(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材のための半完成線材（１）であって、
−Ｃｕ安定化クラッディング管（２）と、
−前記Ｃｕ安定化クラッディング管（２）の内側にあるリング形状の閉じた拡散バリア（３）と、
−前記拡散バリア（３）の内側にある複数のＰＩＴエレメント（６）とを含み、
前記エレメントの各々は、
−Ｃｕを含有するクラッディング（８）、
−小管（９）、及び
−Ｓｎを含有する粉末コア（１０）
を含み、前記小管（９）はＮｂ又はＮｂを含有する合金からなり、前記拡散バリア（３）は、半完成線材（１）の断面において３％≦ＡＤＦ≦９％の領域ＡＤＦの割合を有すると共に、８μｍ≦ＷＤＦ≦２５μｍの壁厚さＷＤＦを有し、さらに前記拡散バリア（３）の内側に複数のフィラーエレメント（５）が配置され、前記フィラーエレメント（５）の内側がＰＩＴエレメント（６）に当接することを特徴とする半完成線材。
【請求項２】
前記フィラーエレメント（５）の外側サイドが前記拡散バリア（３）に直接隣接することを特徴とする請求項１に記載の半完成線材（１）。
【請求項３】
中心フィラーエレメント（７）の外側サイドが前記ＰＩＴエレメント（６）と隣接することを特徴とする請求項１又は２に記載の半完成線材（１）。
【請求項４】
前記フィラーエレメント（５）はＣｕを含有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項５】
前記ＰＩＴエレメント（６）は六角形の断面を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項６】
前記ＰＩＴエレメント（６）における前記Ｎｂ又はＮｂを含有する合金の小管（９）は丸形の断面を有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項７】
前記拡散バリア（３）の領域ＡＤＦの割合として４％≦ＡＤＦ≦８％が適用されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項８】
前記Ｃｕ安定化クラッディング管（２）は、前記半完成線材（１）の断面において１２％≦ＡＳＨ≦３０％、好ましくは１８％≦ＡＳＨ≦３０％、さらに好ましくは２２％≦ＡＳＨ≦２７％の領域ＡＳＨの割合を有することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項９】
前記拡散バリア（３）の厚さＷＤＦとして１０μｍ≦ＷＤＦ≦２２μｍが適用されることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項１０】
前記Ｃｕ安定化クラッディング管（２）は、０．５ｍｍ≦ＤＳＨ≦１．２ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍ≦ＤＳＨ≦０．９ｍｍの外側直径ＤＳＨを有することを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項１１】
前記Ｎｂ又はＮｂを含有する合金の小管（９）は２０μｍ≦ＤＲｏ≦５５μｍ、好ましくは２０μｍ≦ＤＲｏ≦４５μｍの外径ＤＲｏを有することを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の半完成線材（１）。
【請求項１２】
Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導ケーブル用の半完成ケーブル（４０）であって、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半完成線材（１）を複数備えるストランドを含み、特に前記半完成ケーブル（４０）が平坦なケーブルとして設計される半完成ケーブル（４０）。
【請求項１３】
Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材又はＮｂ３Ｓｎを含有する超伝導ケーブルを製造する方法であって、請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半完成線材（１）又は請求項１２に記載の半完成ケーブル（４０）に反応アニーリングを行う方法。
【請求項１４】
前記小管（９）に含有されるＮｂの少なくとも８０％が反応アニーリング中の間に反応してＡ１５相になっていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
【請求項１５】
前記Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材又はＮｂ３Ｓｎを含有する超伝導ケーブルが少なくとも１００、好ましくは少なくとも１５０の残留抵抗比ＲＲＲを有することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の方法。
【請求項１６】
請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の半完成線材（１）を製造する方法であって、
ａ）押出、特に静圧押出により外側ジャケット（２０）を製造する工程であって、前記外側ジャケット（２０）は、プレＣｕ安定化クラッディング管（２１）、前記プレＣｕ安定化クラッディング管（２１）内のプレ拡散バリア（２２）、及び前記プレ拡散バリア（２２）内のプレ内側エレメント（２３）を含み、前記プレ内側エレメント（２３）のための材料を、押出による塑性変形の直前に、前記プレ内側エレメント（２３）のための材料の平均粒径ＭＫＩを前記プレ拡散バリア（２２）のための材料の平均粒径ＭＫＤの最大３倍の大きさになるように選択する工程と、
ｂ）前記プレ内側エレメント（２３）の少なくとも一部を前記外側ジャケット（２０）の長さに沿って前記外側ジャケット（２０）から除去して残存外側ジャケット（２０ａ）を取得する工程と、
ｃ）複数のプレＰＩＴエレメント（３０）を前記プレ拡散バリア（２２）内で複数のプレフィラーエレメント（３２）と共に配置する工程であって、前記プレフィラーエレメント（３２）を前記残存外側ジャケット（２０ａ）の内側に当接させると共に前記プレＰＩＴエレメント（３０）に当接させる工程と、
ｄ）前記取得されたプレ半完成線材（３４）を減面成形して、前記半完成線材（１）を取得する工程と
を含む方法。
【請求項１７】
前記プレＣｕ安定化クラッディング管（２１）のための材料が、押出による塑性変形の直前の平均粒径ＭＫＳを有し、当該平均粒径ＭＫＳは、ＭＫＳ≧２・ＭＫＩ、好ましくはＭＫＳ≧５・ＭＫＩであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
工程ｄ）において、前記プレ半完成線材（３４）を押出及び／又は伸線加工及び／又は線材ロール加工することを特徴とする請求項１６又は１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記外側ジャケット（２０）のための材料を、押出直前に温度ＴＳＰ≧４５０℃に加熱することを特徴とする請求項１６乃至１８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２０】
工程ａ）において、中空シリンダーをプレ内側エレメント（２３）として形成することを特徴とする請求項１６乃至１９のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２１】
工程ｂ）において、前記プレ内側エレメント（２３）の材料を機械的に、特にドリル加工又はミル加工によって除去することを特徴とする請求項１６乃至２０のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２２】
工程ｂ）において、前記プレ内側エレメント（２３）の材料を化学的に除去することを特徴とする請求項１６乃至２１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２３】
工程ｂ）において、前記プレ内側エレメント（２３）を前記外側ジャケット（２０）から完全に除去することを特徴とする請求項１６乃至２２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項２４】
前記プレ内側エレメント（２３）の材料を、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ又はＣｕ−Ａｌを含有する合金として選択することを特徴とする請求項１６乃至２３のいずれか１項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材のための半完成線材に関し、この線材は、
−Ｃｕ安定化クラッディング管と、
−Ｃｕ安定化クラッディング管の内側にあるリング形状の閉じた拡散バリアと、
−拡散バリアの内側にある複数のＰＩＴエレメントとを含み、
ＰＩＴエレメントの各々は、
−Ｃｕを含有するクラッディング、
−小管、及び
−Ｓｎ含有粉末コアを含む。
【０００２】
本発明はまた、こうした半完成線材を製造する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
半完成線材、及び半完成線材を製造する方法は、特許文献１に開示されている。
【０００４】
Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材は、特に強磁場を発生させるための超伝導マグネットコイルにおいて、ほぼ損失なく高い電流を運ぶために使用される。Ｎｂ３Ｓｎは、他の金属性超伝導材料（例えばＮｂＴｉ）より高い電流密度を達成し、より強い磁場において使用できるが、相対的に脆い材料であり、塑性変形させることができない（すなわち、最小の程度までしか変形させることができない）。特に、Ｎｂ３Ｓｎは、線材伸線加工に供することができない。
【０００５】
この理由から、Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材は、一般に、容易に塑性変形させることができる半完成線材を最初に製造し、この半完成線材が、Ｎｂ３Ｓｎを形成するために必要とされる化学元素を含有し、所望の用途のために所望の形状にすることにより、例えばソレノイドコイルとして巻き付けられて製造される。この後に反応アニーリングが続き、この間に脆性の超伝導Ａ１５相が生じる。
【０００６】
Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材は、実際には大抵の場合、Ｎｂロッドが半完成線材においてＣｕＳｎ合金（「ブロンズ」）のマトリックスに配置される「ブロンズルート」を介して製造される。このタイプの半完成線材は、容易に変形されて、伸線加工される。「内部スズ」ルートにおいて、多くの場合Ｃｕマトリックス中にあるＮｂロッド及びＳｎブロックが、半完成線材に提供される。これに関連して、多量のスズが提供でき、完成線材においては対応して高割合の領域のＮｂ３Ｓｎを達成できる。しかし、スズは、銅に比べて相対的に軟質であり、これにより、特に伸線加工の間の半完成線材の取扱いを悪化させる。「パウダー・イン・チューブ」ルートにおいて、Ｓｎを含有する粉末は、通常小さいＮｂ管に配置される。この場合も、多量のＳｎが提供でき、高い電流保持容量が達成され得る。
【０００７】
特許文献１には、外側ジャケットにおいて一束の六角形ＰＩＴエレメントを配置することによってＮｂ３Ｓｎ超伝導線材のための半完成線材の製造が開示されている。外側ジャケットは、Ｃｕの外側クラッディング管、Ｔａの中央クラッディング管及びＣｕの内側クラッディング管を含む。外側ジャケットは、静圧押出によって製造され、押出の後にコアをドリル加工する。各ＰＩＴエレメントは、Ｃｕジャケット及び粉末冶金コアからなる。ＰＩＴエレメントが含まれた外側ジャケットは、伸線加工及び中間アニーリング工程によって変形され、最終的に反応アニーリングに供される。中央クラッディング管は、マルチフィラメント全体の１０〜２５％の割合を有し、降伏点を増大させる機械的補強のために使用される。こうした理由から、完成Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材は、マグネットシステムにおいて生じるローレンツ力に対して改善された耐性を示すので、より高い電流保持容量を提供する。
【０００８】
特許文献２には、同様の半完成線材が記載され、ここでは、六角形ＰＩＴエレメントが、各々がＣｕによってクラッドされたＴａコアを含む六角形補強フィラメントによって囲まれている。ＰＩＴエレメント及び補強フィラメントは、Ｃｕの外側ジャケットに配置される。補強フィラメントは、同様に、機械的補強として作用する。
【０００９】
超伝導フィラメントに加えて、超伝導線材はまた、通常高純度Ｃｕの良好な電気伝導率を有する常伝導部分を含有する。良好な伝導率を有する常伝導部分は、超伝導フィラメントに平行な電流経路を提供し、超伝導体が常伝導状態に変化する場合には、先に超伝導のフィラメントに流れた電流を引き継ぐ。これにより、超伝導線材の破壊を防止する。
【００１０】
特許文献３には、「内部スズ」ルートに基づくＮｂ３Ｓｎ超伝導線材のための半完成線材が開示されている。Ｎｂを含有する複数の六角形エレメント、Ｓｎを含有する中心構造及びＣｕマトリックスは、内側にはＴａ及び／又はＮｂの拡散バリアを有するＣｕクラッディング管に配置される。拡散バリアは、ＳｎのＣｕクラッディング管への拡散を防止して、このＣｕ安定化の電気的特性の劣化を防止する。同様のＮｂ３Ｓｎ超伝導線材はまた、特許文献４に開示される。
【００１１】
特許文献５には、Ｎｂ３Ｓｎを用いた超伝導の伝導体エレメントのための「パウダー・イン・チューブ」に基づく初期フィラメント構造が開示されており、この初期フィラメント構造では、複数のフィラメントがＣｕマトリックスに配置される。各フィラメントは、Ｎｂを含有する管を含み、Ｓｎ又はＳｎ合金の粉末で満たされる。各管は、ＳｎのＣｕマトリックスへの拡散を防止するために、Ｔａクラッディングによって囲まれる。Ｔａバリアを有する「パウダー・イン・チューブ」に基づくシングルコア伝導体はまた、特許文献６から既知である。
【００１２】
特許文献７には、ＣｕＳｎ合金でＮｂロッドを被覆し、それらを高純度Ｃｕの管において束に配置することが提案されている。管には、高純度Ｃｕの高い伝導率を得るために、Ｓｎの拡散を防止する材料、例えばＴａの層が提供されてもよい。
【００１３】
特許文献８にはさらに、ＭｇＢ２の超伝導線材のためのＭｇＢ２フィラメントによって囲まれる伝導性コアの周りのリング形状の拡散バリアが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】欧州特許第１９８３５８３Ｂ１号明細書
【特許文献２】欧州特許出願公開第１９８３５８２Ａ２号明細書
【特許文献３】独国特許出願公開第１０２０１２２１８２２２Ａ１号明細書
【特許文献４】欧州特許出願公開第２７１３４１３Ａ２号明細書
【特許文献５】独国登録特許第１０２００４０３５８５２Ｂ４号明細書
【特許文献６】欧州特許第１７０５７２１Ｂ１号明細書
【特許文献７】米国特許第４，４１１，７１２号明細書
【特許文献８】国際公開第２００６／０１１１７０Ａ１号パンフレット
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材のための半完成線材、及びこのタイプの半完成線材を製造するための方法を提供することが本発明の基礎となる目的であり、これにより特に高い電流保持容量が達成でき、同時に高伝導率のＣｕ安定化を確実にする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
この目的は、小管がＮｂ又はＮｂを含有する合金からなり、拡散バリアは、半完成線材の断面における３％≦ＡＤＦ≦９％の領域ＡＤＦの割合を有ると共に８μｍ≦ＷＤＦ≦２５μｍの壁厚さＷＤＦを有し、さらに拡散バリアの内側に複数のフィラーエレメントが配置され、フィラーエレメントの内側がＰＩＴエレメントに当接することを特徴とする上述のタイプの半完成線材によって達成される。
【００１７】
この目的はさらに、本発明に係る半完成線材を製造する方法によって達成され、この方法は以下の工程を含む。
【００１８】
すなわち、ａ）押出、特に静圧押出により外側ジャケットを製造する工程であって、外側ジャケットは、プレＣｕ安定化クラッディング管、プレＣｕ安定化クラッディング管内のプレ拡散バリア及びプレ拡散バリア内のプレ内側エレメントを含み、プレ内側エレメントのための材料を、押出による塑性変形の直前に、プレ内側エレメントのための材料の平均粒径ＭＫＩをプレ拡散バリアのための材料の平均粒径ＭＫＤの最大３倍の大きさになるように選択する工程と、
ｂ）プレ内側エレメントの少なくとも一部を外側ジャケットの長さに沿って外側ジャケットから除去する工程と、
ｃ）複数のプレＰＩＴエレメントをプレ拡散バリア内で複数のプレフィラーエレメントと共に配置する工程であって、プレフィラーエレメントを外側ジャケットの残存部の内側に当接させると共にプレＰＩＴエレメントに当接させる工程と、
ｄ）前記取得されたプレ半完成線材を減面成形して、半完成線材を取得す工程とである。
【００１９】
本発明によれば、「パウダー・イン・チューブ」の半完成線材において、Ｓｎのための拡散バリアが提供され、その内側には複数（通常５０以上、大部分は１００以上）のＰＩＴエレメントが配置される。拡散バリアは、反応アニーリングの間に半完成線材の内側から、特にＰＩＴエレメントから、Ｃｕ安定化クラッディング管へのＳｎの拡散をブロックする。これにより、Ｃｕ安定化管における高い残留抵抗比ＲＲＲを確実に達成できるように、Ｃｕ安定化クラッディング管（高純度の銅からなる）の汚染を防止することができる。
【００２０】
本発明によれば、Ｃｕ安定化管の保護としての拡散バリアのための領域割合は最小限になる。このように、より高い割合の領域が完成超伝導体に提供されて、電流保持容量を増大させることができる。
【００２１】
本発明によれば、リング形状の閉じた拡散バリアは、複数のＰＩＴエレメントのために使用され、これは半完成線材の製造を促進し、さらにＣｕ安定化の保護に必要とされる領域を小さくすることができる。
【００２２】
半完成線材における１つの円周方向の拡散バリアの領域の全体割合はさらに、例えば「パウダー・イン・チューブ」ルートにおける半完成線材のＴａ中央管に関して通常のこれまでよりも小さくなるように選択される。「パウダー・イン・チューブ」ルートによれば、Ｔａ中央管は、１０〜２５％の領域割合が機械的安定化のために使用されていた（特許文献１を参照）。本発明によれば、反応アニーリングの間に拡散によりＳｎが通過できない材料（「拡散バリア」）、例えばタンタル又はニオブからなると共に、９％以下、好ましくは８％以下、さらに好ましくは、７％以下の半完成線材の領域割合を有する中央管が、「パウダー・イン・チューブ」ルートの拡散バリアとしての機能を満たすために十分であることが分かった。
【００２３】
したがって、本発明によれば、２５μｍ以下、好ましくは２２μｍ以下、さらに好ましくは２０μｍ以下の拡散バリアの壁厚さは、（既に伸線加工された）半完成線材に使用される。
【００２４】
本発明によれば、これらの小さい拡散バリアの壁厚さを取得して、同時に拡散バリアがその円周のいずれかの点にて漏洩しない（開口部がない）ことを確実にするために、ＰＩＴエレメントはフィラーエレメントに当接して、半完成線材の（成形された）外側ジャケットの内側に当接する。ＰＩＴエレメントは、一般に、（成形された）外側ジャケットの内側に直接は当接しない。
【００２５】
まだ変形していない半完成線材（「プレ半完成線材」）の減面成形のために、外側ジャケットの内側は、次いでプレフィラーエレメント及びプレＰＩＴエレメントによって事実上空隙をなくして満たすことができる。これは、減面成形の後の拡散バリアの波形を低減する。特に、外側ジャケットの内側に近い空隙を満たすことによって生じる波形がない。波形がなくなるにつれて、拡散バリアのリーク（開口）のリスクが小さくなる。
【００２６】
減面成形の前の半完成線材の構造は、減面成形後の半完成線材の構造に対応するが、これは本明細書において接頭辞「プレ」を用いて指定されることに留意すべきである。
【００２７】
拡散バリアの波形のさらなる低減は、適合した粒径を有する材料がプレ拡散バリア及びプレ内側エレメントのために使用されるという点で、本発明の方法の範囲内で達成される。本発明によれば、プレ内側エレメントについては（金属性）材料の平均粒径ＭＫＩに、プレ拡散バリアについては（金属性）材料の平均粒径ＭＫＤにＭＫＩ≦３・ＭＫＤ、好ましくはＭＫＩ≦１・ＭＫＤが適用される。このデータは、押出直前の状況、すなわちそれぞれの押出温度まで材料を加熱した後であるが、押出機のダイを通過する前について言及する。
【００２８】
本発明によれば、プレ内側エレメントの材料の粒径は、拡散バリアのための材料と比較してあまり大きくなくてもよい。これにより、プレ拡散バリアの円周に沿った波形、すなわち、プレ拡散バリアにおいて、特に拡散バリアのプレ内側エレメントに対向する側において、軸方向の溝の形成さえも生じないようにする。軸方向の溝の形成は、さらなる減面成形の場合には、より強力な波形をもたらして、最終的には拡散バリアにおいてギャップを形成する。ＭＫＩは、通常、最大５０μｍ、好ましくは１５〜４０μｍである。ＭＫＤは、通常最大９０μｍ、好ましくは、Ｔａについて３５〜６０μｍ、Ｎｂについて２５〜４５μｍである。
【００２９】
（通常少なくとも４５０℃まで、大部分は約５００℃までの）押出前の外側ジャケットのための材料の加熱中に、実質的な粒子成長が顕在化し得ることに留意すべきである。この理由から、特に顕著な粒径を有し、この温度範囲においてさらなる粒子成長を示すキャスト構造を有する純粋な銅は、一般に、プレ内側エレメントのための材料として適していない。主にＣｕ合金、特にＣｕＳｎは、プレ内側エレメントのための材料として実際有用であることが分かっている。
【００３０】
プレ内側エレメントの存在は、Ｎｂ又はＴａプレ拡散バリアと押出ツールとの間の接触が摩擦特徴により問題となるため、押出成形に特に有利である。押出の後、プレ内側エレメントの断面表面の少なくとも一部は、Ｎｂ３Ｓｎに利用可能な断面部分ができる限り大きく維持されるように除去される。
【００３１】
本発明の手段によれば、拡散バリアが、その小さい割合の断面領域又はその小さい壁厚さにもかかわらず、半完成線材の製造中に、後続反応アニーリングの間にＣｕ安定化クラッディング管の高純度銅のＳｎ汚染を導くことになるような漏洩を生じないようにすることができる。特に、確実なシーリング効果は、（半完成）ケーブルの製造の間に通常行われる変形が半完成線材に導入される場合であっても提供できる。
【００３２】
拡散バリアの確実なシーリング効果により、Ｎｂを含有する小管を通したＳｎの貫通が基本的に問題とならないので、ＰＩＴエレメントにおけるＮｂ（必要により補助エレメント）及びＳｎの超伝導Ａ１５相への物質転化は、特に高い転化度（使用されたＮｂに関する反応したＮｂの割合）で行われることができる。それどころか、反応アニーリング時間は増大させることができる及び／又は反応アニーリング温度は上昇させることができる、あるいはＮｂを含有する小管中の粉末のＳｎ含有量も、「パウダー・イン・チューブ」に基づく従来の半完成線材に比べて増大させることができる。特に、拡散バリアによる領域の損失は、拡散バリアのない「パウダー・イン・チューブ」の超伝導線材と比較して電流保持容量に関してそれ以上に補填され得る。
【００３３】
全体として、本発明は、Ｎｂ３Ｓｎを含有する完成超伝導線材の特に高い電流保持容量を達成し、ここで後者は確実に高い残留抵抗比（ＲＲＲ値）を示す。本発明は、特に線材の断面全体における超伝導体の領域割合及び１５０以上の安定化銅のＲＲＲ値に関連して、１４００Ａ／ｍｍ２（１５Ｔ及び４．２Ｋ）又は２４００Ａ／ｍｍ２（１２Ｔ及び４．２Ｋ）及びそれ以上の電流保持容量を達成する。
【００３４】
本発明の好ましい実施の形態及び変形例
半完成線材の実施の形態
本発明の半完成線材の好ましい実施の形態において、フィラーエレメントは、外側にて拡散バリアと直接隣接する。故に押出の間に導入されるプレ内側エレメントは、プレフィラーエレメント及びプレＰＩＴエレメントの導入の前に完全に除去されている。この理由により、後続の超伝導線材の、超伝導率のためには利用可能ではない断面の領域割合は最小限になり、電流保持容量は最大化される。
【００３５】
別の好ましい実施の形態において、中心フィラーエレメントは、外側にてＰＩＴエレメントに隣接する。中心フィラーエレメントの材料は、減面成形、特に伸線加工の間に、半完成線材の断面にわたって作用する機械的負荷に適合させてもよく、この場合負荷は特に高い。中心フィラーエレメントは、特に銅からなってもよい。中心フィラーエレメントの外形は、通常、中心フィラーエレメントの周りのボイドを防ぐように、六角形エレメント又は六角形エレメントの束に対応する。ＰＩＴエレメントはまた、この場合、通常六角形断面を有するように提供されることに留意すべきである。
【００３６】
別の好ましい実施の形態において、フィラーエレメントはＣｕを含有する。Ｃｕを含有するフィラーエレメントは、特に良好な変形挙動を有する。フィラーエレメントは、特に元素状銅を含有し得る。
【００３７】
１つの有利な実施の形態において、ＰＩＴエレメントは六角形断面を有する。これは、取扱いを促進し、半完成線材において密度の高い均一なパッキングを与える。
【００３８】
１つの好ましい実施の形態において、ＰＩＴエレメントにおいてＮｂ又はＮｂを含有する合金の小管は円形断面を有する。これは、小管の円周全体にわたる反応アニーリングの間又は後に、未反応管材料の均一な残存厚さを可能にし、これがＮｂ３Ｓｎへの高い転化度、ひいては高い電流保持容量を促進する。
【００３９】
別の好ましい実施の形態において、拡散バリアの領域ＡＤＦの割合として４％≦ＡＤＦ≦８％を適用する。これは、実際有用であることが分かった。拡散バリアの最小部分が高くなると、Ｃｕ安定化クラッディング管におけるＳｎ汚染の危険性が低減し、拡散バリアの最大部分が小さくなると、超伝導率のために利用可能ではない断面部分が低減する。
【００４０】
また、Ｃｕ安定化クラッディング管が、１２％≦ＡＳＨ≦３０％、好ましくは１８％≦ＡＳＨ≦３０％、さらに好ましくは２２％≦ＡＳＨ≦２７％の半完成線材の断面の領域ＡＳＨの割合を有することが好ましい。この領域の割合が熱的及び電気的に良好な安定化をもたらし、同時に超伝導率のために利用可能な線材の断面の領域割合を不必要に制限しない。
【００４１】
別の好ましい実施の形態において、拡散バリアの壁厚さＷＤＦとして１０μｍ≦ＷＤＦ≦２２μｍを適用する。これはまた、実際にも好ましいことが分かった。拡散バリアのより高い最小厚さは、Ｃｕ安定化クラッディング管におけるＳｎ汚染の危険性を低減し、拡散バリアのより低い最大厚さは、超伝導率のために利用可能ではない断面部分を低減する。
【００４２】
１つの実施の形態において、Ｃｕ安定化クラッディング管は、有利には、０．５ｍｍ≦ＤＳＨ≦１．２ｍｍ、好ましくは０．６ｍｍ≦ＤＳＨ≦０．９ｍｍの外側直径ＤＳＨを有する。この場合、拡散バリアの壁厚さは、Ｃｕ安定化クラッディング管のサイズに、又は半完成線材のサイズに、又は超伝導線材のサイズに最適に適合される（これは断面寸法に対して同一である）。
【００４３】
別の好ましい実施の形態において、Ｎｂ又はＮｂを含有する合金の小管は、２０μｍ≦ＤＲｏ≦５５μｍ、好ましくは２０μｍ≦ＤＲｏ≦４５μｍの直径ＤＲｏを有する。このサイズにより、完成超伝導線材において特に小さい磁化損失を導き、特に典型的な「内部スズ」線材の場合よりも損失が小さくなる。
【００４４】
１つの有利な実施の形態において、Ｓｎを含有する粉末コアは、当該粉末コア中の少なくとも８０質量％、特に８５質量％≦ＧＳｎ≦９０質量％の全Ｓｎ含有部ＧＳｎを含有する。ＧＳｎ≧８２質量％も好ましく、さらに好ましくはＧＳｎ≧８５質量％である。当該粉末コア中の全Ｓｎ含有部は、ＮｂのＮｂ３Ｓｎへの高い転化度、ひいては完成超伝導線材における特に高い電流保持容量を達成する。
【００４５】
特に好ましい実施の形態において、拡散バリアは、少なくとも５０質量％のＮｂ又は少なくとも５０質量％のＴａを含有する。拡散バリアの材料としてのＴａは、機械的補強として作用し、熱処理の間に拡散バリアにおいてＮｂ３Ｓｎを形成する危険性を防止する。この理由のために、Ｔａ合金に基づく拡散バリアは、好ましくはニオブを含有しない。Ｔａバリアはさらに、Ｎｂ３Ｓｎを含有する反応アニーリングされた線材中の磁化の低減をもたらす。Ｎｂ又はＮｂ合金の拡散バリアは、比較的安価であり、特にＴａに比べて安価である。この理由から、Ｎｂ合金に基づく拡散バリアは、好ましくはＴａを含有せず、又は最大でも、少量のＴａ（例えば、１０質量％以下）のみである。しかし、ハフニウム、ジルコニウム、バナジウム、モリブデン又はチタンに基づくＮｂＴａ合金又は合金材料も拡散バリアのための材料として使用されてもよいことに留意すべきである。
【００４６】
本発明はまた、Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導ケーブルのための半完成ケーブルに関し、複数のストランドされた本発明の半完成線材を含み、特に半完成ケーブルは平坦なケーブルとして設計される。半完成ケーブルから得られた超伝導ケーブルは、超伝導様式において非常に高い電流を輸送する。閉じた拡散バリアは、例えば平坦ケーブルの製造において生じる変形の場合であっても、Ｃｕ安定化クラッディング管にＳｎのための確実なブロッキング機能を提供し続け、それによってまた反応アニーリングされた平坦ケーブルの高いＲＲＲ値を確実にする。
【００４７】
本発明はまた、本発明の半完成線材又は本発明の半完成ケーブルの反応アニーリングを通して製造されるＮｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材又はＮｂ３Ｓｎを含有する超伝導ケーブルに関する。半完成線材の本発明の設計により、常伝導のＣｕ安定化クラッディング管における高い電気伝導度を同時に保持しながら、超伝導線材における高い電流保持容量を確実にする。
【００４８】
Ｎｂ３Ｓｎを含有する本発明の超伝導線材又はＮｂ３Ｓｎを含有する本発明の超伝導ケーブルの特に好ましい実施の形態において、小管に含有されるＮｂの少なくとも８０％が、反応アニーリングの間に反応してＡ１５相になっている。こうした高い転化度（及び対応して高い電流保持容量）は、Ｎｂ３Ｓｎの反応フロントの貫通又はＮｂ又はＮｂを含有する合金の小管を通したＡ１５相の貫通が拡散バリアにより基本的に問題にならず、特にＣｕ安定化クラッディング管のＳｎによる汚染を導かないので、本発明に従って容易に達成され得る。
【００４９】
別の好ましい実施の形態において、Ｎｂ３Ｓｎを含有する超伝導線材又はＮｂ３Ｓｎを含有する超伝導ケーブルは、少なくとも１００、好ましくは少なくとも１５０の残留抵抗比ＲＲＲを有する。こうした残留抵抗比は、本発明の範囲内で確実に利用可能である。
【００５０】
半完成線材を製造する方法の変形例
本発明の方法の１つの好ましい変形例において、プレＣｕ安定化クラッディング管のための材料は、押出による塑性変形の直前に平均粒径ＭＫＳを有し、当該平均粒径ＭＫＳは、ＭＫＳ≧２・ＭＫＩ、好ましくはＭＫＳ≧５・ＭＫＩである。換言すれば、プレ内側エレメントのための材料は、Ｃｕ安定化クラッディング管のための材料よりも顕著に微細である。これにより、静圧押出後のプレ拡散バリアの波形は非常に小さくなる。ＭＫＳは、通常、１００μｍ以上、大部分は約２００〜５００μｍである。
【００５１】
別の好ましい変形例において、プレ半完成線材は、工程ｄ）において、押出及び／又は伸線加工及び／又は線材ロール加工に供される。これらの方法は、減面成形のために有利であることが分かった。
【００５２】
別の好ましい変形例において、外側ジャケットのための材料は、ＴＳＰ≧４５０℃の温度に押出する直前に加熱される。これは、非常に良好な変形挙動を達成する。
【００５３】
１つの変形例では、工程ａ）において、中空シリンダーは、有利にはプレ内側エレメントとして形成される。この理由のために、静圧押出は、材料節減様式で導かれることができ、高い割合の断面領域を提供できるように、プレＰＩＴエレメントの挿入の前に比較的少量の材料だけが除去されなければならない。代案として、フルシリンダーは、プレ内側エレメントとして形成されてもよく、これはより単純な押出ダイの使用を可能にする。
【００５４】
１つの好ましい変形例では、工程ｂ）において、プレ内側エレメントの材料は、特にドリル加工又はミル加工によって機械的に除去される。機械的除去は単純且つ迅速に行われることができる。
【００５５】
１つの変形例では、工程ｂ）において、プレ内側エレメントの材料は、代案として又は追加で化学的に除去される。化学的除去は、材料に優しく、特に材料の表面を変形させない。１つ以上の機械的除去工程及びさらに１つ以上の化学的除去工程が適用される場合、最後の除去工程は、好ましくは化学的除去である。
【００５６】
１つの特定の有利な変形例では、工程ｂ）において、プレ内側エレメントは、外側ジャケットから完全に除去される。これは、超伝導度のために特に高い割合の断面領域を与える。この場合プレ内側エレメントは、主に押出中の変形挙動を改善するために使用される。
【００５７】
別の好ましい変形例において、プレ内側エレメントのための材料は、Ｃｕ−Ｓｎ、Ｃｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ｚｎ、又はＣｕ−Ａｌを含有する合金として選択される。これらの合金は、相対的に小さい平均粒径及び／又は全体的に微細なグレイン化構造を、プレ内側エレメントの材料に、特に４５０℃以上の押出のための加熱の間に導かれる。
【００５８】
本発明のさらなる利点は、説明及び図面から抽出され得る。上述の特徴及び後述の特徴は、個々に又は集合的に、任意の組み合わせで本発明に従って使用され得る。示され、記載される実施の形態は、包括的な列挙として理解されるのではなく、本発明を記載するための例示的な特徴を有すると理解される。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】１つの内側エレメントを有する本発明の半完成線材の第１の実施の形態の概略断面図である。
【図２】拡散バリアに直接隣接するフィラーエレメントを有する本発明の半完成線材の第２の実施の形態の概略断面図である。
【図３】中心フィラーエレメントを有する本発明の半完成線材の第３の実施の形態の概略断面図である。
【図４】本発明の半完成線材のための個々のＰＩＴエレメントの概略断面図である。
【図５】中空シリンダーとして形成されるプレ内側エレメントを用いた第１の方法の変形例における本発明の半完成線材の製造に関するプロセス順序、部分工程ａ）及びｂ）の概要図である。
【図６】フルシリンダーとして設計されるプレ内側エレメントを用いる第２の方法の変形例における本発明の半完成線材の製造に関するプロセス順序、部分工程ａ）及びｂ）の概要図である。
【図７】本発明の半完成線材の製造に関するプロセス順序、部分工程ｃ）及びｄ）の概要図であり、プレ内側エレメントが完全に除去された外側ジャケットを用いる場合を示す。
【図８】本発明の半完成ケーブルの概略斜視図である。
【図９】反応アニーリングの間の本発明の半完成ケーブルで巻き付けたマグネットコイルの概略図である。
【図１０ａ】ＣｕＳｎＴｉ合金のプレ内側エレメントを用いる本発明の方法における工程ａ）に従って製造される外側ジャケットの横方向断面の光学写真記録図である。
【図１０ｂ】Ｃｕの内側コアを有する従来通り製造された外側ジャケットの横方向断面の光学写真記録図である。
【発明を実施するための形態】
【００６０】
本発明は図面に示され、実施の形態を参照してより詳細に説明される。図は、正確な縮尺ではない。
【００６１】
図１は、本発明の半完成線材１の第１の実施の形態の概略断面図を示す。
【００６２】
半完成線材１は、半径方向の外側に、高純度の銅（通常９９．９原子％以上）から製造されたＣｕ安定化クラッディング管２を有する。Ｃｕ安定化クラッディング管２は、本実施の形態では、円形の外側及び内側断面を有する。半完成線材１の全体領域に対するＣｕ安定化クラッディング管２の断面領域割合は、好ましくは約２２〜２７％、通常２４〜２５％であり、Ｃｕ安定化クラッディング管２の、又は半完成線材１の外側直径ＤＳＨは、好ましくは約０．６〜０．９ｍｍ、通常０．７〜０．８５ｍｍである。
【００６３】
リング形状の閉じた断面を有する管状拡散バリア３は、Ｃｕ安定化クラッディング管２の内側に当接する。本実施の形態では、拡散バリア３はニオブから製造され、好ましくは１０〜２０μｍの壁厚さＷＤＦを有する。半完成線材１の全体領域に対する拡散バリア３の断面領域割合は、好ましくは約４〜８％、通常５〜６％である。拡散バリア３の壁厚さＷＤＦは、その円周にわたって実質的に一定であり、拡散バリアにおいて顕著な波形はない。実際には、拡散バリア３の内側半径及び外側半径は、それぞれ、最大内側及び外側半径に対して通常最大１０％断面が変動する。
【００６４】
図示の実施の形態において、静圧押出の後にプレ内側エレメントから残った内側エレメント４は、拡散バリア３の内側に当接する。内側エレメント４は、通常、銅合金、好ましくはＣｕＳｎ合金で製造される。内側エレメント４の壁厚さは、好ましくは最小値、通常１５μｍ以下に設定される。内側エレメント４（すなわち、関連するプレ内側エレメント）は、製造プロセスの過程において拡散バリア３を損傷から保護する。
【００６５】
本実施の形態では、６個のフィラーエレメント５の１セットは、内側エレメント４の内側に当接する。フィラーエレメント５は、その外側が、当接する内側エレメント４の内側に対応して円形に湾曲し、その内側が、当接する六角形プロファイルのＰＩＴエレメント６に対応するプロファイルを有する。フィラーエレメント５は、通常銅から製造される。図示の実施の形態において、１９個のＰＩＴエレメント６の束は、フィラーエレメント５によって囲まれるが、さらなるＰＩＴエレメント６、例えば５０以上のＰＩＴエレメント６も提供できる。ＰＩＴエレメント６は、図４と関連してより詳細に説明される。拡散バリア３は、ＰＩＴエレメント６から漏洩し得るＳｎがＣｕ安定化クラッディング管２に入り込むのを防止する。そのため、Ｃｕ安定化クラッディング管２は、反応アニーリングの後に高い電気伝導率を保持する。
【００６６】
図示の半完成線材１は、好適な成形手段、例えば伸線加工を通して反応アニーリングのために意図される最終寸法に既に調節されており、束ねられ、所望により所望の用途のために位置決めされ得る（例えば、半完成ケーブルにストランドされ、コイルキャリアに巻き付けられる）（この関連では、図８及び図９を参照）。
【００６７】
図２は、図１に示される実施の形態と同様の本発明の半完成線材１の第２の実施の形態の概略断面図を示す。この理由のために、実質的な差異のみを説明する。
【００６８】
図２に示される実施の形態において、フィラーエレメント５は、外側が拡散バリア３に直接当接する。内側エレメントは提供されない。この理由から、拡散バリア３の内側にてＰＩＴエレメント６のためにさらなる領域が提供できる。これに応じて、ＰＩＴエレメント６は拡散バリア３に対して近づくように移動できる。
【００６９】
図３は、図２に示される実施の形態と同様の本発明の半完成線材１の第３の実施の形態の概略断面図を示す。この理由のために、実質的な差異のみを説明する。
【００７０】
図３に示される実施の形態において、中心フィラーエレメント７は、本実施の形態の場合、１８個のＰＩＴエレメント６の束の内側に提供され、このフィラーエレメントは、六角形ＰＩＴエレメントに対応する空間を占める。他の実施の形態において占有された空間はまた、複数のＰＩＴエレメント、例えば３個又は７個以上に対応できることに留意すべきである。中心フィラーエレメント７は、通常、フィラーエレメント５と同じ材料、例えば銅から製造される。中心フィラーエレメント７は、減面成形の場合にＰＩＴエレメントに対する高い機械的負荷を回避する。
【００７１】
図４は、例えば図１から図３に示されるように本発明の半完成線材のための個々のＰＩＴエレメント６の概略断面図を示す。
【００７２】
ＰＩＴエレメント６は、Ｃｕを含有する、本実施の形態では、元素状の銅からなるクラッディング８を有し、これは外側にて六角形の断面を有し、内側にて円形の断面を有する（このため、例えば六角形の外側断面は最初に伸線加工され、続いて円形のボアが導入された）。Ｎｂ又はＮｂ合金（例えばＮｂＴａ）の小管９は、Ｃｕ含有クラッディング８の内側と隣接する。小管９は、Ｓｎを含有する粉末コア１０、例えば元素状Ｓｎ、Ｎｂ６Ｓｎ５及び／又はＮｂＳｎ２の混合物で満たされ、粉末コアのＳｎの全体部分は、通常、少なくとも８０質量％、好ましくは少なくとも８２質量％である。粉末コア１０は、通常、粗密化される、例えば圧縮される。ＰＩＴエレメント６の円形断面を有する小管９は、最終寸法に成形された半完成線材において、好ましくは２０〜４５μｍの外径ＤＲｏ、大部分は３０〜４０μｍの外径ＤＲｏを有する。
【００７３】
反応アニーリングの間、Ｓｎは、粉末コア１０から小管９へ拡散でき、そこでＮｂ３Ｓｎに転化できる。この関連において、反応フロントは内側から外側に移動する。本発明はさらに、小管９（粉末コア１０を含む）に含有されるＮｂの通常少なくとも８０％及び好ましくは存在するＮｂの量全体が、Ａ１５相、特にＮｂ３Ｓｎに転化されるように反応フロントのさらなる前進が可能になる。小管９を通るＳｎの貫通は、拡散バリアが半完成線材のＣｕ安定化クラッディング管を保護するので、基本的に問題はない。
【００７４】
図５は、本発明の半完成線材、例えば図２に従う半完成線材を製造するための本発明の方法の第１の部分の第１の変形例を示す。図は、主に断面を示すが、右側では押出機の長手方向の断面を示す。
【００７５】
本発明の方法の第１の工程ａ）の範囲内において、ブロック１１は静圧押出に供される。
【００７６】
本実施の形態では、ブロック１１は、プレ内側エレメントのための材料の中空シリンダー１２を含む。中空シリンダー１２は、これはプレ拡散バリアのための材料の管１３に挿入され、さらにプレＣｕ安定化クラッディング管のための材料の管１４を含む。管１４には、中空シリンダー１２を含む管１３が挿入される。
【００７７】
ブロック１１は、受容器１７中の圧力流体１５中に配置される。高圧シール１５ａによって封止される圧力流体１５は、押出ダイ１６によって圧力が加えられ（通常１０ｋｂａｒ超える）、ブロック１１は幅の狭まったダイ１８を通して押出される。ブロック１１は、押出直前及びさらに押出の間、４５０℃以上、大部分は約５００℃の温度ＴＳＰを有するように加熱される。
【００７８】
プレ内側エレメントのための（金属性）材料及びプレ拡散バリアのための（金属性）材料は、押出直前（すなわち押出のための加熱後であるが、ダイ１８に入る前に）、プレ内側エレメントのための材料の平均粒径ＭＫＩ及びプレ拡散バリアのための材料の平均粒径ＭＫＤとしてＭＫＩ≦３＊ＭＫＤ、好ましくはＭＫＩ≦１＊ＭＫＤが適用されるように選択される。押出直前には、通常は、プレＣｕ安定化クラッディング管のための（金属性）材料の平均粒径ＭＫＳとしてＭＫＳ≧２＊ＭＫＩ、好ましくはＭＫＳ≧５＊ＭＫＩが適用される。
【００７９】
ブロック１１の押出により、ブロック１１よりも小さい外側直径を有する外側ジャケット２０を作成する。外側ジャケット２０は、プレ安定化クラッディング管２１、プレ安定化クラッディング管の内側に当接するプレ拡散バリア２２、及びプレ拡散バリアの内側に当接するプレ内側エレメント２３からなり、本実施の形態では、中心空洞２４を有する中空（管状）になるように形成される。静圧押出の間に成形される材料のための上記の構造上の仕様により、プレ拡散バリア２２の波形（これにより、半完成線材又は完成超伝導線材における後続拡散バリアの波形も決定する）は小さく維持できる。
【００８０】
方法の第２の工程ｂ）において、プレ内側エレメント２３の材料が取り除かれる。図示の変形例において、中心空洞２４の直径は、最初に機械的な材料の除去、例えばミル加工又はドリル加工を通して拡大される。初期には、低減した壁厚さを有するプレ内側エレメント２３ａ及び拡大空洞２４ａが残る。この場合、残存プレ内側エレメント２３ａは、次いで、例えばエッチングにより、例えばプレ内側エレメント２３がブロンズからなる場合に硝酸により完全に化学的に除去される。図示の変形例において、故に、その後の残存外側ジャケット２０ａは、プレＣｕ安定化クラッディング管２１及びプレ拡散バリア２２のみからなり、空洞２５は内側サイドにてプレ拡散バリア２２と当接する。空洞２４、２４ａ，２５が、外側ジャケット２０、２０ａの顕著な長さ（図５において、図面に対して垂直）にわたって延び、材料はこの全体長さにわたって除去されることに留意すべきである。
【００８１】
代案として、プレ内側エレメント２３又は２３ａの残部はまた、プレ拡散バリア２２のいずれかの点において、特に機械的に材料を除去した後でも、より確実に損なわれていないこと又は十分な厚さを確実にするために、外側ジャケット２０ａにおいて残っていてもよい。
【００８２】
図６は、本発明の半完成線材、例えば図２に従う半完成線材を製造するための本発明の方法の第１の部分の第２の変形例を示す。第２の変形例は、図５の第１の変形例と同様であり、本質的な相違点のみを示す。
【００８３】
図６に示される変形例において、プレ内側エレメントのための材料のフルシリンダー２６は、工程ａ）においてブロック１１のために使用され、プレ拡散バリアのための材料の管１３に挿入される。フルシリンダー２６を含む管１３は、プレＣｕ安定化クラッディング管のための材料の管１４に挿入される。
【００８４】
次いで、ブロック１１の押出を通して得られた外側ジャケット２０は、プレ拡散バリア２２において、フルシリンダーのプレ内側エレメント２７を含有する。空洞２８は、次いで機械的材料除去、特にドリル加工を通してプレ内側エレメント２７に導入される。残存プレ内側エレメント２７は再び、例えばエッチングによって続いて完全に化学的に除去される。
【００８５】
再び、プレＣｕ安定化クラッディング管２１及びプレ拡散バリア２２からなり、空洞２５は内側サイドにてプレ拡散バリア２２と隣接する残存外側ジャケット２０ａが得られる。
【００８６】
図７は、例えば図５又は図６に従う工程ａ）及びｂ）の後の本発明の半完成線材の製造のさらなる進行を概略的に示す。図は断面を示す。
【００８７】
第３の工程ｃ）において、複数のプレＰＩＴエレメント３０は、束３１に配置され、プレフィラーエレメント３２はその周りに配置される。このアンサンブル３３は、（この場合は、プレ内側エレメントの完全な除去の後に）残存外側ジャケット２０ａに配置され、すなわち、プレ拡散バリア２２の内側に配置される。このようにして、プレ半完成線材３４が得られる。残存外側ジャケット２０ａとプレフィラーエレメント３２との間において、プレ半完成線材３４全体に顕著な空洞は残っていない。
【００８８】
工程ｄ）において、次いで、プレ半完成線材は、減面成形、例えば押出、伸線加工又は線材ロール加工に供される。成形はまた、複数の段階で、異なる成形技術の順序で行われることができることに留意すべきである。成形後、本発明の半完成線材１は、プレ半完成線材３４に比較して低減した外側直径を有するものが得られる。半完成線材１の拡散バリア３は、断面の低減後に顕著な波形を示さない。
【００８９】
本発明に従って、中間アニーリングは、一般に、工程ａ）の押出後、工程ｄ）の減面成形及び半完成ケーブルへのいずれかの可能なストランディング及び半完成線材又は半完成ケーブルの位置付けを含んでそれまでは行われず、これが製造を単純に保つ。しかし、特にＰＩＴエレメントの粉末コアにおいて元素状Ｓｎを有していない特定の半完成線材設計において、１つ以上の中間アニーリング工程はまた、本発明の範囲内に有利に適用されてもよい。
【００９０】
プレＰＩＴエレメント３０、プレフィラーエレメント３２、プレＣｕ安定化クラッディング管２１及びプレ拡散バリア２２は、半完成線材１において、ＰＩＴエレメント６、フィラーエレメント５、Ｃｕ安定化クラッディング管２及び拡散バリア３に実質的に対応するが、減面成形がまだ行われていないので、さらに大きな寸法を有することに留意すべきである。特に、プレＰＩＴエレメント３０は、Ｃｕ含有プレクラッディング３５、Ｎｂ又はＮｂ合金のプレ管３６及びプレ粉末コア３７を含む。
【００９１】
図８から分かるように、複数の半完成線材１は、平坦ケーブルとして設計される、この場合は半完成ケーブル４０にストランド（ツイスト）できる。長方形の断面を有する平坦ケーブルに加えて、くさび形状の断面を有する平坦ケーブルも製造できることに留意すべきである。本発明のための典型的な平坦なケーブルは、４以上の断面アスペクト比を有する。平坦なケーブルの半完成線材１の短いケーブル縁部が強い変形を受けるが、本発明の半完成線材１によって容易に耐えることができる。平坦ケーブルは、通常、マグネット巻線のためのレーストラックコイルの形状において巻線にさらに加工処理される（詳細には示さず）。さらに、非平坦ケーブル４０、例えば円形断面を有するケーブルも、複数の半完成線材１から製造できる（詳細には示さず）。
【００９２】
半完成線材１又は半完成ケーブル４０は、特にソレノイドコイルで行われるように、シリンダーコイルキャリア５０に巻き付けられることができ、アニーリング炉５１において反応アニーリングに供される（図９を参照）。レーストラックコイルはまた、例えばアニーリング炉５１（詳細には図示せず）において反応アニーリングに供されることができる。反応アニーリングの間（通常、６００〜７００℃で数日から数週間まで）、超伝導Ａ１５相が、使用された半完成線材のＰＩＴエレメントに、特にＮｂ３Ｓｎが形成され、ここでＣｕ安定化クラッディング管の汚染は拡散バリアによって防止される。それにより拡散バリアは、非常に小さい割合の領域のみが必要とされ、反対に高い割合の領域が半完成線材から得られた超伝導線材それぞれにおいてＡ１５相に利用可能となる。さらに、多量のＳｎは、ＰＩＴエレメントに、特に先の小管の領域に含有されるＮｂの非常に多くの部分がＡ１５相に転化できるように、半完成線材に保存できる。対応して、Ｎｂ３Ｓｎを含有する完成超伝導線材又はＮｂ３Ｓｎを含有する完成超伝導ケーブルの非常に高い電流保持容量が達成され得る。
【００９３】
実験データ
本発明の半完成線材のための外側ジャケットの製造のための本発明の手順、参照としてこの関連では押出を通した本発明の製造方法の工程ａ）は、フルシリンダーからのプレ内側エレメントを用いる製造例を用いた例によって試験した。この関連において、例えば図６の頂部を参照のこと。比較として、半完成線材のための外側ジャケットはさらに、押出を通して従来通り製造された。得られた外側ジャケットは、横方向断面において調製された。図１０ａは、本発明に従って製造された外側ジャケット２０の写真光学記録（ｃｍスケールを含む）を示し、図１０ｂは従来通りに製造された外側ジャケット１２０の写真光学記録（ｃｍスケールを含む）を示す。
【００９４】
【表１】
0006425673.tif 000002
【００９５】
プレ内側エレメント２３のＣｕＳｎＴｉ合金は、本発明に従って製造される外側ジャケット２０のために使用し、これはこの場合に２０μｍの温間状態（押出直前）での平均粒径ＭＫＩを有していた。プレ拡散バリア２２のためのニオブは、温間状態（押出直前）において６０μｍの平均粒径ＭＫＤを有していた。プレＣｕ安定化クラッディング管２１のためのＣｕＯＦＥは、温間状態（押出直前）において３００μｍの平均粒径ＭＫＳを有していた。
【００９６】
ＣｕＯＦＥを、従来通りに製造された外側ジャケット１２０のためのプレＣｕ安定化クラッディング管２１のために再び使用し、Ｎｂをプレ拡散バリア２２のために使用した（上記を参照）。しかし、キャスト銅は、プレ内側エレメント１２３のために使用した。
【００９７】
ＣｕＳｎＴｉ合金のプレ内側エレメント２３を有する外側ジャケット２０の押出の後、拡散バリア２２の非常に平滑な壁は、約１．５ｍｍの厚さを有する顕著な波形を有することなく得られた（図１０ａ）。
【００９８】
反対に、キャスト銅のプレ内側エレメント１２３を用いて製造された外側ジャケット１２０のプレ拡散バリア２２は、顕著な波形を示す（図１０ｂ）。ここでプレ拡散バリア２２の外側半径は、同様に約１．５ｍｍのプレ拡散バリア２２の厚さに対して約０．５ｍｍで変動する。この顕著な波形は、後続の減面成形工程において拡散バリアにおけるギャップを導き得る。プレ内側エレメント１２３のキャスト構造において粒子の外形は、エッチングを通して図１０ｂにおいて視覚可能になる。ｍｍからｃｍスケールでの押出後の粒子の外形サイズにより、粒子は、押出前にもｍｍからｃｍスケールで少なくとも存在していたことを結論付けることができる。
【符号の説明】
【００９９】
１  半完成線材
２  Ｃｕ安定化クラッディング管
３  拡散バリア
４  内側エレメント
５  フィラーエレメント
６  ＰＩＴエレメント
７  中心フィラーエレメント
８  Ｃｕ含有クラッディング
９  小管
１０  粉末コア
【図１】
0006425673.tif 000003
【図２】
0006425673.tif 000004
【図３】
0006425673.tif 000005
【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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【図９】
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【図１０ａ】
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【図１０ｂ】
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