溶融急冷法による高温超伝導線材の作製と結晶配向の制御

1990 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 02227208
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 松下 和正 長岡技術科学大学, 工学部, 教授 (80024610)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 隆士 長岡技術科学大学, 工学部, 助手 (60226024) ; 小松 高行 長岡技術科学大学, 工学部, 助教授 (60143822)
• Keywords: 酸化物高温超伝導体 / 超伝導線材 / 溶融急冷法 / ガラスセラミックス

Research Abstract

本研究は、溶融急冷法(ガラスセラミックス法)を用いてBiーPbーSrーCaーCuーO系の超伝導ガラスセラミックファイバ-を作製し、熱処理条件と超伝導特性(臨界温度、反磁性帯磁率、臨界電流密度)との関係を明らかにすることを目的とする。得られた研究成果をまとめると次のようになる。
1.低Tc相の組成に対応するBi_2Sr_2CaCu_2O_x組成の超伝導ガラスセラミックスファイバ-の作製に初めて成功した。特に、ガラスファイバ-の段階で銀ペ-スト塗布することによって、銀被覆したガラスファイバ-の作製にも成功した。840℃,5h、空気中という一段熱処理で得られた超伝導ファイバ-の特性はTc=70Kである。
2.超伝導ファイバ-の高密度化や超伝導結晶間の粒界の弱結合を改善する目的で2段熱処理を行い、Bi_2Sr_2CaCu_2O_x超伝導ファイバ-の特性改善に成功した。一段目熱処理:500℃,10h+840℃,5h酸素中、2段目熱処理:840℃20h空気中、という2段熱処理で得られた超伝導ファイバ-の特性はTc=83K,Jc(77K,OT)=10A/cm^2である。
3.鉛を添加したBi_<2ーx>Pb_xSr_2CaCu_2O_x超伝導ファイバ-の作製に成功した。Pbを添加することによって通常の1段熱処理でも、Tc=80K以上の超伝導ファイバ-が容易に得られることがわかった。例えば、Bi_<1.6>Pb_<0.4>Sr_2CaCu_2O_x組成のガラスファイバ-を840℃,5h空気中で熱処理することによって、Tc=83K,Jc(77K,OT)=37A/cm^2の特性が得られた。
4.Bi_2Sr_2CaCu_2O_xーBi_2O_3ーPbO擬三成分系のガラスファイバ-化可能領域を明らかにした。Bi_2O_3リッチ側でガラスファイバ-が容易に引けることがわかった。Bi_<2.3>Pb_<0.6>Sr_2Ca_2Cu_3O_x組成でTc=97Kの超伝導ガラスセラミックファイバ-が得られた。走査電子顕微鏡によってファイバ-の微細構造も明らかにした。

Research Products

• [Publications] Takayuki Komatsu: "Preparation of Agーcoated superconducting Bi_2Sr_2CaCu_2O_x glassーceramic fibers." Applied Physics Letters. 57. 183-185 (1990)
• [Publications] Takayuki Komatsu: "Promotion of HighーTc phase in Teーdoped(Bi,Pb)_2Sr_2Ca_2Cu_3O_y superconductors prepared by the meltーquenching method." Japanese Journal of Applied Physics. 30. L21-L24 (1990)
• [Publications] Takayuki Komatsu: "Thermal stability and fiber drawing in Bi_xPb_ySr_2Ca_2Cu_3O_z" Journal of NonーCrystalline Solids. 126. 273-276 (1990)
• [Publications] Ryuji Sato: "Glass formation and superconductivity in the Bi_<1ーx>Pb_xSrCaCu_2O_y system." Journal of Materials Science Letters.
• [Publications] Ryuji Sato: "Crystallization mechanism of Bi_2Sr_2CuO_x glass." Journal of NonーCrystalline Solids.
• [Publications] Takayuki Komatsu: "A new annealing process of superconducting Bi_2Sr_2CaCu_2O_x glassーceramic fibers." Applied Physics Letters.