�....�.
/ �/
3.500
3.000
。
2，500 2，000 1，500 (N55\〈)FHmHdoh
口
ハUハU ハU
1，i500
20
ハU ハU
1535
図2-5 O. V.Cher、nyjら[95J、 及びP.J. Leeら[94JによるNb-47wt灯i単芯線材にお けるa-Tiの析出量と5TにおけるJ cの関係。 析出量25%程度までは比例関係、
が得られている。 o : O. V. Cher、nYJら、 口: P. J. Leeら
30 25
α-Ti(Volume% ) 5 10
結果を得 ている。 また、 O. V. Chernyjら はNbTi線材にさらに長時間熱処理を施して 体積率を最大33%まで増加させているが、 図2-5に示すようにa-Tiの体積率増加に 伴う5TのJcは体積率2 5%程度で飽和傾向にある。
J. C. McKinnel1らはNbTi合金のTi 濃度を通常の4 4wt%から62wt%まで増加させ、 G -Ti析出量の増加とピンニング特性の関係を調査している[96J。 実際、 高Ti合金の 方が同一熱処理条件でのa-Ti析出量は多く、 2段熱処理程度で25児を越える析出量 が得られている。 しか し高TiのNbTiで最適化された線材は比較的低磁界でピン力 のピークを持つ傾向があり、 さらにa-Tiの体積率を増加させてもJcイ直はそれほど 上昇しない。
このようにa-Tiの体積率 が25児以上の範囲では最適化された線材のJc値がそれ ほど向上しないことから、 リボン状Q-Tiのピン力はこの体積率あたりで最適化さ れていると予想さ れる。 従って、 人工ピンの体積率としてもこの程度の値を設計
の一つの目安にすることができる。
2. 2. 3 人工ピンニングセンターを導入した従来の直流用NbTi線材の特性
前項で述べたように、 直流用NbTi線材における冶金学的手法によるJc向上はほ ぼ限界に達している。 そこで1 G Cのグループ、 及び古河一九大のグループによ り、 Jcのさらなる向上を目的とした二種類の人工ピンニングセンター導入型直流 用NbTi線材の開発が試みられている。
Mo towidloら[97JはNbTiフィラメント(sub-fi lament)の周囲をピンニングジャケ ットと呼ぶNb又はCuのシースで覆い、 それを複数本束ねたバンドル全体を一つの フィラメントとした形態の人工ピン型NbTi多芯線材を試作した。 この型の人工ピ ン線材をピンニングセンターの形状からヘキサゴナル型と呼んでいるロ その製作 方法、 及びその構造を図2-6に示す。 ピンニングジャケットで覆われたNbTiロッド 61本をフィラメントとし、 ピンニングセンターが磁束格子間隔と同程度になるま
川、
Nbn R剖F1nal wlr・cros. aec.tlon
37 F11am�nt.
(a)
(b)
図2-6 ト1otowidloら[97Jによるヘキサゴナル型人工ピン導入線材の製作プロセス (a)。押し出し回数が4回のトリプルスタック方式で製作されている。(b)
はピニングセンターを25制bとした線材の最終線径1. 9mm時のSEM観察による線 材の外観とフィラメント部の構造。
で3回スタックを行い線材を製作している。 sub-filamentの本数が61本と少ない 為に結果的にフィラメント径はサブミクロンサイズに細められている。 またピン ニングセンターの材料としてはNb、 Cuが使用されている。
これと同様な人工ピン形状としては、 履歴損失低減化の目的でフィラメント径 をサブミクロン以下に細めた結果、 1 (欠スタック領域のフィラメントバンドルが 一体化し、 フィラメント周囲のマトリクスがヘキサゴナル型の人工ピンとして作
用した線材がある。 このタイプの線材の特性はCuマトリクスではHlasnikら[38Jが、
またCu-lOwt%Niマトリクスでは立石ら[39Jによって報告されている。 S-N境界ピン からマトリクスの人工ピン化によるピンニング特性に変化するフィラメント間隔 は今後詳細に調査する必要があるが、 近接効果によるフィラメント聞の結合が非 常に強くなるフィラメント間隔をマトリクスのコヒーレンス長とすると、 強加工 されたCuではç n = 60nm程度、 またCu-lOwt制iでは29nm程度以下のフィラメント間 隔の線材では高磁界でも一次スタック領域が真フィラメントとなった人工ピン線 材として評価できる。 またこのことは磁化測定により実際に確認もされている。
人工ピンのもう一つの形状として、 松本らはリボン状a・-Tiのピン形状が大きい ピンカを生じることに着目し、 それに似せた形状として数から十層程度の積層Nb T i/Nbのクラスターを多数集合させて一つのフィラメントとした、 いわゆるラメ ラ型人工ピン線材を試作している[98J。 これらの人工ピン型線材の諸元を表2-1に 示す。
ヘキサゴナル型人工ピン線材のピン体積率と5TにおけるJcの関係を図2-7に 示す。 Jcの最大値はピンニングセンターをNbとした場合で、 体積率が25%のとこ
ろで2900A/mm2程度の値が得られている。 一方、 Cuをピンニングセンターとした場 合はNbの場合の約半分の値となっている。 Jcの最大値を得た体積率は最適化され たa-Tiの場合とほぼ等しい。 図2-8は最適化されたヘキサゴナル型人工ピン線材に おけるクレイマープロット[139Jより求めたB c2とピンニングセンターの体積率と
表2-1 各種人工ピン型直流NbTi線材の諸元
フィラメント径 ヒ.ンサイ;γ ピン間隔 ピン体積率 ヒ.ン形状 ヒ.ン材料 文献 (μm) (n m) (n m) (%)
0.25 2 32 12 hexagon Nb [97J
O. 27 4. 6 34.6 25 Nb [97J
O. 33 12.4 36. 7 50 Nb [97J
0.26 3.5 33.5 20 Cu [97J
0.27 4. 6 34. 6 25 Cu [97J
0.29 6. 7 36.7 33 Cu [97J
18 22 95 41 hexagon CuNi [39J
2. 35 48 162 51 hexagon Cu [38J
7.9 13.8tx277w 41. 5 30 1 ame 11 a Nb [98J