專利名稱：氧化物超導(dǎo)線材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造氧化物超導(dǎo)線材的方法，更具體的說(shuō)，其涉及一種制造能夠改善超導(dǎo)性的氧化物超導(dǎo)線材的方法。
背景技術(shù)：
一般來(lái)說(shuō)，一種公知的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法包括將用于氧化物超導(dǎo)體的原材料粉末填充入金屬管并且之后對(duì)該金屬管執(zhí)行拉絲(wiredrawing)和滾軋從而燒結(jié)(sinter)用于氧化物超導(dǎo)體的原材料粉末，由此獲得線材，并且通過(guò)對(duì)線材進(jìn)行熱處理以獲得超導(dǎo)線材。但是，存在這樣一個(gè)問(wèn)題，由于在用于燒結(jié)的前述熱處理步驟中，線材上會(huì)形成氣泡，所以獲得的氧化物超導(dǎo)線材的超導(dǎo)性減弱。
在這一方面，一種通過(guò)在加壓大氣中熱處理線材來(lái)改善超導(dǎo)性的技術(shù)已在開(kāi)發(fā)的過(guò)程中。例如，日本專利未審公開(kāi)No.5-101723公報(bào)(專利文獻(xiàn)1)提出一種在加壓大氣中通過(guò)熱處理填充有氧化物超導(dǎo)體粉末的金屬管或扁平體以燒結(jié)氧化物超導(dǎo)體粉末來(lái)制造氧化物超導(dǎo)線材的方法。前述文獻(xiàn)描述，根據(jù)該方法，超導(dǎo)性卓越的線材是通過(guò)完成加壓/熱處理獲得的。
更具體地說(shuō)，填充有氧化物超導(dǎo)體粉末的金屬管存放在耐熱/耐壓的封閉容器中，以盡量防止在燒結(jié)過(guò)程中由于封閉容器里溫度升高帶來(lái)內(nèi)部壓力增加的升高而產(chǎn)生的氣泡。前述公報(bào)記載，當(dāng)前的內(nèi)部壓力可以通過(guò)氣態(tài)方程等得到，例如約4atm.的內(nèi)部壓力可以在大約900℃的加熱溫度下獲得。
日本專利No.2592846(日本專利未審公開(kāi)No.1-30114)(專利文獻(xiàn)2)提出一種至少在熱處理過(guò)程中或熱處理后將填充有氧化物超導(dǎo)粉末的金屬管等保持在高壓狀態(tài)來(lái)制造氧化物超導(dǎo)體的方法。上述公報(bào)記載，根據(jù)該方法，燒結(jié)時(shí)導(dǎo)致的氧化物超導(dǎo)體和金屬管之間的交接面上的局部分離可以通過(guò)將金屬管設(shè)定為高壓狀態(tài)而消除。
更具體地說(shuō)，金屬管可通過(guò)至少在熱處理期間或者在熱處理之后將填充有氧化物超導(dǎo)體粉末的金屬管保持在500至2000kg/cm2(約50至200MPa)的高壓狀態(tài)而壓粘至燒結(jié)體。因此，當(dāng)超導(dǎo)體部分地產(chǎn)生淬火(quenching)時(shí)，該淬火產(chǎn)生的熱可被很快轉(zhuǎn)移。另外，也可防止由分離部分形成的應(yīng)力集中導(dǎo)致的扭曲造成超導(dǎo)性退化。
如上所述，填充有原材料粉末的金屬管在制造氧化物超導(dǎo)線材的步驟中被滾軋。所進(jìn)行的滾軋的目的是通過(guò)增加金屬管內(nèi)原材料粉末的密度來(lái)改善所獲得的氧化物超導(dǎo)線材的超導(dǎo)性。為此，傳統(tǒng)的滾軋?jiān)诔^(guò)84％的大拉伸情況下執(zhí)行。
專利文獻(xiàn)1日本專利未審公開(kāi)No.5-101723專利文獻(xiàn)2日本專利No.2592846(日本專利未審公開(kāi)No.1-30114)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的問(wèn)題但是，在制造超導(dǎo)線材的傳統(tǒng)方法中，已出現(xiàn)下述問(wèn)題在滾軋?zhí)畛溆性牧戏勰┑慕饘俟軙r(shí)，針孔已在金屬管中形成。當(dāng)針孔形成時(shí)，熱處理中氣體通過(guò)針孔滲透到線材里，導(dǎo)致線材的內(nèi)部與外部之間的壓力沒(méi)有區(qū)別。因此，已經(jīng)存在這一問(wèn)題雖然在壓力大氣中進(jìn)行熱處理，但是無(wú)法充分地抑制空腔(void)和氣泡的形成，而且無(wú)法獲得具有高超導(dǎo)性的氧化物超導(dǎo)線材。
當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材已是多芯線時(shí)，位于原材料粉末部分之間的金屬在滾軋?zhí)畛溆性牧戏勰┑慕饘俟艿牟襟E中進(jìn)行滾軋而產(chǎn)生裂縫，使得氧化物超導(dǎo)體芯容易地相互接觸。當(dāng)氧化物超導(dǎo)體芯逐漸相互接觸時(shí)，氧化物超導(dǎo)體芯、金屬和交接面部分減少。一般來(lái)說(shuō)，電流流過(guò)氧化物超導(dǎo)體芯、金屬和交接面部分，因此出現(xiàn)這樣一個(gè)問(wèn)題臨界電流值減少，超導(dǎo)性降低。另外，當(dāng)氧化物超導(dǎo)體芯逐漸相互接觸時(shí)，多芯線材的效果被減弱，從而出現(xiàn)下述問(wèn)題，即當(dāng)交流電流供給至氧化物超導(dǎo)體芯時(shí)，交流損失增加，超導(dǎo)性減弱。
相應(yīng)地，本發(fā)明的目的是提供一種制造能夠改善超導(dǎo)性的氧化物超導(dǎo)線材的方法。
解決問(wèn)題的辦法根據(jù)本發(fā)明的制造超導(dǎo)體線材的方法，包含通過(guò)使用金屬覆蓋用于氧化物超導(dǎo)體的原材料而形成線材的制備步驟；滾軋所述線材的滾軋步驟；和在所述滾軋步驟后，在加壓大氣中熱處理所述線材的熱處理步驟。在所述滾軋步驟中的所述線材的拉伸比為至少50％并且不超過(guò)80％。
根據(jù)本發(fā)明的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法，滾軋步驟以低于普通值不超過(guò)80％的拉伸比完成，使得針孔幾乎不會(huì)形成在覆蓋原材料粉末的金屬中，并且由于在加壓大氣中進(jìn)行熱處理，空腔和氣泡的形成受到充分的抑止。當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材是多芯線時(shí)，位于原材料粉末部分之間的金屬幾乎不產(chǎn)生裂縫，從而確保氧化物超導(dǎo)體、金屬和交接面部分，并且臨界電流值幾乎不減少。另外，當(dāng)將交流電供給至氧化物超導(dǎo)體上時(shí)，交流損失幾乎不增加。另一方面，當(dāng)線材在加壓大氣中熱處理時(shí)，線材受到壓縮，由此可改善氧化物超導(dǎo)體的密度。原材料粉末的密度可通過(guò)以至少50％的拉伸比執(zhí)行滾軋步驟而充分地增加。因此，氧化物超導(dǎo)線材的超導(dǎo)性得以改善。
優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法中，線材在滾軋步驟中的拉伸比至少為60％，更優(yōu)選為至少70％。
因此，針孔更難以形成在覆蓋原材料粉末的金屬中。另外，當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材是多芯線時(shí)，位于氧化物超導(dǎo)體之間的金屬更難以產(chǎn)生裂縫。
根據(jù)本發(fā)明的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法還優(yōu)選地包括在熱處理步驟后對(duì)線材進(jìn)行滾軋的再滾軋步驟，以及在再滾軋步驟后對(duì)線材進(jìn)行熱處理的再熱處理步驟。因此，可進(jìn)一步改善氧化物超導(dǎo)線材的燒結(jié)密度，并且可進(jìn)一步改善超導(dǎo)性。
優(yōu)選地，在根據(jù)本發(fā)明的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法中，在滾軋步驟中，在線材的側(cè)表面被固定的同時(shí)，滾軋?jiān)摼€材。因此，可減少氧化物超導(dǎo)線材的寬度。當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材寬度較小時(shí)，當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材沿與線材縱向和寬度方向垂直的方向接收磁場(chǎng)時(shí)，交流損失減少。另外，線材的密度隨著低于一般值的拉伸比而增加，臨界電流值可通過(guò)抑制線材的側(cè)表面而改善。如果線材采用一般拉伸比滾軋同時(shí)線材的側(cè)表面部分固定，那么施加于線材的壓力可能過(guò)度地增加以使線材產(chǎn)生裂縫。但是，根據(jù)本發(fā)明的拉伸比低于一般值，由此，在線材的側(cè)表面部分被抑制的同時(shí)進(jìn)行滾軋時(shí)，線材不會(huì)產(chǎn)生裂縫。
根據(jù)本發(fā)明的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法還優(yōu)選地包含在滾軋步驟前扭卷該線材的步驟。因此，可改善形成扭卷線材的氧化物超導(dǎo)線材的超導(dǎo)性。
本發(fā)明的作用根據(jù)本發(fā)明的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法，滾軋步驟以低于普通值不超過(guò)80％的拉伸比完成，使得針孔幾乎不會(huì)形成在覆蓋原材料粉末的金屬中，并且由于在加壓大氣中進(jìn)行熱處理，空腔和氣泡的形成受到充分的抑止。當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材是多芯線時(shí)，位于原材料粉末部分之間的金屬幾乎不產(chǎn)生裂縫，從而確保氧化物超導(dǎo)體、金屬和交接面部分，并且臨界電流值幾乎不減少。另外，當(dāng)將交流電供給至氧化物超導(dǎo)體上時(shí)，交流損失幾乎不增加。另一方面，當(dāng)線材在加壓大氣中熱處理時(shí)，線材受到壓縮，由此可增加氧化物超導(dǎo)體的密度。原材料粉末的密度可通過(guò)以至少50％的拉伸比執(zhí)行滾軋步驟而充分地增加。因此，氧化物超導(dǎo)線材的超導(dǎo)性得以改善。


圖1是示意性地示出氧化物超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)的局部斷面透視圖。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的氧化物超導(dǎo)線材的制造步驟的框圖。
圖3是示意性地示出在本發(fā)明第一實(shí)施例中滾軋線材的方法的剖視圖。
圖4是示出在制造氧化物超導(dǎo)線材的傳統(tǒng)方法中的滾軋線材的結(jié)構(gòu)的局部片斷透視圖。
圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的氧化物超導(dǎo)線材的制造步驟的框圖。
圖6是示出在本發(fā)明第三實(shí)施例中的滾軋線材的方法的框圖。
圖7是概念性地示出在本發(fā)明第四實(shí)施例中的氧化物超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)的局部片斷透視圖。
圖8是示出在本發(fā)明第四實(shí)施例中的氧化物超導(dǎo)線材的制造步驟的框圖。
圖9是示意性地示出扭卷狀態(tài)的剖視圖。
圖10是概念性地示出在本發(fā)明第四實(shí)施例中的氧化物超導(dǎo)線材的另一結(jié)構(gòu)的剖視圖。
附圖標(biāo)記說(shuō)明1、11、21氧化物超導(dǎo)線材，1a、11a、100線材(多芯線材)，2、12氧化物超導(dǎo)體芯，3、13護(hù)套部分，12a、102原材料粉末，13a、103金屬，14絕緣膜，15滾軋，15a滾軋面，17固定部材，18線材側(cè)表面，19線材上表面，20線材下表面，110針孔，111裂縫。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照附圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。.
(第一實(shí)施例)圖1是示意性地示出氧化物超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)的局部斷面透視圖。例如，參照?qǐng)D1，描述了多芯氧化物超導(dǎo)線材。氧化物超導(dǎo)線材1具有縱向延伸的多個(gè)氧化物超導(dǎo)體芯2和覆蓋該超導(dǎo)體芯的護(hù)罩部分3。多個(gè)氧化物超導(dǎo)體芯2的每個(gè)的材料優(yōu)選地具有Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O-基組分，例如，包括Bi2223相(其中的原子比(鉍和鉛)∶鍶∶鈣∶銅基本上為2∶2∶2∶3)的材料是尤其優(yōu)化的。護(hù)罩部分3的材料是由如銀或銀合金這樣的金屬制備的。
當(dāng)多芯線如前所述進(jìn)行說(shuō)明時(shí)，可以選擇性地采用包含覆蓋有護(hù)罩部分3的單一氧化物超導(dǎo)體芯2的單芯線結(jié)構(gòu)的氧化物超導(dǎo)體線材。
現(xiàn)在描述制造前述氧化物超導(dǎo)線材的方法。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的氧化物超導(dǎo)線材的制造步驟的框圖。參照?qǐng)D2，氧化物超導(dǎo)體的原材料粉末(母體(precursor))首先填充入金屬管中(步驟S1)。用于氧化物超導(dǎo)體的原材料粉末是從例如包含Bi2223相的材料制備的。具有高熱導(dǎo)性的銀或銀合金優(yōu)選地用作金屬管。因此，超導(dǎo)體內(nèi)引起的局部淬火產(chǎn)生的熱可以從金屬管快速地被移除。
然后，前述的線材被拉伸成上述直徑，用來(lái)制備具有被覆金屬諸如銀的母體的芯部的單芯線材(步驟S2)。然后，將這些大量的單芯線材捆起并裝配入金屬諸如銀的金屬管中(多芯裝配步驟S3)。因此，可獲得具有大量原材料粉末芯部的多芯結(jié)構(gòu)的線材(下文可簡(jiǎn)稱為線材)。
然后，多芯結(jié)構(gòu)的線材被拉伸成理想的直徑，用于制備具有嵌入例如銀護(hù)罩部分的原材料粉末的多芯線材(步驟S4)。因此，通過(guò)使用金屬覆蓋氧化物超導(dǎo)線材的原材料粉末而形成多芯線材。
然后，對(duì)該線材進(jìn)行滾軋(步驟S5)。圖3是示意性地示出在本發(fā)明第一實(shí)施例中滾軋線材的方法的剖視圖。圖3是沿線材的縱向方向的剖視圖。參照?qǐng)D3，滾軋是一種使板狀或棒狀材料通過(guò)多個(gè)(一般為兩個(gè))旋轉(zhuǎn)滾15，以減少其厚度或剖面面積并且同時(shí)將剖面模制成目標(biāo)形狀的工作方法。在該滾軋中，由于滾15的摩擦力，多芯線材1a被拉伸入多個(gè)滾15之間的空間，并且通過(guò)來(lái)自滾15的表面15a的壓縮力產(chǎn)生變形。原材料粉末的密度通過(guò)該滾軋而增加。
根據(jù)該實(shí)施例，在線材1a的滾軋中(步驟S5)，線材1a以至少50％且不超過(guò)80％的拉伸比滾軋。另外，線材1a優(yōu)選地以至少50％且不超過(guò)70％拉伸比滾軋，更優(yōu)選的是至少50％且不超過(guò)60％。拉伸比(％)通過(guò)下述表達(dá)式定義[Num 1]拉伸比(％)＝(1-線材滾軋后的厚度W2/線材滾軋前的厚度W1)×100參照?qǐng)D2，線材在加壓大氣中進(jìn)行熱處理(步驟S6)。例如，該熱處理以大約830℃的溫度在至少1MPa并且少于50MPa的加壓大氣中執(zhí)行。在熱處理作用下，氧化物超導(dǎo)相通過(guò)原材料粉末生成，從而形成氧化物超導(dǎo)芯2(圖1)。圖1所示的氧化物超導(dǎo)線材通過(guò)前述的制造步驟獲得。
發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，具有高超導(dǎo)性的氧化物超導(dǎo)線材可通過(guò)以至少50％且不超過(guò)80％的拉伸比滾軋線材而獲得?，F(xiàn)在將進(jìn)行說(shuō)明。
圖4是示出在制造氧化物超導(dǎo)線材的傳統(tǒng)方法中的滾軋線材的結(jié)構(gòu)的局部片斷透視圖。如圖4所示，在傳統(tǒng)線材100中，線材已經(jīng)以超過(guò)84％的高拉伸比滾軋形成，由此，已經(jīng)在覆蓋原材料粉末102的金屬103中形成針孔110，在熱處理中，加壓氣體已經(jīng)通過(guò)針孔110滲透到線材100。另外，線材已經(jīng)以高拉伸比進(jìn)行滾軋，由此裂縫111已經(jīng)在原材料粉末部分102之間的金屬103中形成，從而當(dāng)已經(jīng)滾軋線材100時(shí)使氧化物超導(dǎo)體芯輕松地互相接觸。
當(dāng)滾軋(步驟S5)后原材料粉末的密度比根據(jù)本實(shí)施例的制造方法的一般值低時(shí)，線材在加壓大氣中通過(guò)熱處理進(jìn)行壓縮(步驟S6)從而增加原材料粉末的密度。因此，雖然線材以比傳統(tǒng)拉伸比低的不超過(guò)80％的拉伸比(draft not more than 80％lower than the conventional draft)進(jìn)行滾軋，但是超導(dǎo)芯的密度可因此而增加。
在根據(jù)本實(shí)施例的制造方法中，線材以比傳統(tǒng)拉伸比低的不超過(guò)80％的拉伸比進(jìn)行滾軋，由此，當(dāng)線材滾軋時(shí)，針孔幾乎不會(huì)在覆蓋原材料粉末的金屬形成。因此，空腔和氣泡的形成由于在加壓大氣中進(jìn)行的熱處理而受到充分地抑止。另外，線材以比傳統(tǒng)拉伸比低的拉伸比滾軋，使得原材料粉末部分之間的金屬幾乎不會(huì)產(chǎn)生裂縫并且氧化物超導(dǎo)體芯幾乎不會(huì)相互接觸。因此，當(dāng)交流電流供給到氧化物超導(dǎo)體芯時(shí)，超導(dǎo)性不會(huì)降低并且沒(méi)有交流損失的增加。因此，可改善超導(dǎo)性。
在前述方法里，在滾軋中(步驟S5)線材的拉伸比優(yōu)選地不超過(guò)70％，更優(yōu)選地不超過(guò)60％。因此，針孔更難于在外殼部分3中形成。另外，氧化物超導(dǎo)體芯2之間的護(hù)罩部分3更難于產(chǎn)生裂縫。
(第二實(shí)施例)圖5是示出根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的氧化物超導(dǎo)線材的制造步驟的框圖。參照?qǐng)D5，對(duì)線材進(jìn)行滾軋(一次滾軋步驟S5)，線材在加壓大氣中進(jìn)行熱處理(第一次熱處理步驟S6)，然后，線材再次滾軋(二次滾軋步驟S7)。沒(méi)有特別限制當(dāng)前拉伸比。因此，第一次熱處理形成的空腔通過(guò)執(zhí)行第二次滾軋而被移除。
然后，線材在例如820℃的溫度下進(jìn)行熱處理(二次熱處理步驟S8)。這時(shí)，線材，優(yōu)選地在加壓大氣中進(jìn)行熱處理的線材，可在大氣壓下進(jìn)行熱處理。在第二次熱處理中，氧化物超導(dǎo)相與氧化物超導(dǎo)相的燒結(jié)進(jìn)程同時(shí)地轉(zhuǎn)換為單相。圖1所示的氧化物超導(dǎo)線材通過(guò)前述的制造過(guò)程獲得。
制造氧化物超導(dǎo)線材的其他方法與根據(jù)圖2所示的第一實(shí)施例的制造方法類似，在此不重復(fù)過(guò)多地描述。
在根據(jù)該實(shí)施例的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法中，熱處理后(步驟S6)線材被滾軋(步驟S7)，之后，線材被熱處理(步驟S8)。因此，可改善氧化物超導(dǎo)線材的燒結(jié)密度，并且可進(jìn)一步改善超導(dǎo)性。
雖然在該實(shí)施例中已經(jīng)示出分別兩次交替執(zhí)行滾軋和熱處理的情況，但是滾軋和熱處理的頻率并沒(méi)有限制在本發(fā)明中，但是滾軋和熱處理可進(jìn)一步重復(fù)。
(第三實(shí)施例)圖6是示出在本發(fā)明第三實(shí)施例中的滾軋線材的方法的框圖。圖6是與線材縱向方向垂直的剖視圖。參照?qǐng)D6，線材1a被滾軋，同時(shí)線材的側(cè)表面18在滾軋中(步驟S5)與各個(gè)固定部材17固定。當(dāng)線材1a的上表面19和下表面20由滾15加壓時(shí)(圖3)，線材1a的側(cè)表面18表示線材1a的與上表面19和下表面20基本上垂直的面。
制造氧化物超導(dǎo)線材的其他方法與根據(jù)圖2所示的第一實(shí)施例或圖5所示的第二實(shí)施例的制造方法類似，在此不再重復(fù)過(guò)多地描述。
在根據(jù)該實(shí)施例的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法中，線材1a被滾軋同時(shí)其側(cè)表面18在滾軋中進(jìn)行固定(步驟S5)。因此，氧化物超導(dǎo)線材1的寬度(圖6中的橫向?qū)挾?可降低。當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材1的寬度較小時(shí)，當(dāng)氧化物超導(dǎo)線材1在沿與線材的縱向和寬度方向垂直的方向(圖6中的垂直方向)的磁場(chǎng)的作用下時(shí)，交流損失減少。
(第四實(shí)施例)在氧化物超導(dǎo)體芯2沿氧化物超導(dǎo)線材1的縱向延伸以及氧化物超導(dǎo)線材1采用圖1所示的帶狀的情況下的制造方法已經(jīng)在第一至第三實(shí)施例的每個(gè)中進(jìn)行說(shuō)明。圖1所示的氧化物超導(dǎo)線材的特征在于該氧化物超導(dǎo)線材具有高臨界電流密度。但是，根據(jù)本發(fā)明的制造方法除了圖1所示的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法外，也可以應(yīng)用到制造扭卷氧化物超導(dǎo)線材的方法。在該實(shí)施例中，說(shuō)明制造扭卷氧化物超導(dǎo)線材的方法。
圖7是概念性地示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的氧化物超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)的局部片斷透視圖。如圖7所示，扭卷的氧化物超導(dǎo)線材11具有多個(gè)沿縱向延伸的氧化物超導(dǎo)體芯12和覆蓋該氧化物超導(dǎo)體的護(hù)罩部分13。氧化物超導(dǎo)體芯12沿氧化物超導(dǎo)線材11的縱向方向螺旋扭卷。現(xiàn)在將說(shuō)明制造該扭卷的氧化物超導(dǎo)線材11的方法。
圖8是示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的氧化物超導(dǎo)線材的制造步驟的框圖。參照?qǐng)D8，在制造扭卷氧化物超導(dǎo)線材11的方法中，在通過(guò)拉伸(步驟S4)制備多芯線材后并且在一次滾軋前(步驟S5)對(duì)該線材進(jìn)行扭卷(步驟S4a)。
圖9是示出扭卷狀態(tài)的剖視圖。參照?qǐng)D9，示出具有原材料粉末12a和金屬13a的多芯線材11a。例如，線材11a扭卷成使得扭卷節(jié)距(pitch)分別為500mm、100mm、50mm和10mm。扭卷后(步驟S5)對(duì)線材進(jìn)行滾軋。
其他的制造方法與根據(jù)第三實(shí)施例的制造方法基本上類似，因此不再重復(fù)多余的描述。
在根據(jù)該實(shí)施例的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法中，線材在線材滾軋前(步驟S5)被扭卷(步驟S4a)。
根據(jù)制造按照該實(shí)施例的氧化物超導(dǎo)線材11的制造方法，可獲得扭卷氧化物超導(dǎo)線材11。扭卷氧化物超導(dǎo)線材具有可減小交流損失這一效果。扭卷氧化物超導(dǎo)線材中氣泡形成可得以抑止，臨界電流密度可通過(guò)將本發(fā)明應(yīng)用到制造扭卷氧化物超導(dǎo)線材的方法中得以改善。特別地，交流損失可通過(guò)滾軋扭卷線材同時(shí)在滾軋中(步驟S5)固定線材的側(cè)表面而顯著地降低。
根據(jù)前述的制造方法，氧化物超導(dǎo)體芯12之間的金屬很難產(chǎn)生裂縫，這樣使得包含在氧化物超導(dǎo)線材11中的氧化物超導(dǎo)體芯12的數(shù)量可以通過(guò)使氧化物超導(dǎo)體芯12之間的間隔變窄而增加。因此，可以獲得減少交流損失的效果。
該實(shí)施例已經(jīng)示出具有圖7所示結(jié)構(gòu)的扭卷氧化物超導(dǎo)線材11。但是，除此之外，本發(fā)明也可以應(yīng)用于具有如圖10所示結(jié)構(gòu)的氧化物超導(dǎo)線材21。參照?qǐng)D10，扭卷氧化物超導(dǎo)線材21包含多個(gè)氧化物超導(dǎo)體芯12、護(hù)罩部分13和絕緣膜14。絕緣膜14覆蓋多個(gè)氧化物超導(dǎo)體芯12的各個(gè)的外圍，護(hù)罩部分13覆蓋絕緣膜14。在該氧化物超導(dǎo)線材21中，絕緣膜14用作電子避壘(barrier)，由此可進(jìn)一步減小交流損失。
現(xiàn)在說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)例。
(例1)在該例中，已經(jīng)檢測(cè)了通過(guò)使用不超過(guò)80％的拉伸比滾軋(步驟S5)線材獲得的效果。更具體地說(shuō)，圖1所示的氧化物超導(dǎo)線材通過(guò)在第一實(shí)施例中所示的制造方法制備。但是，在滾軋中(步驟S5)，拉伸比在50％到80％的范圍內(nèi)變化，用于分別滾軋直徑為1.6mm的圓線材。在熱處理中(步驟S6)，線材在溫度為830℃、總壓力為30MPa(加壓大氣)、氧分壓力為8kPa的大氣中進(jìn)行熱處理30個(gè)小時(shí)。通過(guò)這種方式獲得的氧化物超導(dǎo)線材的臨界電流值(A)已進(jìn)行測(cè)量。表1示出結(jié)果。
表1

如表1所示，當(dāng)拉伸比是85％時(shí)，臨界電流值為105A，而當(dāng)拉伸比是80％時(shí)，臨界電流值為115A，當(dāng)拉伸比是70％時(shí)，臨界電流值為118A。另外，當(dāng)拉伸比是60％時(shí)，臨界電流值為115A，當(dāng)拉伸比是50％時(shí)，臨界電流值為110A。從上面的結(jié)果可知，通過(guò)將拉伸比設(shè)置為至少為50％并且不超過(guò)80％，超導(dǎo)性得以改善。也應(yīng)該理解，超導(dǎo)性可通過(guò)優(yōu)選地將拉伸比設(shè)定為至少60％更優(yōu)選為至少70％而進(jìn)一步改善。
(實(shí)例2)在該實(shí)例中，已經(jīng)檢測(cè)了通過(guò)二次滾軋(步驟S7)和第二次熱處理(步驟S8)獲得的效果。更具體地說(shuō)，圖1所示的氧化物超導(dǎo)線材是通過(guò)第二實(shí)施例所示的制造方法制備的。但是，在一次滾軋中(步驟S5)，拉伸比在50％到80％的范圍內(nèi)變化，用于分別滾軋直徑為1.6mm的圓線材。在第一次熱處理中(步驟S6)，線材在溫度為830℃、總壓力為30MPa(加壓大氣)、氧分壓力為8kPa的大氣中熱處理30個(gè)小時(shí)。在二次滾軋中(步驟S7)，拉伸比(參照即將進(jìn)行二次滾軋之前的線材厚度的拉伸比)設(shè)定在5％，用于滾軋線材。另外，在二次熱處理中(步驟S8)，線材在溫度為820℃、總壓力為30MPa(加壓大氣)、氧分壓力為8kPa的大氣中熱處理50個(gè)小時(shí)。通過(guò)這種方式獲得的氧化物超導(dǎo)線材的臨界電流值(A)已進(jìn)行測(cè)量。表2示出結(jié)果。
表2

如表2所示，當(dāng)拉伸比是85％時(shí)，臨界電流值為130A；而當(dāng)拉伸比是80％時(shí)，臨界電流值為140A；當(dāng)拉伸比是70％時(shí)，臨界電流值為144A。另外，當(dāng)拉伸比是60％時(shí)，臨界電流值為141A；當(dāng)拉伸比是50％時(shí)，臨界電流值為136A。從上面的結(jié)果可知臨界電流值通過(guò)將拉伸比設(shè)定為至少50％且不超過(guò)80％而得以改善。相互比較實(shí)例1的結(jié)果和該實(shí)例的結(jié)果，可知通過(guò)執(zhí)行二次滾軋(步驟S7)和第二次熱處理(步驟S8)可進(jìn)一步改善超導(dǎo)性。
(實(shí)例3)在該實(shí)例中，已經(jīng)檢測(cè)了在加壓大氣中執(zhí)行熱處理獲得的效果。更具體地說(shuō)，第一次熱處理(步驟S6)在總壓力為0.1MPa(大氣)的情況下執(zhí)行，第二次熱處理(步驟S8)在總壓力為30MPa(加壓大氣)執(zhí)行。在滾軋中(步驟S5)，拉伸比在50％到85％的范圍內(nèi)變化，用于分別滾軋直徑為1.6mm的圓線材。制造氧化物超導(dǎo)線材的其他方法與實(shí)例2的制造方法類似。通過(guò)這種方式獲得的氧化物超導(dǎo)線材的臨界電流值(A)已進(jìn)行測(cè)量。表3示出結(jié)果。
表3

如表3所示，當(dāng)拉伸比是85％時(shí)，臨界電流值為120A；當(dāng)拉伸比是80％時(shí)，臨界電流值為130A。另外，當(dāng)拉伸比是70％時(shí)，臨界電流值為120A，當(dāng)拉伸比是60％時(shí)，臨界電流值為90A；當(dāng)拉伸比是50％時(shí)，臨界電流值為60A。從上面的結(jié)果可知，同樣當(dāng)拉伸比設(shè)定為至少50％且不超過(guò)80％時(shí)，如果熱處理不在加壓大氣而是在大氣中執(zhí)行，那么臨界電流值不會(huì)提高。因此，相互比較實(shí)例2的結(jié)果和該實(shí)例的結(jié)果，因此可知為改善氧化物超導(dǎo)線材的超導(dǎo)性，有必要以不超過(guò)80％的拉伸比滾軋?jiān)摼€材并且在加壓大氣中熱處理該線材。
(實(shí)例4)在該實(shí)例中，已經(jīng)檢測(cè)了當(dāng)固定線材的側(cè)表面時(shí)滾軋線材獲得的效果。更具體地說(shuō)，圖1所示的氧化物超導(dǎo)線材是用第三實(shí)施例所示的制造方法制備的。但是，在滾軋中(步驟S5)，當(dāng)固定線材的寬度時(shí)，拉伸比在50％到85％的范圍內(nèi)變化，用于分別滾軋直徑為1.6mm的圓線材。在第一次熱處理中(步驟S6)，線材在溫度為830℃、總壓力為0.1MPa(大氣)、氧分壓力為8kPa的大氣中熱處理30個(gè)小時(shí)。在二次滾軋中(步驟S7)，拉伸比設(shè)定在10％，以用于滾軋線材。另外，在第二次熱處理中(步驟S8)，線材在溫度為820℃、總壓力為30MPa(加壓大氣)、氧分壓力為8kPa的大氣中熱處理50個(gè)小時(shí)。通過(guò)這種方式獲得的氧化物超導(dǎo)線材的臨界電流值(A)已進(jìn)行測(cè)量。表4顯示結(jié)果。
表4

如表4所示，當(dāng)拉伸比是85％時(shí)，臨界電流值為90A；當(dāng)拉伸比是80％時(shí)，臨界電流值為110A；當(dāng)拉伸比是70％時(shí)，臨界電流值為125A。另外，當(dāng)拉伸比是60％時(shí)，臨界電流值為120A；當(dāng)拉伸比是50％時(shí)，臨界電流值為90A。從上面的結(jié)果可知，通過(guò)設(shè)定拉伸比為至少50％且不超過(guò)80％，超導(dǎo)性得以改善。相互比較實(shí)例2的結(jié)果和該實(shí)例的結(jié)果，可知通過(guò)固定線材的側(cè)表面的同時(shí)滾軋線材可改善超導(dǎo)性。
(例5)在該實(shí)例中，已經(jīng)檢測(cè)了當(dāng)固定線材的側(cè)表面同時(shí)滾軋扭卷氧化物超導(dǎo)線材所獲得的效果。更具體地說(shuō)，圖7所示的扭卷氧化物超導(dǎo)線材11通過(guò)第四實(shí)施例所示的制造方法制備。但是，在扭卷中(步驟S4a)，具有127原材料粉末部分12a(氧化物超導(dǎo)體芯12)的線材以8mm的扭卷節(jié)距進(jìn)行扭卷。制造氧化物超導(dǎo)線材的其他方法與根據(jù)實(shí)例4的制造方法類似。通過(guò)這種方式獲得的氧化物超導(dǎo)線材的臨界電流值(A)和交流損失已進(jìn)行測(cè)量。至于交流損失，在以80％的拉伸比滾軋線材的情況下，交流損失被視100％。表5示出結(jié)果。
表5

如表5所示，當(dāng)拉伸比是85％時(shí)，臨界電流值為80A；當(dāng)拉伸比是80％時(shí)，臨界電流值為105A；當(dāng)拉伸比是70％時(shí)，臨界電流值為121A。另外，當(dāng)拉伸比是60％時(shí)，臨界電流值為117A；當(dāng)拉伸比是50％時(shí)，臨界電流值為88A。當(dāng)拉伸比是70％時(shí)，交流損失為30％；當(dāng)拉伸比是60％時(shí)，交流損失為20％；當(dāng)拉伸比是50％時(shí)，交流損失為15％。從上述結(jié)果可知，交流損失通過(guò)將拉伸比設(shè)定為不超過(guò)70％優(yōu)選地不超過(guò)60％而顯著地減少。從上述結(jié)果也可知，通過(guò)在固定線材側(cè)表面的同時(shí)滾軋?jiān)撆ぞ硌趸锍瑢?dǎo)線材而進(jìn)一步改善超導(dǎo)性。
上文公開(kāi)的實(shí)施例和實(shí)例將被認(rèn)為完全是示意性的，而不是限定性的。本發(fā)明的范圍并非通過(guò)上述的實(shí)施例和實(shí)例限制，而是通過(guò)專利的權(quán)利要求的范圍限制，并且意在包括在等同于專利的權(quán)利要求范圍的內(nèi)涵和范圍內(nèi)的所有更正和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種制造氧化物超導(dǎo)線材(1)的方法，包含制備通過(guò)使用金屬覆蓋用于氧化物超導(dǎo)體的原材料粉末而形成的線材的步驟(S1至S4)；滾軋所述線材的滾軋步驟(S5)；和在所述滾軋步驟后，在加壓大氣中熱處理所述線材的熱處理步驟(S6)，其中在所述滾軋步驟中的所述線材的拉伸比為至少50％并且不超過(guò)80％。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造氧化物超導(dǎo)線材的方法，其中，在所述滾軋步驟中的所述線材的拉伸比為至少60％。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制造氧化物超導(dǎo)線材(1)的方法，其中，在所述滾軋步驟(S5)中的所述線材的拉伸比為至少70％。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造氧化物超導(dǎo)線材(1)的方法，進(jìn)一步包含在所述熱處理步驟(S6)后對(duì)所述線材進(jìn)行滾軋的再滾軋步驟(S7)，以及在所述再滾軋步驟后對(duì)所述線材進(jìn)行熱處理的再熱處理步驟(S8)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制造氧化物超導(dǎo)線材(1)的方法，在所述滾軋步驟中，在固定所述線材(1a)的側(cè)表面(18)的同時(shí)，滾軋所述線材(1a)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制造氧化物超導(dǎo)線材(1)的方法，進(jìn)一步包含在所述滾軋步驟(S5)前扭卷所述線材(11a)的步驟(S4)。
全文摘要
一種制造氧化物超導(dǎo)線材的方法包含以下步驟制備具有使用金屬覆蓋氧化物超導(dǎo)體線材的原材料粉末的形式的線材(S1至4)，滾軋所得線材的步驟(S5)，在加壓大氣中滾軋(S5)后熱處理該線材的步驟(S6)，其中，滾軋(S5)中的滾軋減小量為50％至80％。上述方法可提供超導(dǎo)特性被改善的氧化物超導(dǎo)線材。
文檔編號(hào)H01B12/10GK101040351SQ20058003523
公開(kāi)日2007年9月19日 申請(qǐng)日期2005年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月19日
發(fā)明者加藤武志, 小林慎一 申請(qǐng)人:住友電氣工業(yè)株式會(huì)社