マグネット用高温超伝導材料の微細組織制御と高臨界電流密度化

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高い臨界電流密度をもつ安定なマグネット材料としては酸化物超伝導体を金属と複合することが有効である。そこでY系およびBi系銀シ-ス材をとりあげ,実用可能な特性をもつ超伝導複合材料を実現するために制御すべき材料科学的諸因子を解明し,その知見をもとに合理的な作製プロセスを検討してきた。本年度の研究実績は次のようであった。(1)Bi2223の標準組成をほずかずつづらし組織の変化を調べた。Srを増加させ,CaとCuを減少させると2212相が増加した。一方逆方向に組成をずらすと(Sr,Ca)_2CuO_3や(Sr,Ca)_3Cu_5O_xなどの相が増加した。Jcを最適にする組成はBi/Pb/Sr/Ca/Cu=1.6/0.4/1.6/2.0/2.8となった。(2)銀シ-スBi2223テ-プ材を種々な加工法と熱処理の組合せで作製し,Jcを最大にするTMT法を検討した。カセットロ-ラダイスとプレスの組合せがJcを最大にし,線引加工や左延は組織を不均一にするため不適当であることが明らかとなった。加工度を大きくするほどJcは高くなるが,77KのJcと4.2Kでの値との間に正の相関があることが見出された。(3)YBCO超伝導体に種々な酸化物を添加したところ,いくつかの系で複合酸化物が形成され,とくにBaSnO_3は粒内Jcを著しく増加させることが明らかとなった。1〜3モルのSnO_2の添加により焼結密度は6g/cm^3以上になり,結晶粒は微細化されることも明らかとなった。(4)銀シ-スYBCOテ-プ材について室温で引張試験を行ったところ,多重破断現象が観察された。この現象を2因子ワイブル分布を仮定して解析を行ったところ破断応力とひん度因子の間にはよい相関があり,それよりワイブルパラメ-タを決めることができた。これよりテ-プ材の強度の予測がある程度可能となった。これらの実験値をテ-プ材を高強度化するための方策について検討を行った。