(57)【要約】【課題】      超伝導特性に優れたＮｂ３Ａｌ基超伝導線材を提供する。【解決手段】  化学量論比でＡ１５型構造のＮｂ３Ａｌ基合金をシース材内に充填し、該合金の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であるＮｂ３Ａｌ基超伝導線材。化学量論比のＮｂ３Ａｌ基合金を溶製する工程、合金に水素を吸蔵させて粉砕する工程、粉末を脱水素処理する工程と、脱水素した粉末をシース材内に充填して線材に加工する工程、線材を熱処理する工程とを備えるＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。他の形態では化学量論比組成でＡ１５型構造のＮｂ３Ａｌ基合金と、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇから選択される１種以上の金属とからなる焼結体をシース材内に充填したＮｂ３Ａｌ基超伝導線材とする。【効果】    超伝導線材として優れた超伝導特性を示す。また、本発明の製造方法により該線材を効率よく製造できる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
化学量論比組成で実質的にＡ１５型構造からなるＮｂ３Ａｌ基合金がシース材内に充填された線材からなり、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とするＮｂ３Ａｌ基超伝導線材。
【請求項２】
化学量論比組成で実質的にＡ１５型構造からなるＮｂ３Ａｌ基合金と、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属とが焼結した焼結体がシース材内に充填された線材からなることを特徴とするＮｂ３Ａｌ基超伝導線材。
【請求項３】
前記Ｎｂ３Ａｌ基合金の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項２記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材。
【請求項４】
前記Ｎｂ３Ａｌ基合金が、Ｎｂ３Ａｌ１−ｘＭｘの化学式を有し、ＭがＧｅ、Ｓｉ、Ｂの一種または２種以上からなり、さらにｘ≦０．５であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材。
【請求項５】
前記Ｎｂ３Ａｌ基合金を収容したシース材の外側がＣｕマトリックスで被覆されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材。
【請求項６】
化学量論比組成からなり、酸素含有量を１０００ｐｐｍ以下としたＮｂ３Ａｌ基合金粉末をシース材内に充填して線材に加工し、該線材を熱処理することを特徴とするＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【請求項７】
化学量論比組成のＮｂ３Ａｌ基合金を溶製する工程と、該合金に水素を吸蔵させて粉砕する工程と、前記粉砕工程で得られるＮｂ３Ａｌ基合金粉末を脱水素処理する工程と、脱水素したＮｂ３Ａｌ基合金粉末をシース材内に充填して線材に加工する工程と、該線材を熱処理する工程とを備えることを特徴とするＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【請求項８】
前記脱水素処理を真空中で行うことを特徴とする請求項７記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【請求項９】
前記脱水素処理を６００〜９００℃の温度に加熱して行うことを特徴とする請求項７または８記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【請求項１０】
前記Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末中の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【請求項１１】
前記Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末に、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合することを特徴とする請求項６〜１０のいずれかに記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造法。
【請求項１２】
化学量論比組成からなるＮｂ３Ａｌ基合金粉末に、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合し、該混合粉末をシース材内に充填して線材に加工し、該線材を熱処理することを特徴とするＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【請求項１３】
前記線材加工工程の中間で、前記シース材を８００℃以下で加熱する中間熱処理を行うことを特徴とする請求項１１または１２に記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【請求項１４】
前記熱処理が、非酸化性雰囲気下で加熱温度６００℃超１０００℃未満で行われることを特徴とする請求項６〜１３のいずれかに記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高分解能ＮＭＲ分析装置や高密度エネルギー貯蔵装置、核融合装置等の種々の新技術に適用が可能なＮｂ３Ａｌ基超伝導線材および該線材の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、超伝導線材としては、Ｎｂ−Ｔｉ系合金線材が主として用いられており、該超伝導線材の使用によって電力消費なしに大電流を通電して磁界を発生するなどの目的を達成することが出来る。しかし、Ｎｂ−Ｔｉ系合金系線材では、液体ヘリウム温度（４．２Ｋ）における発生磁界の限界は約９Ｔ（テスラ）であり、高分解能ＮＭＲ分析装置や高密度エネルギー貯蔵装置、核融合装置等の用途に有用な１０Ｔ以上の磁界発生には、Ｎｂ３Ｓｎ、Ｎｂ３Ａｌ等のＡ１５型化合物系超伝導体の線材化が必要とされている。
現在、Ｎｂ３Ａｌ超伝導体の線材化には、Ｎｂ箔とＡｌ箔を重ね合せた捲回体をシース材に挿入し、線材に加工後熱処理によりＮｂとＡｌを拡散させることによって超伝導相を形成する方法がとられている（例えば非特許文献１）。
【非特許文献１】ＩＥＥＥ  Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ  ｍａｇｎｅｔｉｃｓ，ｖｏｌ．ＭＡＧ−１１，ｎｏ，２，Ｍａｒｃｈ  １９７５  Ｐ２６３〜２６５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかし、従来のように加熱によって超伝導相を形成する方法では、化学量論比組成のＡ１５型Ｎｂ３Ａｌが生成されず、Ａｌに乏しい組成にずれてＮｂ３Ａｌ本来の特性が発揮されないなどの問題点がある。これに対し、Ｎｂ３Ａｌ組成の合金を機械的方法などによって粉砕し、この粉末を用いて線材を製造する方法も考えられる。得られた線材はＡ１５型構造を有するものの予期される程に良好な超伝導性が得られないという問題がある。
【０００４】
本発明は、上記事情を背景としてなされたものであり、化学量論比組成でＡ１５型構造を有し、その結果、優れた超伝導性を示すとともに結晶粒間結合が改善されたＮｂ３Ａｌ基合金超伝導線材および該線材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため本発明のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材のうち請求項１記載の発明は、化学量論比組成で実質的にＡ１５型構造からなるＮｂ３Ａｌ基合金がシース材内に充填された線材からなり、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【０００６】
請求項２記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の発明は、化学量論比組成で実質的にＡ１５型構造からなるＮｂ３Ａｌ基合金と、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属とが焼結した焼結体がシース材内に充填された線材からなることを特徴とする。
【０００７】
請求項３記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の発明は、請求項２記載の発明において、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【０００８】
請求項４記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金が、Ｎｂ３Ａｌ１−ｘＭｘの化学式を有し、ＭがＧｅ、Ｓｉ、Ｂの一種または２種以上からなり、さらにｘ≦０．５であることを特徴とする。
【０００９】
請求項５記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の発明において、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金を収容したシース材の外側がＣｕマトリックスで被覆されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項６記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、化学量論比組成からなり、酸素含有量を１０００ｐｐｍ以下としたＮｂ３Ａｌ基合金粉末をシース材内に充填して線材に加工し、該線材を熱処理することを特徴とする。
【００１１】
請求項７記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、化学量論比組成のＮｂ３Ａｌ基合金を溶製する工程と、該合金に水素を吸蔵させて粉砕する工程と、前記粉砕工程で得られるＮｂ３Ａｌ基合金粉末を真空中で脱水素処理する工程と、脱水素したＮｂ３Ａｌ基合金粉末をシース材内に充填して線材に加工する工程と、該線材を熱処理する工程とを備えることを特徴とする。
【００１２】
請求項８記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、請求項７記載の発明において、前記脱水素処理を真空中で行うことを特徴とする。
【００１３】
請求項９記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、請求項７または８記載の発明において、前記脱水素処理を６００〜９００℃の温度に加熱して行うことを特徴とする。
【００１４】
請求項１０記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、請求項７〜９のいずれかに記載の発明において、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末中の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であることを特徴とする。
【００１５】
請求項１１記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、請求項６〜１０のいずれかに記載の発明において、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末に、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合することを特徴とする。
【００１６】
請求項１２記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、化学量論比組成からなるＮｂ３Ａｌ基合金粉末に、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合し、該混合粉末をシース材内に充填して線材に加工し、該線材を熱処理することを特徴とする。
【００１７】
請求項１３記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、請求項１１または１２に記載の発明において、前記線材加工工程の中間で、前記シース材を８００℃以下で加熱する中間熱処理を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項１４記載のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法の発明は、請求項６〜１３のいずれかに記載の発明において、前記熱処理が、非酸化性雰囲気下で加熱温度６００℃超１０００℃未満で行われることを特徴とする。
【００１９】
すなわち、本発明のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の一つの形態によれば、化学量論比組成を有するＡ１５型構造によって、超伝導性が得られ、さらに、酸素含有量が低減されていることによって優れた超伝導特性を示す。発明者らは、このように、Ｎｂ３Ａｌ基合金の酸素濃度を低下させると超伝導特性が向上する新しい知見を得た。
その理由の詳細は明らかではないが、酸素含有量を１０００ｐｐｍ以下としたことにより、特別な配慮をすることなく１０００ｐｐｍを越える酸素を含有するＮｂ３Ａｌ基超伝導線材に比べて明らかに優れた超伝導特性を示す。
【００２０】
また、本発明のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の他の形態によれば、化学量論比組成を有するＡ１５型構造によって、超伝導性が得られ、さらに、Ｎｂ３Ａｌ基合金と、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属とを焼結することで、優れた超伝導特性が得られる。焼結体はＮｂ３Ａｌ基合金と、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属を主組織とすればよく、また、これらで焼結体を構成するものでもよい。この形態のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材は、臨界電流値を増加させる作用があり、Ｎｂ３Ａｌ基超伝導線材の超伝導特性を向上させる。これら金属の添加量は、３０体積％以下が望ましく、さらに好適には１０〜１５体積％である。
また、前記したＮｂ３Ａｌ基合金の酸素含有量の低減と、上記Ｉｎ等の金属組織とを組み合わせることによって超伝導特性の向上効果を一層顕著なものとすることができる。
【００２１】
また、Ｎｂ３Ａｌ基合金では、構成元素の一部をＧｅ、Ｓｉ、Ｂの１種以上で置換することができる。Ｇｅ、Ｓｉ、ＢによるＡｌの一部置換によって超伝導性、特に磁界特性をさらに良好にすることができる。なお、Ｇｅ、Ｓｉ、Ｂの置換量は量比において０．５以下とするのが望ましい。０．５を越えて置換すると、却って超伝導特性が低下する。なお、上記量比はさらに０．２５以下が望ましい。また、置換による効果を充分に得るためには、上記量比を０．１５以上とするのが望ましい。
【００２２】
また、Ｎｂ３Ａｌ基合金を収容するシース材は、代表的にはＴａが例示されるが、本発明としては特に限定されるものではなく、その他に加工性が良好な、Ｎｂ、キュプロニッケル、Ｔｉ、ステンレス鋼などが例示される。また、シース材の表面には、Ｃｕマトリックスを被覆するのが望ましい。該Ｃｕマトリックスは、超伝導が破れた場合に線材の損傷を防ぐ効果がある。
【００２３】
上記線材は、化学量論比組成のＮｂ３Ａｌ基合金粉末をシース材内に充填して線材加工、熱処理することにより得られる。また、Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末には、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合することができる。
上記粉末は、常法により溶製し、粉末化したものを用いることができる。溶製法としてはアーク溶解法が好適例として示される。また、粉末化としては機械的粉化などが挙げられるが、水素吸蔵を利用した粉化が好ましい。Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末として酸素含有量を１０００ｐｐｍ以下としたものを使用する場合、酸素含有量の低減は、原料の選別や合金溶製時の脱ガスなどによって行うことが可能であるが、上記した粉砕時の水素吸蔵による作用を利用するのが望ましい。該水素吸蔵によってＮｂ３Ａｌ基合金の粉砕がなされるとともに吸蔵される水素の還元作用によって含有酸素量の低減を図ることができる。
【００２４】
水素吸蔵は、合金を高圧水素ガス雰囲気中に晒すことなどによって行うことができる。水素吸蔵によって脆化するＮｂ３Ａｌ基合金は、機械的粉砕を組み合わせるなどして粉末化される。粉末に対してはさらに分級をおこなってもよい。分級によって結晶粒径の均一化がなされるので均一な線材が得られる。
【００２５】
なお、上記製造時に原料として用いるＮｂ３Ａｌ基合金は、前記したようにＡｌの一部をＧｅ、Ｓｉ、Ｂの１種又は２種以上で置換してもよく、その場合の好ましい置換量は上記のとおりである。
また、Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末に、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合する場合、これら金属粉末の混合量は、３０体積％以下が望ましく、さらに好適には１０〜１５体積％である。なお、Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末の粒径は本発明としては特に限定されないが、２０〜１００μｍの粒径を例示することができる。なお、上記Ｉｎ等は、Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末と同等の大きさとすることもできるが、Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末よりも小径とするものであってもよい。
【００２６】
また、水素吸蔵によって粉砕および脱酸素を行ったＮｂ３Ａｌ基合金粉末では、脱水素処理を行うのが望ましい。また、この脱水素の際に行う熱処理では、同時にＮｂ３Ａｌ粉体の結晶を規則化させる効果があり、超伝導特性の向上に役立つ。その加熱条件としては、６００°〜９００℃で１〜１０時間加熱する条件を示すことが出来る。該脱水素は、Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末を加熱することにより行うことができ、加熱は真空下で行うことができる。なお、真空度は高いほどよいが、例えば、５×１０−５Ｔｏｒｒ以下の高真空下で行うのが望ましい。
【００２７】
なお、Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末にＩｎ等を混合する場合は、脱水素工程の前後を問わないが、処理負担を軽減するために、脱水素工程後にＮｂ３Ａｌ基合金粉末にＩｎ等の金属粉末を混合するのが望ましい。なお、混合処理は、粉末の酸化を防止するため、不活性ガス中または真空中の非酸化性雰囲気下で行うのが望ましい。
【００２８】
シース材にＮｂ３Ａｌ基合金粉末を収容した後、常法により線材加工を行うことができる。該線材加工は、例えばロール加工を繰り返して線材化することができる。なお、線材加工においては中間焼鈍をおこなうことができる。前記Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの１種以上の金属粉末を添加したものでは、該中間焼鈍によって結晶粒間結合を改善する効果がある。該中間焼鈍の条件としては例えば２００〜８００℃の加熱条件を示すことができる。この加熱条件が示されるのは、２００℃未満では中間焼鈍の効果が充分ではなく、８００℃を越えると、結晶自体に影響して超伝導特性が悪くなるためである。
【００２９】
上記線材加工後には、熱処理を行う。該熱処理によってＮｂ３Ａｌ基合金として所望のＡ１５型構造が確実に得られる。該熱処理温度は本発明として６００℃超１０００℃未満が挙げられる。Ｎｂ３Ａｌ基合金は、脱水素処理や線材加工等の熱履歴、加工履歴を受けることによってＡ１５型結晶構造が乱れやすい。このＮｂ３Ａｌ基超伝導線材に対し適切な熱処理を行うことでＡ１５型構造に規則化させることができる。ここで熱処理温度が６００℃以下であるとＡ１５型構造の規則化が難しくなる。また、１０００℃以上になるとＡ１５型以外の異相、例えばσ相が形成されて熱伝導特性を低下させる。また、同様に理由で７５０℃以上、９００℃以下が望ましい。なお、熱処理時間は本発明としては特に限定されないが、１〜５０時間を例示することができる。また、熱処理時の雰囲気は真空下または不活性ガス中の非酸化性雰囲気とする。
【発明の効果】
【００３０】
以上説明したように、本発明のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材によれば、化学量論比組成でＡ１５型構造のＮｂ３Ａｌ基合金がシース材内に充填された線材からなり、前記Ｎｂ３Ａｌ基合金の酸素含有量が１０００ｐｐｍ以下であるので、優れた超伝導特性を示す。
【００３１】
また、本発明の他のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材によれば、化学量論比組成で実質的にＡ１５型構造からなるＮｂ３Ａｌ基合金と、Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属とからなる焼結体がシース材内に充填された線材からなるので、優れた超伝導特性を示す。
【００３２】
また、本発明のＮｂ３Ａｌ基超伝導線材の製造方法によれば、化学量論比組成からなるＮｂ３Ａｌ基合金粉末を酸素含有量を１０００ｐｐｍ以下にして、または／およびＮｂ３Ａｌ基合金粉末にＩｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合してシース材内に充填して線材に加工し、該線材を熱処理するので、上記線材が容易に得られる。  さらに、本発明の製造方法を、化学量論比組成のＮｂ３Ａｌ基合金を溶製する工程と、該合金に水素を吸蔵させて粉砕する工程と、前記粉砕工程で得られる粉末を脱水素処理する工程と、脱水素した粉末をシース材内に充填して線材に加工する工程と、該線材を熱処理する工程とを備えるものとすれば、Ａ１５型構造を有し、化学量論比組成を有して酸素含有量の低減されたＮｂ３Ａｌ基超伝導線材が得られるので、優れた超伝導特性を有するＮｂ３Ａｌ基超伝導線材を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】
【００３３】
以下に、本発明の一実施形態を図１に基づいて説明する。
アーク溶解法等によって溶製した化学量論比組成のＮｂ３Ａｌ基合金（Ａｌの一部をＧｅ、Ｓｉで置換したものでもよい）に水素を吸蔵させて粉砕し、例えば２０〜１００μｍ径のＮｂ３Ａｌ基合金粉末１を調製する。なお、該調製に際し分級を行ってもよい。
Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末１は、次に、真空中で加熱するなどして脱水素処理（Dehydrogenation）を行う。図には、該処理例のヒートパターンが示してあり、２００℃まで０．５時間、次に８５０℃まで３時間をかけて昇温させ、８５０℃で５時間保持して脱水素処理し、その後、炉冷している。
【００３４】
脱水素を行ったＮｂ３Ａｌ基合金粉末１は、所望によりＩｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末２を例えば、１０〜３０体積％混合し、Ｔａなどからなるシース材３内に収容する。
このシース材３は、例えば溝付きローラ１０、１０でロール加工（Grooved Rolling）して厚肉線材３ａとし、これを平ローラ１１、１１でロール加工（Flat Rolling）して線材３０を得る。この例では該線材としては４ｍｍ幅、０．６ｍｍ厚のものを得ている。なお、上記線材加工の中間では、中間熱処理（Intermediate Annealing）を行うことができる。該中間熱処理は２００〜８００℃の加熱条件によって行うことができる。この実施形態では２５０℃×２時間の条件が例示される。
【００３５】
上記線材加工によって得られたＮｂ３Ａｌ基超伝導線材は、さらに、非酸化性雰囲気下で、６００℃超、１０００℃未満の加熱温度によって熱処理を行い、Ａ１５型構造で化学量論比組成を有するＮｂ３Ａｌ基合金で構成される超伝導線材が得られる。Ｉｎ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｂ、Ａｕ、Ａｇの群から選択される１種または２種以上の金属粉末を混合したものでは、この熱処理によって焼結体が得られる。
【実施例１】
【００３６】
以下に本発明の実施例を比較例と対比しつつ説明する。
アーク溶解したＮｂ３Ａｌ合金鋳魂に、水素を吸蔵させて粒径２０〜１００μｍに粉砕し、これを高真空中（１×１０−６Ｔｏｒｒ）、８５０℃で１０時間脱水素処理して、酸素濃度を約９１０ｐｐｍに低下させたＮｂ３Ａｌ合金粉末を作製した。また、他の形態として、脱水素処理後の粉末の取扱いをＡｒ雰囲気中で行う以外は上記と同様にして酸素濃度を４５０ｐｐｍに低下させたＮｂ３Ａｌ合金粉末を作製した。これらの粉末の残留水素は前者で約３０ｐｐｍ、後者で約３５ｐｐｍであった。これらの粉末の超伝導臨界温度Ｔｃを磁化法により測定したところ１７．９Ｋを示し、アーク溶解後の鋳塊のＴｃ１７．２Ｋに対し上昇がみられ、また、超伝導遷移もシャープになった。これはＡ１５型結晶構造の規則度の向上によるものと考えられる。これらの粉末をＴａシース材に充填した。なお一部の供試材では、Ｎｂ３Ａｌ合金粉末に、１０体積％Ｉｎ粉末、１０体積Ｓｎ粉末または１０体積％Ａｇ粉末を混合してＴａシース材に充填した。これらシース材をテープ線材（幅４ｍｍ、厚さ０．６ｍｍ）に加工後、熱処理（８５０℃×１０時間または８００℃×１０時間）を行って発明材を用意した。また、比較のため、上記水素の吸蔵、脱水素処理を行わない以外は、上記と同様の工程によって比較材を用意した。この比較材の酸素濃度は１９７０ｐｐｍであった。
【００３７】
上記により得られた各供試材につき、温度４．２Ｋにおいて磁束密度に対する臨界電流値Ｉｃを測定し、その結果を表１、２および図２〜図５に示した。表および図から明らかなように、発明材は、比較材に比べて高い磁束密度においても大きな臨界電流値を示しており、超伝導特性に優れ、実用性に優れたものとなっている。例えば、Ｎｂ３Ａｌ線材Ｎｏ．４は、線材を８００℃で１０時間熱処理すると超伝導臨界温度が加工後の１４．２Ｋから１７．５Ｋに上昇し、表１に示すように４．２Ｋ、１３Ｔの高磁界で２３５Ａの臨界電流Ｉｃを得た。
なお、Ｎｂ３Ａｌ粉末に、Ｉｎ粉末、Ｓｎ粉末またはＡｇ粉末を混合して作製した線材では、臨界電流値が改善された。特に、Ｉｎ添加は高磁界の臨界電流を増大させ、Ａｇ添加は低磁界の臨界電流を増大させる傾向にある。
【００３８】
【表１】
2005108782.tif 000003
【００３９】
【表２】
2005108782.tif 000004
【００４０】
また、図６はＩｃ遷移の際のｎ値を示したものである。本発明材は高いｎ値を示しており、超伝導特性に優れていることが分かる。ｎ値は超伝導線材の質を示すものであって、電気抵抗が０であることが必要である永久電流モードで超伝導線材を使用するときにｎ値が３０以上であることが必要であるといわれており、実用線材としては２０以上が望ましいとされている。
【００４１】
図７は、Ｎｂ３Ａｌ合金粉末にＩｎ金属粉末を混合し、８５０℃×１０時間の熱処理を行って製造した試験材（酸素濃度約９１０ｐｐｍ）のＥＰＭＡ分析結果を示す図面代用写真である。Ｎｂ３Ａｌ合金粒子間にＩｎ金属が介在して焼結体が構成されていることが分かる。
【００４２】
また、熱処理温度による作用の違いを確認するため、アーク溶解によってＮｂ３Ａｌ合金を溶製した後、上記発明材の工程によって製造した供試材について、熱処理温度を変えて結晶構造を調査し、その結果を図８に示した。図からあきらかなように、６００℃超１０００℃未満の温度での熱処理によってＡ１５型構造が得られている。一方、６００℃では結晶構造の改善効果が殆ど見られず、１０００℃ではσ相の出現が見られた。また、８５０℃ではＡ１５型構造となった。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の一実施形態の製造工程を示すフロー図である。
【図２】酸素量低減効果を表すために各供試材におけるＩｃ（臨界電流値）−磁界特性を示すグラフである。
【図３】Ｉｎ添加効果を表すために各供試材におけるＩｃ（臨界電流値）−磁界特性を示すグラフである。
【図４】Ｓｎ添加効果を表すために各供試材におけるＩｃ（臨界電流値）−磁界特性を示すグラフである。
【図５】Ａｇ添加効果を表すために各供試材におけるＩｃ（臨界電流値）−磁界特性を示すグラフである。
【図６】各供試材における遷移ｎ値−磁界特性を示すグラフである。
【図７】実施例供試材におけるＥＰＭＡ分析結果を示す代用写真（倍率２００倍）である。
【図８】熱処理温度を変えた供試材のＸＲＤ回折図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    Ｎｂ３Ａｌ基合金粉末
２    金属粉末
３    シース材
１０    溝付きロール
１１    平ロール
３０    Ｎｂ３Ａｌ基超伝導線材
【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８】
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【図７】
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