(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部拡散法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体であって、ＣｕまたはＣｕ基合金中に、１本または複数本のＮｂまたはＮｂ基合金芯と、１本または複数本のＳｎまたはＳｎ基合金芯が、相互に接触しないように配置された超電導マトリクス部と、その外周に安定化銅層を有する超電導線材製造用前駆体において、前記超電導マトリクス部内の任意の箇所に、Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の金属若しくは合金、またはＴｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含むＮｂ基合金からなるシート状層を配置したものであり、且つ前記シート状層は、前駆体に配置される前に焼鈍されたものであることを特徴とするＮｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体。
【請求項２】
前記シート状層は、前記ＮｂまたはＮｂ基合金芯と相互に接触しないように配置されたものである請求項１に記載の超電導線材製造用前駆体。
【請求項３】
前記超電導マトリクス部と安定化銅層の間に拡散障壁層を配置したものである請求項１または２に記載の超電導線材製造用前駆体。
【請求項４】
請求項１〜３にいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体が、ＣｕまたはＣｕ基合金中に複数本配置されたものである超電導線材製造用前駆体。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の超電導線材製造用前駆体を、熱処理することによってＮｂ３Ｓｎ系超電導相を形成することを特徴とするＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材を内部拡散法によって製造する方法、およびこうしたＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造するための前駆体（超電導線材製造用前駆体）に関するものであり、殊に高磁場発生用超電導マグネットの素材として有用なＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する為の技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
超電導線材が実用化されている分野のうち、高分解能核磁気共鳴（ＮＭＲ）分析装置に用いられる超電導マグネットについては発生磁場が高いほど分解能が高まることから、超電導マグネットは近年ますます高磁場化の傾向にある。
【０００３】
高磁場発生用超電導マグネットに使用される超電導線材としては、Ｎｂ３Ｓｎ線材が実用化されており、このＮｂ３Ｓｎ超電導線材の製造には主にブロンズ法が採用されている。このブロンズ法は、Ｃｕ−Ｓｎ基合金（ブロンズ）マトリクス中に複数のＮｂ基芯材を埋設し、伸線加工することによって上記Ｎｂ基芯材を細径化してフィラメントとし、このＮｂ基芯のフィラメントとブロンズ複合材を複数束ねて線材群となし、安定化の為の銅（安定化銅）を配置した後伸線加工する。上記線材群を６００℃以上８００℃以下程度で熱処理（拡散熱処理）することにより、Ｎｂ基フィラメントとマトリクスの界面にＮｂ３Ｓｎ化合物層を生成する方法である。しかしながら、この方法ではブロンズ中に固溶できるＳｎ濃度には限界があり（１５．８質量％以下）、生成されるＮｂ３Ｓｎ化合物層の厚さが薄く、また結晶性が劣化してしまい、高磁場特性が良くないという欠点がある。
【０００４】
Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する方法としては、上記ブロンズ法の他に、チューブ法や内部拡散法等が知られている。これらの方法では、ブロンズ法のような固溶限によるＳｎ濃度に限界がないのでＳｎ濃度をできるだけ高く設定でき、良質なＮｂ３Ｓｎ層が生成可能であるため、高磁場特性が優れた超電導線材が得られることが示されている。
【０００５】
このうち内部拡散法では、図１（Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体の模式図）に示すように、ＣｕまたはＣｕ基合金（以下、「Ｃｕ母材」と呼ぶことがある）４の中央部に、ＳｎまたはＳｎ基合金からなる芯（以下、「Ｓｎ基金属芯」と呼ぶことがある）３を埋設すると共に、Ｓｎ基金属芯３の周囲のＣｕ母材４中に複数のＮｂまたはＮｂ基合金芯（以下、「Ｎｂ基金属芯」と呼ぶことがある）２を配置して前駆体（超電導線材製造用前駆体）とし、これを伸線加工した後、熱処理（拡散熱処理）によってＳｎ基金属芯３中のＳｎを拡散させ、Ｎｂ基金属芯２と反応させることによってＮｂ３Ｓｎを生成させる方法である（例えば、特許文献１）。
【０００６】
また上記のような前駆体１においては、図２に示すように、前記Ｎｂ基金属芯２とＳｎ基金属芯３が配置された部分（以下、「超電導マトリクス部」と呼ぶことがある）とその外部の安定化銅層４ａの間に拡散障壁層６を配置した構成のものも知られている。この拡散障壁層６は、例えばＮｂ層またはＴａ層、或いはＮｂ層とＴａ層の２層からなり、拡散熱処理の際に超電導マトリクス部内のＳｎ（Ｓｎ基金属芯３）が外部に拡散してしまうことを防止し、超電導マトリスク部内でのＳｎの純度を高める作用を発揮するものである。
【０００７】
上記のような、超電導線材製造用前駆体を製造するには、下記の手順で行われる。まず、Ｎｂ基金属芯（Ｎｂ基金属フィラメント）をＣｕマトリスク管に挿入し、押出し、伸線等によって縮径加工して複合体とし、これを適当な長さに裁断する。そして、Ｃｕ製外筒を有し、拡散障壁層を設け或いは設けないビレット内に前記複合体を充填し、その中央部にＣｕマトリクス（Ｃｕ製中実ビレット）を配置して押出し加工した後、中央部のＣｕマトリクスを機械的に穿孔してパイプ状複合体を構成する。或いは、他の方法として、Ｃｕ外筒とＣｕ内筒で構成され、拡散障壁層６を有しまたは有さない中空ビレット内（外筒と内筒の間）に前記複合体を複数本充填してパイプ押出ししてパイプ状複合体を構成する。
【０００８】
そして、これらの方法に作製されたパイプ状複合体の中央空隙部内に、Ｓｎ基金属芯３を挿入して縮径加工して図１、２に示したような前駆体が製造される。
【０００９】
尚、図１、２に示した前駆体では、Ｓｎ金属芯３が１本、Ｎｂ基金属芯２が複数本のものを示したけれども、Ｓｎ基金属芯３が複数本で構成することも可能である。以下では、これらのものも含めて、「モノエレメント前駆体」と呼ぶ。
【００１０】
上記のようにして構成された各前駆体（モノエレメント前駆体）は、拡散障壁層６を有するか或いは有さないＣｕマトリクス内部に複数本束ねて充填され、更に縮径加工されて多芯型の超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）とされる。
【００１１】
図３、４は、マルチエレメント前駆体の構成例を示したものであり、このうち図３は前記図１に示した前駆体１（モノエレメント前駆体）を、拡散障壁層６ａを有するＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設してマルチエレメント前駆体１１としたものであり、図４は前記第２図に示した前駆体（モノエレメント前駆体）を、拡散障壁層を有さないＣｕマトリクス５内に複数本束ねて埋設してマルチエレメント前駆体１１ａとしたものである。
【００１２】
上記のような前駆体を用いて内部拡散法で超電導線材を製造するに当って、Ｎｂ３Ｓｎ相内に、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素を含有させることも提案されている。こうした元素をＮｂ３Ｓｎ相内に含有させることによって、これらの元素を含有しないＮｂ３Ｓｎ超電導線材と比べて、高磁場での超電導特性が向上するといわれている。Ｎｂ３Ｓｎ相内に上記の元素を含有させる手段として、例えば特許文献２には、Ｓｎ金属芯に３０原子％以下、またはＮｂ金属芯に５原子％以下のＴｉを含有させることで、１５Ｔ（テスラ）以上の高外部磁場中での臨界電流密度Ｊｃが向上できることが示されている。
【００１３】
また、特許文献３には、Ｓｎ芯の代わりに、Ｓｎ−Ｔｉ系化合物を含むＳｎ基合金芯を使用すると共に、Ｓｎ−Ｔｉ系化合物の大きさを最大３０μｍ以下、平均粒径が２０〜１５μｍの範囲とする溶解・鋳造方法が提案されている。
【００１４】
更に、特許文献４には、最大粒子径が１０μｍ以下の微細なＴｉ粉末およびＳｎを配合したＳｎ−Ｔｉ線状体をＳｎ金属芯として用いる方法が提案されている。
【特許文献１】特開昭４９−１１４３８９号公報  特許請求の範囲等
【特許文献２】特公平１−８６９８号公報  特許請求の範囲等
【特許文献３】特開２００２−３１７２３２号公報  特許請求の範囲等
【特許文献４】特開２００３−３３１６６９号公報  特許請求の範囲等
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素をＮｂ３Ｓｎ相内に含有させる方法のうち、Ｎｂ芯にこれらの元素を含有させる方法（前記特許載文献２）では、Ｎｂ芯に比べて、これらの元素を含むＮｂ基合金芯の加工性が悪くなるので、縮径加工の際に不均一に変形したり、断線が発生する原因となるという問題がある。
【００１６】
一方、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素をＳｎ芯に添加する方法では（前記特許文献３、４）、Ｎｂ芯に添加する場合に比べて真空または不活性雰囲気での溶解・鋳造という大掛かりな設備を必要としたり、１０μｍ以下のＴｉ微細粉末を取り扱う必要があり、取り扱いの安全性やコスト面で問題があった。また、その製造工程で十分に冷却できずに、粒径の大きなＴｉまたはＳｎ−Ｔｉ系化合物が残存してしまい、断線の原因となることもある。
【００１７】
本発明はこうした状況の下でなされたものであって、その目的は、縮径加工の際に不均一変形や断線を発生させることなく、また大掛かりな設備を必要とせず、更に取り扱いの安全性やコスト面での問題も生じることなく、Ｎｂ３Ｓｎ相内にＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素を効果的に含有できるＮｂ３Ｓｎ超電導線材製造用前駆体の構成、およびこうした前駆体を用いたＮｂ３Ｓｎ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】
【００１８】
上記目的を達成することのできた本発明の超電導線材製造用前駆体とは、内部拡散法によってＮｂ３Ｓｎ超電導線材を製造する際に用いる超電導線材製造用前駆体であって、ＣｕまたはＣｕ基合金中に、１本または複数本のＮｂまたはＮｂ基合金芯と、１本または複数本のＳｎまたはＳｎ基合金芯が、相互に接触しないように配置された超電導マトリスク部と、その外周に安定化銅層を有する超電導線材製造用前駆体において、前記超電導マトリクス部内には、Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の金属若しくは合金、またはＴｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含むＮｂ基合金からなるシート状層が配置されたものである点に要旨を有するものである。
【００１９】
本発明の超電導線材製造用前駆体において、前記シート状層は、（１）前記ＮｂまたはＮｂ基合金芯と相互に接触しないように配置されたものや、（２）焼鈍されたものであることが好ましい。また前記超電導マトリクス部と安定化銅の間に拡散障壁層を配置した構成のものも採用できる。また上記のような超電導線材製造用前駆体を、ＣｕまたはＣｕ基合金中に複数本配置することによって多芯の超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）を構成することができる。
【００２０】
また、上記のような単芯または多芯の超電導線材製造用前駆体を、熱処理することによって希望する特性を発揮する超電導線材を製造することができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の金属若しくは合金、またはＴｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含むＮｂ基合金からなるシート状層として配置するようにしたので、従来技術におけるような問題を発生させることなく、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素をＮｂ３Ｓｎ相内に効果的に含有させることができる。こうした超電導線材製造用前駆体では、Ｓｎ芯にＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆ等を添加する場合に比べて、真空または不活性雰囲気での溶解・鋳造という大掛かりな設備を必要としないこと、および１０μｍ以下金属の微細粉末を取り扱う必要がないので、取り扱い時の作業安全性を確保でき、加えて低コスト化が実現でき、その結果として高い臨界電流密度を発揮するＮｂ３Ｓｎ超電導線材が効率よく製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明者らは、上記目的を達成するために様々な角度から検討した。その結果、上記元素の添加形態として、Ｓｎ基金属芯やＮｂ基金属芯に含有させるのではなく、Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の金属若しくは合金、またはＴｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含むＮｂ基合金からなるシート状層をＣｕマトリスク内に別途配置してやれば、上記目的が見事に達成されることを見出し、本発明を完成した。
【００２３】
本発明で前駆体内に配置されるシート状層の形状は、筒状、帯状、板状、ホイル状のいずれでも良いが、こうしたシート状層をＣｕマトリクス内に配置することによって、Ｎｂ３Ｓｎ相内へこれらの元素の拡散を効果的に進行させ、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材の特性を更に向上することができる。以下、本発明の前駆体の構成を図面によって説明する。
【００２４】
図５は、本発明の超電導線材製造用前駆体の構成の一例を模式的に示した断面図である。この構成では、前記図２の前駆体１（モノエレメント前駆体）の構成に対して、Ｓｎ基金属芯３の外周部に、例えばＮｂ−Ｔｉ合金からなるシート状層１０を円筒状に形成したものである（前駆体１ａ）。図５の他の部分の構成は、前記図２示した構成と同じであり、対応する部分には同一の参照符号を付してある。
【００２５】
こうした構成を採用すれば、熱処理時（拡散熱処理時）にＳｎ基金属芯３内のＳｎが拡散してＮｂ−Ｔｉ合金からなるシート状層１０と反応することになるが、残ったＳｎが他のＮｂ基金属芯２を十分に反応させることができる程度のシート状層１０の厚みを薄くしておくことで（例えば、熱処理直前の段階で１〜５０μｍ程度）、Ｓｎはシート状層の外部に拡散することができる。その際、Ｔｉ元素も同時にＮｂ基金属芯２に拡散することで、Ｎｂ３Ｓｎ相中へのＴｉ元素の拡散も可能となる。尚、図５に示したシート状層１０の構成では、Ｎｂ−Ｔｉ金属層を一層形成した形状を示した構成を示したけれども、シート状層の素材は各元素単独でもよく、また異なる元素の二層膜構造としても良いことは勿論である。またＳｎ基金属芯３とシート状層１０は、必ずしも接触している状態とする必要はなく、両者の間にＣｕを介在させることによって、Ｓｎ基金属芯３とシート状層１０とが接触しない状態とする構成も採用できる。
【００２６】
図６は、本発明の超電導線材製造用前駆体（前駆体１ｂ）の構成の他の例を模式的に示した断面図である。この構成では、前記図５の構成において、Ｓｎ基金属芯３の外周部にシート状層１０を設ける代わりに、例えばＮｂ−Ｔｉ合金からなるシート状層１０ａを拡散障壁層６の内周部全面に形成したものである。こうした構成を採用しても、図５に示した構成を同様に、熱処理時にＴｉ元素がＮｂ基金属芯２に拡散することで、Ｎｂ３Ｓｎ相へのＴｉ元素の拡散が可能となる。
【００２７】
図６では、シート状層１０ａを拡散障壁層６の内周部全面に形成し構成を示したけれども、必ずしも全面に設ける必要はなく、シート状層１０ａの形状（断面形状）を円弧状として分割された構成をしても良いことは勿論である。また、シート状層１０ａは拡散障壁層６と必ずしも接触している状態とする必要はなく、両者の間にＣｕを介在させることによって、シート状層１０ａと拡散障壁層６とが接触しない状態とする構成も採用できる。
【００２８】
図７は、本発明の超電導線材製造用前駆体（前駆体１ｃ）の構成の更に他の例を模式的に示した断面図である。この構成では、マトリクス部に配置されたＮｂ基合金芯２の界面に、例えばＮｂ−Ｔｉ合金からなるシート状層１０ｂ（フィン状）を、半径方向に伸びるように間隔をあけて配置したものである。こうした構成を採用しても、前記図５、６に示した構成と同様に、熱処理時にＴｉ元素がＮｂ基金属芯２に拡散することで、Ｎｂ３Ｓｎ相へのＴｉ元素の拡散が可能となる。
【００２９】
上記図５〜７に示した構成は、本発明の前駆体の構成を例示したものであって、これらの構成に限定されるものではない。要するに、超電導マトリクス部の任意箇所に、Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の金属若しくは合金、またはＴｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる択１種以上の元素を含むＮｂ基合金からなるシート状層を配置すれば、本発明の効果が発揮されるのである。また、図５〜７の構成では、拡散障壁層６が配置された構成を示したけれども、拡散障壁層６を設けない単芯線に対して（例えば、前記図１）、上記のようなシート状層１０、１０ａ、１０ｂを形成したものであっても本発明の効果が達成される。また前記図５〜７では、基本となるモノエレメント前駆体の構成はＳｎ基金属芯３が１本で、その周囲に複数のＮｂ基金属芯２を配置したものを用いる場合を示したが、前駆体の基本形態はこうしたものに限らず、Ｓｎ基金属芯３を複数本配置したものとすることも勿論可能である。
【００３０】
前記図５〜７に示した構成では、モノエレメント前駆体の場合を示したが、いずれかに記載した構成の前駆体を、ＣｕまたはＣｕ基合金中に複数配置することによってマルチエレメント前駆体を構成することができる。図８は、こうしたマルチエレメント前駆体の構成例を模式的に示した断面図であり、この構成では前記図７に示したモノエレメント前駆体１ｃの複数本をＣｕマトリクス５内に配置することによって、マルチエレメント前駆体１１ｂを構成したものである。
【００３１】
こうしたマルチエレメント前駆体を構成するに際しては、拡散障壁層６を形成しないモノエレメント前駆体（基本構成が図１に示したモノエレメント前駆体）を用いて多芯型にする場合には、複数のモノエレメント前駆体を束ねた周囲に拡散障壁層６ａを形成する構成を採用できる（前記図３参照）。
【００３２】
本発明の超電導線材製造用前駆体では、超電導マトリクス部の任意の箇所に、Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の金属若しくは合金、またはこれらの元素を含むＮｂ基合金からなるシート状層１０，１０ａ，１０ｂを形成することによって、良好な加工性を維持したまま上記元素のＮｂ３Ｓｎ相内への拡散を可能とするものであるが、このシート状層１０，１０ａ，１０ｂの厚さは熱処理前の状態で１〜５０μｍ程度が好ましい。この厚さが、１μｍ未満となると、断線の原因となりやすく、５０μｍよりも厚くなると元素が拡散しきれず、だ肉となりＪｃ特性が下がることとなる。但し、このシート状層は前駆体に配置する前に焼鈍することが好ましく（例えば、９６０〜１２００℃程度）、こうした処理を施すことによって加工性を更に高めることができる。
【００３３】
シート状層１０，１０ａ，１０ｂとして用いることのあるＮｂ基合金（Ｔｉ，ＺｒおよびＨｆよりなる群から選ばれる１種以上の元素を含むＮｂ基合金）としては、上記元素の含有量が０．ｌ〜６０質量％程度であることが好ましい。この含有量が少なくなりすぎると、これらの元素をＮｂ３Ｓｎ相内に拡散させてその含有量を確保することが困難になり、余り多くなり過ぎると超電導特性に悪影響が出ることになる。この含有量のより好ましい下限は５質量％程度であり、好ましい上限は５０質量％程度である。
【００３４】
また、シート状層１０，１０ａ，１０ｂの面積率も適切に調整することが好まししく、前駆体のマトリクス部（拡散障壁層６，６ａを形成する場合には、その内側の断面積）に対して０．５〜２０％程度の面積率であることが好ましい。この面積率が０．５％よりも少なくなると、特性向上に寄与せず、２０％よりも多くなると特性が却って劣化する。この面積率のより好ましい下限は１％程度であり、より好ましい上限は５％程度である。
【００３５】
本発明の前駆体は、基本的な構成として、ＣｕまたはＣｕ基合金中に、Ｎｂ基金属芯（ＮｂまたはＮｂ基合金芯）およびＳｎ基金属芯（ＳｎまたはＳｎ基合金芯）を配置するものである。こうした構成で用いるＣｕ合金としては、ＣｕにＮｂ，Ｎｉ等の元素を含有したものを用いることができる。またＮｂ基金属芯やＳｂｎ基金属芯として用いる素材としては、Ｔｉ，Ｔａ，Ｚｒ，Ｈｆ等の元素を、加工性を阻害しない程度含有させたものを使用することができる。
【００３６】
本発明方法においては、上記のような前駆体を構成し、これに対して焼鈍と伸線加工を行い、その後拡散熱処理（通常６５０℃以上７５０℃未満程度）することによって、良好な特性を発揮する超電導線材を得ることができる。
【００３７】
以下、実施例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はもとより下記実施例によって制限を受けるものではなく、前・後記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加えて実施することも勿論可能であり、それらはいずれも本発明の技術的範囲に包含される。
【実施例】
【００３８】
実施例１
外径：６８ｍｍ、内径：５５ｍｍのＣｕ製パイプ内に、外径：５４ｍｍのＮｂ基金属芯を挿入した後、縮径加工して六角断面形状のＣｕ／Ｎｂ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製し、これを４００ｍｍの長さに裁断した。
【００３９】
一方、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製内筒（外径：６８ｍｍ、内径：６０ｍｍ）からなるＣｕ中空ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を配置した後、前記Ｃｕ製内筒の周りに、Ｎｂ−５０質量％Ｔｉ合金シート（厚さ：０．２ｍｍ）を巻き付け、全厚さが２ｍｍとなるようにシート状層を形成した。
【００４０】
上記Ｃｕ中空ビレットのＣｕ製内筒内に、先に準備したＣｕ／Ｎｂ複合線：３３６本を束ねて挿入した後、蓋をして真空引きと溶接を行った。
【００４１】
このビレットをパイプ押出し加工した後、Ｓｎ金属芯を挿入して更に伸線し、複合線材（モノエレメント前駆体）を作製した。
【００４２】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、伸線によって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図５参照）。このときの、伸線加工中の断線は見られなかった。
【００４３】
得られたマルチエレメント前駆体を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１２２０Ａ／ｍｍ２の高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られていた。
【００４４】
実施例２
実施例１と同様にして、Ｃｕ／Ｎｂ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した後、４００ｍｍの長さに裁断した。
【００４５】
一方、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製マトリクス棒（外径：６８ｍｍ）からなるＣｕ中実ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を配置した後、その内壁のＮｂ−５０質量％合金シート（厚さ：０．２ｍｍ）を貼り付け、全体の厚みを２ｍｍとした。更にその内部に先に準備したＣｕ／Ｎｂ複合線：３３６本を束ねて挿入した後、Ｃｕ製マトリクス棒を中央に配置し、蓋をして真空引きと溶接を行った。
【００４６】
このビレットを押出し加工し、中心のＣｕマトリクス領域を穿孔（直径：２０ｍｍ）し、その穿孔部分に直径：２０ｍｍのＳｎ芯を挿入して更に伸線し、複合線材を作製した。
【００４７】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、伸線によって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図６参照）。このときの、伸線加工中の断線は見られなかった。
【００４８】
得られたマルチエレメント前駆体を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１２０４Ａ／ｍｍ２の高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られていた。
【００４９】
実施例３
実施例１と同様にして、Ｃｕ／Ｎｂ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した後、４００ｍｍの長さに裁断した。
【００５０】
一方、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製マトリクス棒（外径：６８ｍｍ）からなるＣｕ中実ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内側に、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：５ｍｍ）を配置した後、Ｎｂ−５０質量％Ｔｉ合金シート（厚さ：２ｍｍ）をフィン状態に６枚と、中央にＣｕ製マトリクス棒を配置し、得られた空隙に、先に準備したＣｕ／Ｎｂ複合線：３３６本を束ねて挿入した後、蓋をして真空引きと溶接を行った。
【００５１】
このビレットを押出し加工し、中心のＣｕマトリクス領域を穿孔（直径：２０ｍｍ）し、その穿孔部分に直径：２０ｍｍのＳｎ芯を挿入して更に伸線し、複合線材を作製した。
【００５２】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、伸線によって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図７参照）。このときの、伸線加工中の断線は見られなかった。
【００５３】
得られたマルチエレメント前駆体を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１２４０Ａ／ｍｍ２の高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られていた。
【００５４】
実施例４
実施例１と同様にして、Ｃｕ／Ｎｂ複合線（直径：六角対辺：４．３ｍｍ）を作製した後、４００ｍｍの長さに裁断した。
【００５５】
一方、Ｃｕ製外筒（外径：１４３ｍｍ、内径：１２７ｍｍ）およびＣｕ製マトリクス棒（外径：６８ｍｍ）からなるＣｕ中実ビレットの前記Ｃｕ製外筒の内側に、Ｎｂ−５０質量％Ｔｉ合金シート（厚さ：０．２ｍｍ）をフィン状態に６枚と、中央にＣｕ製マトリクス棒を配置し、得られた空隙に、先に準備したＣｕ／Ｎｂ複合線：３３６本を束ねて挿入した後、蓋をして真空引きと溶接を行った。
【００５６】
このビレットを押出し加工し、中心のＣｕマトリクス領域を穿孔（直径：２０ｍｍ）し、その穿孔部分に直径：２０ｍｍのＳｎ芯を挿入して更に伸線し、複合線材を作製した。
【００５７】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねたものを、Ｎｂからなる拡散障壁層（厚さ：２ｍｍ）を内部に配置したＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、伸線によって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（マルチエレメント前駆体）とした（前記図８参照）。このときの、伸線加工中の断線は見られなかった。
【００５８】
得られたマルチエレメント前駆体を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１２１３Ａ／ｍｍ２の高い臨界電流密度（Ｊｃ）が得られていた。
【００５９】
比較例１
外径：６８ｍｍ、内径：５５ｍｍのＣｕパイプ内に、外径：５４ｍｍのＮｂ基合金芯（Ｎｂ−１質量％Ｔｉ合金芯）を挿入した後、押出し、伸線によって縮径加工し、Ｃｕ／Ｎｂ基合金複合線（六角対辺：９．３ｍｍ）を作製し、これを４００ｍｍの長さに裁断した。
【００６０】
一方、Ｃｕ中実ビレットのＣｕ製外筒の内側に、Ｎｂ基金属で拡散障壁層を配置した後、中央部にＣｕマトリクスを配置し、得られた空隙に先に準備したＣｕ／Ｎｂ基合金複合線：３３６本を束ねて挿入して多芯線とした後、蓋をして真空引きと溶接を行った。
【００６１】
このビレットを押出し加工した後、中央のＣｕマトリクス領域を穿孔して直径：２０ｍｍの孔を開けた後、Ｓｎ金属芯を挿入して更に伸線し、Ｃｕ／Ｎｂ／Ｓｎ複合線材を作製した。
【００６２】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、伸線によって縮径加工して外径：１ｍｍの複合線材（超電導線材製造用前駆体線材）とした。このとき、伸線加工中に合計６回の断線が見られた。断線が発生した線材の断面をＳＥＭ観察したところ、Ｎｂ−１質量％Ｔｉ合金芯が一部不均一に変形していることが確認できた。
【００６３】
得られた前駆体線材を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１０９５Ａ／ｍｍ２の臨界電流密度（Ｊｃ）しか得られていなかった。
【００６４】
比較例２
アルゴンガス雰囲気中で高周波加熱炉を使用し、Ｓｎを１３００℃で溶解した後、目標２質量％となるようにスポンジＴｉを添加して攪拌し、銅鋳型に鋳込み、Ｓｎ−２質量％Ｔｉ合金インゴットを作製した。
【００６５】
得られたＳｎ基−２質量％Ｔｉ合金インゴットを機械加工して押出しビレット形状にした後、直径：１９．８ｍｍとなるように押出し加工して棒材とした。
【００６６】
外径：６８ｍｍ、内径：５５ｍｍのＣｕパイプ内に、外径：５４ｍｍのＮｂ芯を挿入した後、伸線によって縮径加工し、Ｃｕ／Ｎｂ複合線（六角対辺：４．３ｍｍ）を作製し、これを４００ｍｍの長さに裁断した。
【００６７】
一方、Ｃｕ中実ビレットのＣｕ製外筒の内側に、Ｎｂ金属で拡散障壁層を配置した後、中央部にＣｕマトリクスを配置し、得られた空隙に先に準備したＣｕ／Ｎｂ複合線：３３６本を束ねて挿入して多芯線とした後、蓋をして真空引きと溶接を行った。
【００６８】
このビレットを押出し加工した後、中央のＣｕマトリクス領域を穿孔して直径：２０ｍｍの孔を開けた後、Ｓｎ基金属芯を挿入して更に伸線し、Ｃｕ／Ｎｂ／Ｓｎ−Ｔｉ複合線材を作製した。
【００６９】
次いで、この複合線材を裁断した後、更に１９本束ねてＣｕ製パイプ（外径：２１ｍｍ、内径：１８ｍｍ）に挿入した後、伸線によって縮径加工して外径：１．０ｍｍの複合線材（超電導線材製造用前駆体線材）とした。このとき、伸線加工中に合計２回の断線が見られた。断線が発生した線材の断面をＳＥＭ観察したところ、３５μｍ程度の粒径のＳｎ−Ｔｉ系介在物が残留して、断線の原因となっていることが確認できた。
【００７０】
得られた前駆体線材を、６７０℃で２００時間熱処理（拡散熱処理）を施して、Ｎｂ３Ｓｎ超電導線材とした。得られたＮｂ３Ｓｎ超電導線材について、外部磁場１２Ｔ（テスラ）を印加した状態で臨界電流（Ｉｃ）を測定し、線材断面の非銅部の面積でＩｃを除して臨界電流密度（Ｊｃ）の評価を行った。その結果、温度４．２Ｋでの臨界電流密度（Ｊｃ）は、１１０４Ａ／ｍｍ２の臨界電流密度（Ｊｃ）しか得られていなかった。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図２】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図３】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図４】内部拡散法に適用される超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図５】本発明の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【図６】本発明の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図７】本発明の超電導線材製造用前駆体（モノエレメント前駆体）の更に他の構成例を模式的に示した断面図である。
【図８】本発明の超電導線材製造用前駆体（マルチエレメント前駆体）の構成例を模式的に示した断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１  モノエレメント前駆体
２  Ｎｂ基金属芯
３  Ｓｎ基金属芯
４  Ｃｕ基合金（Ｃｕ母材）
４ａ  安定化銅層
５  Ｃｕマトリクス
６  拡散障壁層
１０，１０ａ，１０ｂ  シート状層
１１，１１ａ，１１ｂ  マルチエレメント前駆体
【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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【図７】
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【図８】
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