2010B1864

BL46XU

コーテッド多層超伝導複合材料におけるひずみの評価
Strain analysis in multilayered coated superconducting composite tapes
奥田 浩司 a, 戸田 徳大 a, 永野 伸次 a, 今西 朗 a, 落合 庄治郎 a, A.Pruseit b, 小金澤 智之ｃHiroshi Okudaa, Norihiro Toda a, Shinji Naganoa, Akira Imanishia, Shojiro Ochiaia,
A.Pruseitb, Tomoyuki Koganezawaca

京都大学大学院工学研究科, bTHEVA dünnschittechnik, c㻔財㻕高輝度光科学研究センターaKyoto University bTHEVA dünnschittechnik. , cJASRI

コーテッド多層超伝導複合線材の引張荷重下における歪の変化を評価する目的で、BL46XU の多軸回折計を利用した引張負荷その場回折実験をおこなうとともに、その回折プロファイルの入射エネルギーによる変化を検討した。 応力歪曲線から、引っ張り変形に伴って基板と超伝導層･バッファ層がともに弾性変形を起こす初期変形から基板の Lüders 変形と超伝導層の多重破断の進む領域が確認され、X 線ではそれらの歪変化の特徴を捉えることができた。 しかしビームタイムと信号強度の兼ね合いで残留歪の絶対値評価をおこなうには至らなかった。
キーワード：

コーテッド超伝導多層薄膜、複合材、歪、異常分散

背景と研究目的：
本申請ではこれまで申請者らが Ag/Bi2223 多芯超電導複合線材のひずみ測定の一連の評価で明らかにしてきた、引張り負荷応力環境での超伝導酸化物の多重破断現象の評価方法[1]-[3]を、より評価が困難であるが、新高性能材料として重要性を増しているコーティング形の超伝導複合薄膜に適用し、負荷応力下における超伝導層の歪を直接測定することを目的とする。われわれはこれまでは Ag シース Bi2223 超電導複合線材㻔Ag/Bi2223㻕をターゲットとした外部負荷環境でのひずみ変化を明らかにしてきた。 この材料についてはその場観察によって得られる複合材と超電導酸化物相のひずみの外部負荷応答が力学的な複合材モデリングによる解析から推定されていたものとよくあうことを直接実証することができた。 一方、臨界電流の高さから注目されているコーテッドタイプの超伝導多層テープ材の場合、機能層である超伝導膜厚は数 μm 程度以下の厚さしかなく、試料の照射体積の観点からは回折実験が Ag/Bi2223 系と比較してもさらに困難である。残留歪の制御や応力負荷環境における機能層の歪状態の定量把握に必要なその場回折実験手法と、その精密化を実現する事は実用超伝導線材の信頼性設計の観点から重要である。 本申請ではコーテッド超伝導多層膜の応力負荷環境での歪その場評価手法の確立の一環として、面内回折を利用した Axial Strain の直接測定と Dy 吸収端による超伝導層ピークの同定をおこなった。
実験：
図 1 は本実験で製作・使用した In-situ 引張荷重負荷装置である。Ag/Bi2223 系での測定にも対応するため、透過配置での実験と反射配置の実験、いずれにも対応可能な設計となっており、今回は 1kN のロードセルを用いて負荷応力をモニターしながら歪測定をおこなった [1][2]。 測定は
BL46XU の HUBER 多軸回折計に In-situ 装置をマウントし、面内回折測定の条件で Axial Strain に対応する回折ピークのシフトの直接測定をおこなった。

図 1．本申請で用いた In-situ 引張試験装置。供試料をそのまま引張るため、Ag/Bi 系[1][2]の実験と比較し、耐荷重の大きなものに仕様変更した。

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[2] H.Okuda et al. Scr. Mater. 55㻔2006㻕691.
[3] B.ten Haken and H.H.J. ten Kate Physica C20, 㻔1996㻕 21.
[4] H.Okuda et al., Scripta Mater. 58㻔2008㻕687.
[5] H.Okuda et al., Physica C 㻔2011㻕 in press.