Bi2223高温超伝導接合の支配因子解明による特性制御

阐明Bi2223高温超导结控制因素的特性控制

• 批准号: 22K14482
• 负责人: 武田 泰明
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22K14482/
• 关键词: 高温超伝導線材; 超伝導接合; 高温超伝導; 超伝導マグネット; 微細組織; 永久電流; 永久電流マグネット

本年度は主に、2本の短く切った市販Bi2223高温超伝導線材をつないだ、約10cmの直線形状の超伝導接合試料を作製した。まず、接合特性として重要な電流容量（臨界電流）と、接合の微細組織を、各試料で評価した。接合部分の密度が高いほど、電流容量が大きくなることを実証し、密度が接合特性の支配因子であることを明らかにした。これは線材やバルク材などの従来のBi2223材料でも良く知られる現象だが、超伝導接合という新しい材料においても従来材料と同様に扱うことができることを初めて指摘した研究である。上記に基づいて、従来材料で高特性化に有効であることが知られている一軸加圧中での熱処理（ホットプレス）を使った接合作製手法を開発した。加圧によって接合部分の密度が上昇し、従来プロセスよりも短時間で大きな電流容量の超伝導接合が作製できることを実証した。超伝導接合は、永久電流（ほぼ減衰しない電流）で運転する超伝導マグネットの製造プロセスの一つである。大型のマグネットでは接合数が100個以上にもなるために、短時間で高特性な接合が作製できることが望ましい。接合特性の支配因子に立脚することで、こうした実際のマグネット製造に適する接合作製プロセスが構築できることを、この研究によって指摘した。もう一つの接合特性として、超伝導マグネットで永久電流を実現するための低い接合抵抗も重要である。そこで、約1.6m長の1本の線材を3回巻きのループにし、その両端部分を折り返し形状に接合した試料を使った、接合抵抗の評価と支配因子解明にも着手し始めた。超伝導状態でループに流した電流の緩やかな減衰を理論的に解釈することで、接合抵抗を評価し、さらに特定の物理量（温度や時間など）が接合抵抗の支配因子になりうることを見出した。

は に Lord this year, 2 cut short the の く っ た city vendor Bi2223 high temperature super 伝 conductor material を つ な い だ, about 10 cm の straight line shape の 伝 guide joint sample を cropping し た. Important な ま ず, joint と し て current capacity (critical current) と, joint の を micro organizations, the sample で review 価 し た. High density of joint part の が い ほ ど, large current capacity が き く な る こ と を be し, density が joint features の dominate factor で あ る こ と を Ming ら か に し た. こ れ は wire や バ ル ク material な ど の 従 to の Bi2223 material で も good く know ら れ る phenomenon だ が, super 伝 guide joint と い う new し い material に お い て も と 従 to material with others in に Cha う こ と が で き る こ と を early め て blame し た research で あ る. Written に base づ い て, high で 従 to materials characterization に have sharper で あ る こ と が know ら れ て い る one axis added 圧 で の hot 処 principle (ホ ッ ト プ レ ス) を make っ た meet cooperation technique を open 発 し た. Add 圧 に よ っ て joint part の density が rise し, 従 プ ロ セ ス よ り も で short time big き な current capacity の super 伝 guide joint が cropping で き る こ と を card be し た. Super 伝 guide joint は, permanent current (ほ ぼ damping し な い current) で transport planning す る super 伝 guide マ グ ネ ッ ト の manufacturing プ ロ セ ス の a つ で あ る. Large の マ グ ネ ッ ト で は joint number が over 100 に も な る た め に で high, short time feature な joint が cropping で き る こ と が hope ま し い. Joint features の dominate factor に footing す る こ と で, こ う し た be interstate の マ グ ネ ッ ト manufacturing に optimum す る meet cooperation プ ロ セ ス が build で き る こ と を, こ の research に よ っ て blame し た. <s:1> う - <s:1> <s:1> bonding characteristics と て て, super-伝 conduction <s:1> グネットで permanent current を occurrence するため <s:1> low <s:1> bonding resistance である is important である. そ こ で, about 1.6 m long の 1 this の wire を 3 back 巻 き の ル ー プ に し, そ の struck end part を fold り return し shape に joint し た sample を make っ た, joint resistance の review 価 と dominate factor to interpret に も beginning to し め た. Super 伝 guide state で ル ー プ に flow し た current の slow や か な damping に を theory solution 釈 す る こ と で, joint resistance を review 価 し, さ ら に specific の quantities (temperature や な ど) が joint resistance の dominate factor に な り う る こ と を shows し た.

项目成果

The effect of intermediate layer densification on the critical current of a Bi-2223 superconducting joint

中间层致密化对Bi-2223超导接头临界电流的影响

• DOI: 10.1088/1361-6668/acaccd
• 发表时间: 2023
• 期刊: Superconductor Science and Technology
• 影响因子: 3.6
• 作者: Takeda Y;Nishijima G;Inoue K;Takano Y;Kitaguchi H
• 通讯作者: Kitaguchi H

Bi-2223超伝導接合作製における一軸プレス圧力の効果

单轴压力对 Bi-2223 超导接头制造的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 武田泰明;西島元;北口仁
• 通讯作者: 北口仁

Fabrication of Bi-2223 Superconducting Joint by Hot-Pressing Process

热压工艺制造Bi-2223超导接头

• DOI: 10.1109/tasc.2023.3251299
• 发表时间: 2023
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Takeda Yasuaki;Nishijima Gen;Kobayashi Kensuke;Kitaguchi Hitoshi
• 通讯作者: Kitaguchi Hitoshi

Performance Improvement in Bi-2223 Superconducting Joint

Bi-2223 超导接头的性能改进

• 发表时间: 2022
• 作者: Yasuaki Takeda;Kensuke Kobayashi;Gen Nishijima;Hitoshi Kitaguchi
• 通讯作者: Hitoshi Kitaguchi

ホットプレス処理によるBi-2223超伝導接合作製

采用热压工艺制造 Bi-2223 超导结

• 发表时间: 2023
• 作者: 武田泰明;西島元;小林賢介;北口仁
• 通讯作者: 北口仁