2004 Fiscal Year Annual Research Report
非平衡反応を利用した高磁界用二硼化マグネシウム超伝導体の開発
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16360355
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
戸叶 一正 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (60361169)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡辺 和雄 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (30143027)
折茂 慎一 東北大学, 金属材料研究所, 助教授 (40284129)
BADICA Petre 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30372311)
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| Keywords | MgB_2超伝導体 / 臨界電流密度 / メカニカルアロイング / レーザー蒸着法 / 粉末法 |
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| Research Abstract |
金属間化合物の中で最も高い臨界温度(T_c=39K)をもつMgB_2は、磁界中の特性改善が実用化のための大きな課題になっている。この解決には臨界磁界H_<c2>を高め、さらに磁束ピン止め力を強化する必要があり、ナノレベルでの組織制御に基づいたプロセスの見直しが必要である。本研究では、メカニカルアロイングおよびレーザー蒸着等の新たなプロセスを適用して、高性能なMgB_2線材を作製するための新たな基盤を確立することを目的としている。平成16年度は以下の研究を実施した。粉末法に関しては、原料粉末(Mg+B)の組成、ミリング雰囲気、熱処理条件、SiC等のナノ粒子の添加効果等の検討を、最初にバルク材について行い、さらに一部の粉末については金属被覆材を用いて実際にテープ状に加工し、磁界中の臨界電流密度の測定を行った。その結果、水素雰囲気は結晶性を高め、T_cを高くするが磁束ピン止め力は弱くなる、ミリングのタイミングや熱処理条件を適切に選択することによってSiC添加はH_<c2>向上に著しく効果的であることなどが分かった。現在までに得られた最高の輸送J_cは10T、4.2Kで10^4A/cm^2である。レーザー蒸着については、YAGレーザー発振器を新たに購入し、既存の蒸着チャンバーに付属させてパルスレーザー蒸着(PLD)装置を設置した。YAGレーザーは通常使われているExcimerよりも小型で操作が簡単な利点がある。ターゲットとしてMgB_2+Mg粉末のプレス成型体、基板としてサファイアを用い、蒸着後チャンバー内でそのまま熱処理するin situ法と、外部でMgと一緒に密封して熱処理するex situ法について製造条件の適正化を図った。現在までに28Kの超伝導臨界温度が得られた。また本研究を実施する過程で、MgB_2以外の新たな硼化物系超伝導体であるLi_2Pd_3B超伝導体(T_c=8K)を発見した。
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