Bi系酸化物超伝導体における相生成促進・ピン止め点導入と線材、バルク材への応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 09355023
• Research Institution: Kitami Institute of Technology
• Principal Investigator: 前田 弘 北見工業大学, 工学部, 教授 (00281981)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 張 平祥 豊橋技術科学大学, 工学部, 助教授 (70314086) ; 青木 清 北見工業大学, 工学部, 教授 (70124542) ; 佐藤 充典 北見工業大学, 工学部, 教授 (40281878) ; 平賀 賢二 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30005912) ; 渡辺 和雄 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (30143027)
• Keywords: Bi2223 / Agシース多芯線 / 臨界電流密度 / 交流損失 / Sr-V-O絶縁バリアー / Bi2212 / 磁場中結晶育成 / 結晶配向

Research Abstract

Bi系酸化物超伝導線材の実用化に向けて、世界中でその研究開発が精力的に進められている。しかし、実用化には、線材の高臨界電流密度 (Jc) 化とともに低交流損失化が極めて重要な課題である。本研究では、我々が先に見い出した、Sr-V-O酸化物、Sr6V2O11 (SVO) が電気絶縁体で、加工しやすく、しかもBi2223相の生成と配向性を促進する優れた性質を有することから、SVOが優れた絶縁バリア材としての可能性を秘めていることに注目し,各超伝導フィラメントの外側および内側をSVO絶縁バリアで包んだ種々のBi2223多芯テープ線材 (7芯、19芯) を作製して、Jcや交流損失を評価し、SVOバリアーの有用性を検討した。その結果、フィラメントの外側をSVOバリアーでコートした線材や外側と内側の両方をコートした線材のIc、Jcは何にもコートしない線材に比べて高く、交流損失もかなり小さくなることが明らかになった。しかも超伝導フィラメントを包んでいるAgシースの一部が破れてSVOと超伝導相が反応しても特性の劣化がおこらないなど、従来研究された絶縁バリアー材に比べて極めて優れた絶縁バリアー材であることが明らかになった。さらに、Jcの向上に結晶配向性の向上が不可欠であるが、バルク材や層厚の厚い線材等に対しては有望な方法が現在見い出されていない。我々は、帯磁率の異方性を利用した強磁場中での結晶配向育成に注目し、これをBi2212のバルク材や線材の結晶配向育成に適用し、結晶配向性やJcの向上について調べた。その結果、結晶C軸が結晶育成中の印加磁場Ha方向に優先的に配向し、その配向度はHaの増加とともに増し、3Tの磁場でバルクの中心まで高配向の組織が形成される。そのためJcも著しく向上する。バルクにおいては勿論、線材においても臨界電流密度Jcの向上に非常に有力な方法と言える。また、高濃度Pb置換Bi2212についても研究し、高Jc化のための指針を得ることができた。

Research Products

• [Publications] H.Maeda,K.Kakimoto,M.Kikuchi,K.Watanabe: "Effect of V,Ir-doping on the Jc properties of Bi2223 tapes"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 9. 2541-2544 (1999)
• [Publications] P.X.Zhang,H.Maeda,L.Zhou,C.S.Li,Z.Z.Duan,H.L.Zheng: "Fabrication and properties of high Jc multifilamentary (Bi,Pb)-2223 tapes with Ag-alloy sheath"IEEE Transactions on Applied Superconductivity. 9. 2770-2773 (1999)
• [Publications] H.Maeda,W.P.Chen,K.Kakimoto,P.X.Zhang,K.Watanabe,M.Motokawa,et al.: "Microstructure and properties of Bi2212 tapes and bulks grown in high magnetic field"Advances in Superconductivity. 11. 823-826 (1999)
• [Publications] P.X.Zhang,H.Maeda,L.Zhou,A.K.Wang,P.J.Ji: "Effect of Ag foils on properties of (Bi,Pb)-2223 multifilamentary tapes"Advances in Superconductivity. 11. 855-858 (1999)
• [Publications] W.P.Chen,H.Maeda,K.Kakimoto,P.X.Zhang,K.Watanabe,M.Motokawa: "Effect of Ag-doping on texture development of Bi2212 bulk ceramics in high magnetic field"Journal of Low Temperature Physics. 117. 771-775 (1999)
• [Publications] W.P.Chen,H.Maeda,K.Watanabe,M.Motokawa,H.Kitaguchi,H.Kumakura: "Microstructures and properties of Bi2212/Ag tapes grown in high magnetic fields"Physica C. 324. 172-176 (1999)
• [Publications] W.P.Chen,H.Maeda,K.Kakimoto,P.X.Zhang,K.Watanabe,M.Motokawa: "Processing of Ag-doped Bi2212 bulks in high magnetic fields"Physica C. 320. 96-100 (1999)
• [Publications] W.P.Chen,H.Maeda,K.Kakimoto,P.X.Zhang,K.Watanabe,M.Motokawa,et al.: "Textured crystal growth of Bi(Pb)2212 bulk ceramics in high magnetic field"Journal of Crystal Growth. 204. 69-77 (1999)
• [Publications] W.P.Chen,H.Maeda,K.Watanabe,M.Motokawa: "Effect of precursor composition on textured crystal growth of Bi2212 bulks in high magnetic field : investigations on Pb-substitution and Ag-doping"Physica C. (in press).
• [Publications] H.Maeda,P.X.Zhang,K.Watanabe,T.Matsushita,E.S.Otabe: "Fabrication and properties of Ag-sheathed Bi2223 tapes with Sr6V2011 oxide barriers between filaments"Physica C. (in press).
• [Publications] P.X.Zhang,H.Maeda,A.Oota,R.Inada,T.Uno,Y.Takatori,et al.: "Transport a.c. losses of (Bi,Pb)-2223 multifilamentary tapes with different distribution"Advances in Superconductivity. (in press).
• [Publications] W.P.Chen,H.Maeda,K.Watanabe,M.Motokawa: "Introducing a melt processing into fabrication of Bi(Pb)2223 bulks"Advances in Superconductivity. (in press).
• [Publications] H.Maeda,P.X.Zhang,K.Watanabe,T.Matsushita,E.S.Otabe: "Jc properties of Ag-sheathed Bi2223 tapes with Sr-V-oxide barriers"Advances in Superconductivity. (in press).
• [Publications] P.X.Zhang,H.Maeda,A.Oota,R.Inada,W.P.Chen: "Fabrication and properties of (Bi,Pb)-2223 tapes with different lead content"Advances in Superconductivity. (in press).
• [Publications] W.P.Chen,H.Maeda,K.Watanabe,M.Motokawa,H.Kitaguchi,H.Kumakura: "Jc enhancement of Bi2212/Ag composite tapes by magnetic melt processing"Proceedings of the 4th European Conference on Applied Superconductivity. (in press).
• [Publications] 前田 弘: "Bi系超伝導体の生まれからを見つめて"低温工学. 35. 56-64 (2000)
• [Publications] M.Ishizuka,Y.Tanaka,H.Maeda: "Magnetic field and temperature dependence of critical current density in Hf-doped Bi-2223/Ag-Cu alloy sheathed tapes"Physica C. 329. 258-266 (2000)