℃の温度で施されることが好ましい。
【００２０】
さらに、第１のＭｇ一次粒子と第１のＭｇ一次粒子の表面に付着したＢ一次粒子との反応や第２のＭｇ一次粒子とＭｇＢ4又はＭｇＢ7 との反応は、拡散反応である。
【００２１】
なお、第１のＭｇ一次粒子の粒子径は１０〜３０μｍであり、Ｂ一次粒子の粒子径は第１のＭｇ一次粒子の粒子径に対して１／１０〜１／１００であり、第２のＭｇ一次粒子の粒子径が４０〜６０μｍであることが好ましい。
【００２２】
また、本発明のＭｇＢ2 超電導線材は、線材の長手方向に連続的にＭｇＢ2 が形成され、ＭｇＢ2が形成されている線材の任意の位置(断面)において、Ｍｇ粒子の周囲にＭｇＢ2が形成され、Ｍｇ粒子の平均半径が５μｍ以下であり、ＭｇＢ2 の平均的な厚みがＭｇ粒子の平均半径に対して、等しいかそれ以上（１倍以上）である。
【００２３】
そして、本発明のＭｇＢ2 超電導線材は、線材の長手方向に連続的にＭｇＢ2 が形成され、ＭｇＢ2 が形成されている線材の任意の位置（断面）において、第１のＭｇ一次粒子と、第１のＭｇ一次粒子より粒子径の大きい第２のＭｇ一次粒子を有し、それぞれの粒子の周囲にＭｇＢ2 が生成されていることを特徴とする。
【００２４】
なお、Ｍｇ粒子の表面に、Ｂあるいは、ＭｇとＢとで構成される化合物を成膜する工程を含む製造方法を用いることも有効である。
【００２５】
また、本発明の製造方法により作製した線材は、Ｍｇ粉とＢ粉とをそれぞれ単独で用い、拡散反応させて、ＭｇＢ2 を生成させる場合に比べて、体積収縮率が小さいため、熱処理後のＭｇＢ2 超電導線材のコア中における焼結密度を向上させることができ、高Ｊｃ化が可能となる。
【発明の効果】
【００２６】
本発明による超電導線材の製造方法は、実用的な超電導線材とするために必要な、長尺線材化，高Ｊｃ化を、同時に達成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
本発明者らは、超電導線材およびそのマグネットの研究開発を進め、高性能の超電導線材を作製するために必要不可欠な項目として、特に、以下の４項目が重要であることを明らかにした。すなわち、
（１）超電導体と熱的に反応しない金属管の材料の選定
（２）最終形状に加工したときの超電導体の充填密度の向上
（３）結晶粒同士の接合性の向上
（４）量子化された磁束線をトラップして、侵入した磁束線を動かないようにするピン    ニングセンターの導入
である。
【００２８】
以上の項目を同時に実現することで、高い特性を有する超電導線材が得られる。
【００２９】
しかし、Ｊｃは、物質固有の値ではなく、線材の構成や線材の製造方法にも大きく依存する。このため、従来の金属系超電導線材および酸化物系超電導線材に適用してきた製造方法では、ＭｇＢ2超電導線材のＪｃはあまり向上しないことが分かった。
【００３０】
したがって、超電導材料によってそれぞれ最適化を行う必要があり、ＭｇＢ2 超電導体についても独自の検討が必要になった。
【００３１】
そこで、本発明者らは、ＭｇＢ2 超電導線材の製造方法を鋭意検討した結果、本発明のような手段を見出した。この手段を適用することにより、線材形状がどのような場合であっても、高いＪｃを持ち、長尺線材化が容易なＭｇＢ2 超電導線材を製造することができる。
【００３２】
さらに、本実施形態をより詳細に図面を用いて説明する。但し、本発明は、以下に説明する実施例に限定されるものではない。
【実施例１】
【００３３】
図１に、本実施形態における超電導線材の製造方法の作製フロー図を示す。
【００３４】
粒径が１０μｍの第１のＭｇ一次粒子と、粒径が０.３μｍ のＢ一次粒子とを用いて、ＭｇとＢとの原子モル比が１：４となるように秤量した後、両者を遊星ボールミルで混合した。
【００３５】
混合の際の雰囲気は、Ａｒ中とし、時間は２時間とした。また、ポット及びボールの材質は、アルミナ製とした。
【００３６】
混合した後の粉末を走査型電子顕微鏡で観察すると、粒径が１０μｍの第１のＭｇ一次粒子の表面に、粒径が０.３μｍ のＢ一次粒子が、ほぼまんべんなく付着していることがわかった。
【００３７】
次に、得られた粉末を用いて、８００℃の温度で第一の熱処理を施した。
【００３８】
熱処理した後の粉末を走査型電子顕微鏡で観察すると、第１のＭｇ一次粒子の表面に
ＭｇＢ4 が生成していることがわかった。以下、これを第１のＭｇ一次粒子＋ＭｇＢ4 と略す。
【００３９】
第１のＭｇ一次粒子＋ＭｇＢ4 における各値は、線材の位置（断面）によって若干異なるが、第１のＭｇ一次粒子が３μｍ、ＭｇＢ4が３.５μｍであり、粒子径は概ね１０μｍであった。
【００４０】
なお、第１のＭｇ一次粒子と、前記第１のＭｇ一次粒子の表面に付着したＢ一次粒子との反応は、拡散反応である。
【００４１】
次に、第１のＭｇ一次粒子＋ＭｇＢ4 の粉末と、粒径が４５μｍの第２のＭｇ一次粒子とを、ＭｇとＢとの原子モル比が１：２となるように秤量した後、両者を遊星ボールミルで混合した。
【００４２】
混合の際の雰囲気は、Ａｒ中とし、時間は２時間とした。また、ポット及びボールの材質は、アルミナ製とした。
【００４３】
混合した後の粉末を走査型電子顕微鏡で観察すると、第２のＭｇ一次粒子の表面に、第１のＭｇ一次粒子＋ＭｇＢ4が、ほぼまんべんなく付着していることがわかった。
【００４４】
各粒径は、第２のＭｇ一次粒子が４５μｍ、第１のＭｇ一次粒子＋ＭｇＢ4 が１０μｍであった。
【００４５】
得られた粉末を、外周がＣｕで、内周がＮｂのＣｕ／Ｎｂ複合管に充填した。管の外径は１２mm、内径は７mm、長さは３００mmとした。
【００４６】
その後、伸線加工を施すことにより、線材の直径で１.０mmまで縮径した。
【００４７】
得られた線材を用いて、Ａｒ雰囲気において、６４０℃，１時間、第二の熱処理を施すことにより、超電導線材とした。
【００４８】
線材の横断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、第２のＭｇ一次粒子の表面にＭgＢ2が生成していることが確認できた。なお、未反応のＭｇが観察され、第１のＭｇ一次粒子及び第２のＭｇ一次粒子のいずれもが未反応Ｍｇとして確認された。
【００４９】
各粒子の粒子径は、場所によって若干異なるが、第２のＭｇ一次粒子が３３μｍ、
ＭｇＢ2 が１０μｍ、第１のＭｇ一次粒子が３μｍであった。こうした状態を模式的に示したものが、図３である。
【００５０】
なお、第２のＭｇ一次粒子と、ＭｇＢ4又はＭｇＢ7との反応は、拡散反応である。
【００５１】
次に、作製したＭｇＢ2超電導線材における断面コア部の焼結密度を評価した。ここで、焼結密度は以下のような方法により算出した。
【００５２】
具体例を以下に述べる。
【００５３】
一定重量（Ｍt(ｇ)）のＭｇＢ2超電導線材を切り分ける。次に、切り分けた超電導線材をアルコールに浸し、アルコール中での線材の重量（Ｗ(ｇ)）を計測し、超電導線材に働く浮力を算出する。
【００５４】
そして、アルコール密度（ρ＝０.７８９（ｇ／cm3）を用いて超電導線材の体積（Ｖt（cm3））を算出する。具体的には、浮力をＦtとすると、以下の（１）式，（２）式により、Ｖtが算出される。
【００５５】
Ｆt＝Ｍt−Ｗ                                                        …（１）
Ｖt＝Ｆt／ρ                                                        …（２）
続いて、超電導線材を硝酸に溶解し、その溶液をＩＣＰ（Inductive Coupled Plasma）発光分析することにより、ＣｕとＮｂとで構成される金属管のシース部を定量し、超電導線材の重量に占めるシース部の割合（Ｙ）が算出する。
【００５６】
そして、超電導線材の重量から、断面コア部の重量（Ｍf（ｇ））と、シース部の重量（Ｍs（ｇ））とが以下の（３）式，（４）式により、算出される。
【００５７】
Ｍs＝Ｍt×Ｙ                                                        …（３）
Ｍf＝Ｍt−Ｍs                                                       …（４）
次に、シース部の体積（Ｖs（cm3））が、既知の比重（たとえばシース部がＣｕの場合、８.８２（ｇ／cm3）、Ｎｂの場合、８.５７（ｇ／cm3））より算出され、シース部の体積から断面コア部の体積（Ｖf（cm3））が算出される。
【００５８】
そして、断面コア部の体積から断面コア部の密度ρfが算出される。具体的には、以下の（５）式〜（７）式によりρfが算出される。
【００５９】
Ｖs＝Ｍs／シース材質の比重                                          …（５）
Ｖf＝Ｖt−Ｖs                                                       …（６）
ρf＝Ｍf／Ｖf                                                       …（７）
一方、断面コア部がＭｇＢ2 よりなっている場合、その理論密度は２.６３ｇ／cm3という値が採用されている。この理論密度と断面コア部の密度ρとの比から、断面コア部の焼結密度を算出する。
【００６０】
具体的には、（８）式により、算出される。
【００６１】
焼結密度（％）＝（ρf／２.６３）×１００                            …（８）
本実施例で作製した超電導線材において、第二の熱処理の後における焼結密度を評価した結果、断面コア部の密度は２.３２ｇ／cm3であり、８８％の焼結密度であることがわかった。
【００６２】
次に、温度４.２Ｋ で、Ｊｃ測定を行った。ここでは、超電導線材に４〜７Ｔの磁場を印加した。
【００６３】
その結果を、図２に示す。温度４.２Ｋ，印加磁場４Ｔ中で、４１００Ａ／mm2、印加磁場６Ｔ中で、１０５０Ａ／mm2のＪｃが得られた。
【００６４】
〔比較例１〕
比較例として、以下に述べる工程により、実施例１に対する比較例としての超電導線材を作製した。
【００６５】
粒径が１０μｍの第１のＭｇ一次粒子と粒径が０.３μｍ のＢ一次粒子を用いて、ＭｇとＢとの原子モル比が１：２となるように秤量した後、両者を遊星ボールミルで混合した。混合の際の雰囲気は、Ａｒ中とし、時間は２時間とした。また、ポット及びボールの材質はアルミナ製とした。
【００６６】
混合した後の粉末を、走査型電子顕微鏡で観察すると、第１のＭｇ一次粒子の表面にＢ一次粒子がまんべんなく付着していることがわかった。
【００６７】
得られた粉末を外周がＣｕで、内周がＮｂのＣｕ／Ｎｂ複合管に充填した。管の外径は１２mm、内径は７mm、長さは１５０mmとした。
【００６８】
その後、伸線加工を施すことにより、線材の直径で１.０mmまで縮径した。
【００６９】
得られた線材を、Ａｒ雰囲気において、６４０℃，１時間で熱処理することにより、超電導線材とした。
【００７０】
線材の横断面を走査型電子顕微鏡で観察した結果、第１のＭｇ一次粒子の表面に拡散反応によって生成したＭｇＢ2が存在していることが確認できた。
【００７１】
本比較例で作製した超電導線材において、６４０℃，１時間の熱処理後における焼結密度を評価した結果、断面コア部の密度は、１.８８ｇ／cm3であり、７１％の焼結密度であることがわかった。
【００７２】
次に、温度４.２Ｋ で、Ｊｃ測定を行った。ここでは、超電導線材に４〜７Ｔの磁場を印加した。
【００７３】
その結果を、図２に示す。
【００７４】
Ｊｃは、実施例１で作製した超電導線材に比べて、低い値に溜まった。これは、焼結密度の減少分が空隙となり、電流パスを遮断したためと推察される。
【実施例２】
【００７５】
実施例１における第一の熱処理温度を６００℃〜１３００℃に１００℃刻みで変化させた以外は、実施例１と同様の製造方法を用いて、ＭｇＢ2 超電導線材を作製した。
【００７６】
表１に第一の熱処理温度と第一の熱処理の後に、走査型顕微鏡で観察された結晶相を示す。
【００７７】
また、最終熱処理後の超電導線材の断面コア部の焼結密度、及び４.２Ｋ ，４Ｔ中でのＪｃも併せて示す。
【００７８】
【表１】
2008140556.tif 000003
【００７９】
６００℃及び７００℃での熱処理では、ＭｇとＢ以外にＭｇＢ2 相が観察されたが、
８００℃〜１０００℃での熱処理では、ＭｇＢ4 相が生成していることがわかった。また、１１００℃及び１２００℃での熱処理では、ＭｇＢ7 が生成していた。しかし、1300℃まで温度を上げると同定できない相が大部分であり、超電導特性を示さなくなることがわかった。
【００８０】
一方、８００℃〜１２００℃で熱処理することにより、超電導線材の断面コア部の焼結密度は、ＭｇＢ2 理論密度の８５％以上が得られ、これを反映してＪｃも高くなることが明らかになった。
【００８１】
このことから、第一の熱処理温度は８００℃〜１２００℃の範囲にすることが効果的であることがわかった。
【実施例３】
【００８２】
実施例１における第二の熱処理温度を５００℃〜８５０℃に５０℃刻みで変化させた以外は、実施例１と同様の製造方法を用いて、ＭｇＢ2 超電導線材を作製した。
【００８３】
表２に第二の熱処理温度と第二の熱処理の後に、走査型顕微鏡で観察された結晶相を示す。
【００８４】
また。４.２Ｋ，４Ｔ中でのＪｃも併せて示す。
【００８５】
【表２】
2008140556.tif 000004
【００８６】
５００℃では、ＭｇＢ2 が生成しないため、Ｊｃはゼロであった。５５０℃まで温度を上げると、ＭｇＢ2 が生成し始めるが、温度としては不十分なため、ＭｇＢ2 とＭｇＢ4 とが混ざった状態になっていた。
【００８７】
また、８００℃以上の温度では、一旦生成したＭｇＢ2 がＭｇＢ4 に変化するため、
Ｊｃが低下した。そして、５５０℃，８００℃，８５０℃での熱処理では、４.２Ｋ ，４Ｔ中で、Ｊｃは２００〜７２０Ａ／mm2に溜まった。
【００８８】
熱処理温度を６００℃〜７５０℃にすると、ＭｇＢ2が生成し、４.２Ｋ，４Ｔ中で、
３９００Ａ／mm2 を超えるＪｃが得られた。このことから、第二の熱処理は６００℃〜
７５０℃の範囲内にすることが効果的であることがわかった。
【００８９】
本実施形態においては、パイプ状の金属管に、粉末を充填して塑性加工を施すＰＩＴ法を用いて超電導線材を作製したが、粉末を成形した圧粉成形体をパイプ状の金属管に充填し、塑性加工を施すロッド・イン・チューブ法等を採用しても構わない。超電導体と金属管とが熱的に反応し、Ｊｃが低下するおそれがあるので、超電導体と直接接する、金属管としての金属シース材には、超電導体と反応しない材料を選択することが好ましい。
【００９０】
超電導線材を縮径するために行う伸線加工には、ドローベンチ，静水圧押出，スエージャー，カセットローラーダイスあるいは溝ロールを用いることができ、１パス当たりの断面減少率が８％〜１２％程度の伸線加工を繰り返し行う。
【００９１】
また、曲げ特性の改善や超電導コア部の高密度化を行うために、必要に応じて多芯化を行う。多芯化に際しては、一般に、丸断面形状あるいは六角断面形状に伸線加工した線材を多芯用の金属パイプの中に組み込み、１パス当たりの断面減少率を５％〜３０％程度として所定の線径まで伸線する方法が採られる。
【００９２】
また、これらの方法以外にも、たとえば、溶射法，ドクターブレード法，ディップコート法，スプレーパイロシス法あるいはジェリーロール法等により作製した超電導線材を用いても、同等の超電導特性を得ることが可能である。
【００９３】
作製した超電導線材は、目的に応じて２本以上複合させてスパイラル状に巻くことや、リード線状やケーブル線状に成形して利用することもできる。
【００９４】
また、本実施形態は、臨界温度以下の環境において、超電導特性を発現する超電導体を用いることによって、高いＪｃが得られる。
【００９５】
そして、液体ヘリウムによる冷却はもちろんのこと、液体水素，冷凍機伝導冷却等による冷却によっても機器の運転が可能となり、かつ磁場中においても高いＪｃが得られる。
【００９６】
具体的には、電流リード，送電ケーブル，大型マグネット，核磁気共鳴分析装置，医療用磁気共鳴診断装置，超電導電力貯蔵装置，磁気分離装置，磁場中単結晶引き上げ装置，冷凍機冷却超電導マグネット装置，超電導エネルギー貯蔵，超電導発電機，核融合炉用マグネット等の機器（超電導機器）に適用されるものである。
【産業上の利用可能性】
【００９７】
本発明は、ＭｇＢ2超電導線材を利用する超電導機器に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００９８】
【図１】本実施形態における超電導線材の製造方法を示すフロー図。
【図２】実施例１と比較例１にて製造した超電導線材の印加磁場に関する臨界電流密度を示す図。
【図３】本実施形態における超電導線材の断面模式図。
【符号の説明】
【００９９】
１  Ｍｇ（二次）
２  Ｍｇ（一次）
３  ＭｇＢ2
【図１】
2008140556.tif 000005
【図２】
2008140556.tif 000006
【図３】
2008140556.tif 000007