高臨界電流特性超伝導大型結晶材料の開発

高临界电流特性超导大晶体材料的研制

• 批准号: 05J11909
• 负责人: 中島 隆芳
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05J11909/
• 关键词: 超伝導; 結晶材料; バルクマグネット; 臨界電流特性; 微細組織評価

本研究では、希土類123系高温超伝導体の大型結晶における高臨界電流特性化を結晶化学、固体欠陥化学的な立場から進めた。大型結晶は種結晶から育成する円盤または円柱状の溶融凝固バルクであり、微細組織や結晶性、さらに超伝導相の化学組成の制御がその臨界電流特性に大きく影響する。この材料では臨界電流特性が超伝導バルク磁石としての特性に直結しているのでその改善は学術だけでなく実用範囲を広げる意味でも重要である。最終年度である19年度にはこれまでの研究で得られた知見を総合的に生かし、希土類123溶融凝固バルクにおける高臨界電流特性化の指針を確立するとともに、実用材料において機械特性向上のために添加される銀が超伝導特性に及ぼす本質的な影響の解明を行った。希土類123溶融凝固バルクにおいて最終熱処理過程で制御する不定比酸素量は臨界電流特性に大きく影響する重要な因子であるが、その最適熱処理温度が微量であっても混入した炭素、銀、またはバリウムサイトを一部置換した希土類によって50℃程度変化することを見出した。さらに銀は銅-酸素鎖面の銅のサイトを1.5%程度置換し、置換部位の周囲が磁束ピン止め点となって磁場下における臨界電流特性向上の効果を持つことを発見した。本研究の結論は、従来注目されていなかったc軸成長領域が結晶性に優れ臨界電流特性=捕捉磁場特性が高くかつ均質であること、c軸成長領域を主領域とする円柱形状の溶融凝固バルク育成がバルク磁石の量産に有効であること、Tcが最も高くなる最適キャリアドープ状態またはややキャリア過剰ドープ状態に酸素量が制御されるべきこと、銀は機械特性向上だけでなく臨界電流特性改善の観点からも積極的に添加されるべきこと、である。なお、これらは実用的なバルク材料開発に容易に展開できる指針である。

In this paper, the characteristics of high critical current in large crystals of rare earth type 123 high temperature superconductors are studied. Large crystals, crystal growth, columnar melt solidification, microstructure, crystallinity, chemical composition of the superconducting phase and critical current characteristics are greatly affected. The critical current characteristics of these materials are important for the improvement of their magnetic properties. In the final year of 2019, the research on this subject has been carried out to establish the guidelines for the characterization of high critical currents in the melting and solidification of rare earth materials, and to clarify the effects of the mechanical properties of silver on the conductivity characteristics and the nature of silver. During the final heat treatment process, the amount of variable specific acid is an important factor affecting the critical current characteristics. The optimum heat treatment temperature is found to be slightly mixed with carbon, silver and other metals. In addition, the copper content of the silver copper-acid locking surface is replaced by 1.5% of the copper content, and the critical current characteristic of the magnetic beam is upward. The conclusions of this study are as follows: (1) C-axis growth domain, crystallinity, critical current characteristics = capture magnetic field characteristics, homogeneity, column shape, melting and solidification, and (2) C-axis growth domain, main domain, column shape, melting and solidification.(3) C-axis growth domain, crystallinity, critical current characteristics = capture magnetic field characteristics, homogeneity, column shape, melting and solidification.(4) C-axis growth domain, main domain, column shape, melting and solidification.(5) C-axis growth domain, column shape, melting and solidification. The mechanical properties of silver are improved. The critical current characteristics are improved. It is easy to develop materials that can be used in the field.

项目成果

"Novel Functions of Silver on Superconducting Properties for RE123 Melt-Solidified Bulks"

“银对 RE123 熔融凝固块体超导性能的新功能”

• 发表时间: 2007
• 作者: 小野高幸;塩川和夫;関華奈子;ERGプロジェクトチーム;M. Takahashi;T. Nakashima
• 通讯作者: T. Nakashima

Crystal growth direction dependence of microstructure and superconducting properties of cylindrical RE123 melt-solidified bulks

圆柱形RE123熔体凝固块体微观结构和超导性能的晶体生长方向依赖性

• 发表时间: 2006
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity 16
• 作者: N.Zettsu;T.Ubukata;T.Seki;T. Nakashima
• 通讯作者: T. Nakashima

Y123溶融凝固バルクにおける磁束ピンニング特性の決定因子

Y123熔体凝固体磁通钉扎特性的决定因素

• 发表时间: 2007
• 作者: Taira Kajisa;et al;中島 隆芳
• 通讯作者: 中島 隆芳

Relationship between Critical Current Properties and Microstructure in Cylindrical RE123 Melt-Solidified Bulks

圆柱形 RE123 熔体凝固块体临界电流性能与微观结构的关系

• 发表时间: 2005
• 期刊: Physica C 426
• 作者: Naohide;Matsumoto;Shutaro;Osa;Jerzy;Mrozinski;Y. Asano ed. al.;松本 吉弘;T. Nakashima
• 通讯作者: T. Nakashima

"Y123の超伝導特性に対する本質的な銀添加効果"

“银的添加对Y123超导性能的本质影响”

• 发表时间: 2007
• 作者: Atsushi Fukunari;et al;H.Fujioka et al.;渡邉正義;岩澤康裕;中島 隆芳
• 通讯作者: 中島 隆芳