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微細構造超伝導複合線材のメゾ的力学挙動と超伝導特性の相関評価

研究課題

研究課題/領域番号 13650088
研究種目

基盤研究(C)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 機械材料・材料力学
研究機関京都大学

研究代表者

北條 正樹  京都大学, 工学研究科, 教授 (70252492)

研究分担者 田中 基嗣  京都大学, 工学研究科, 助手 (30346085)
落合 庄治郎  京都大学, 国際融合創造センター, 教授 (30111925)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
4,200千円 (直接経費: 4,200千円)
2003年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2002年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2001年度: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円)
キーワード超伝導材料 / 複合材料 / Nb-Ti / Nb_3Sn / 熱残留応力 / 疲労荷重 / 臨界電流 / フィラメント損傷 / Nb3Sn
研究概要

本研究では,Nb-TiおよびNb_3Snが安定化銅に埋め込まれた超伝導複合線材について,超伝導フィラメント,母材(安定化銅)の変形挙動と残留応力変化に起因する微視的な構成要素のひずみを解析し,超伝導特性との相関を明らかにする.また,微視的なフィラメントの損傷を把握し上記相関の機構を解明するとともに,フィラメントおよびマトリックスの力学特性と微細組織,体積含有率が複合線材の力学応答に及ばす影響を体系化することを目的とする.本研究の成果は次のように要約される.
1)Nb_3Sn/Cuでは,線材から安定化銅を30,60および100%除去した試験片の応力-ひずみ関係を詳細に比較検討することにより,集合組織を持つCuおよびCu-Snの異方性弾性率を正確に決定するとともに,加工硬化を含めた銅の応力-ひずみ関係を求めた.さらに,安定化銅の外側と内側で残留ひずみが異なることを明らかにするとともに,その値を求めた.
2)溶解し抽出した微細Nb_3Snフィラメント単体について,常温で引張り試験を行った.フィラメントの束にエポキシ樹脂を含浸した試験片を作製し,フィラメントの平均的な力学特性をより高精度で求めた結果,弾性率は従来報告されている値より低いことが明らかとなった.
3)Nb-Ti/Cuでは疲労荷重を与えると,周囲の安定化銅から発生した疲労き裂がフィラメントを破断して進展するが,そのときの残留強度と臨界電流はいずれも残留フィラメント数に単純に比例することを明らかにした.
4)Nb-Ti/Cuで電気鍍金によりフィラメント体積含有率を0.08に低下させた試験片を対象として500℃までの熱処理を行い,Nb-TiおよびCuの力学特性の変化が変形挙動,特にマルティプルネッキング発生に及ばす影響を検討した.熱処理の影響は特にCuで大きく,処理温度を上げると柔らかくなるとともに大きな加工硬化を示し,かつマルティプルネッキングが発生することを実験的に示すとともに,数値解析によってその妥当性を証明した.

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (34件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (34件)

  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Investigation of Mechanical Behavior of Copper in Nb_3Sn Superconducting Composite Wire"Pysica C : Superconductivity and its applications. (in press). (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Microscopic Fracture of Filaments and Its Relation to the Critical Current under Bending Deformation in (Bi,Pb)_2Sr_2Ca_2Cu_3O_<10> Composite Superconducting Tapes"Superconductor Science and Technology. Vol.16,Issue 9. 1043-1051 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Bending Deformation and Its Influence on Critical Current in Bi2223 Composite Superconducting Tapes"Pysica C : Superconductivity and its applications. Vol.392-396. 1156-1161 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Comparison of Interlaminar Fracture Toughness between CFRP and ALFRP Laminates with Common Epoxy Matrix at 77K in LN_2"Fracture of Polymers, Composites and Adhesives II. ESIS publication 32. 421-432 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Shojiro OCHIAI: "Fracture of Filaments and Its influence on Critical Current and Residual Strength of Fatigued Nb-Ti/Cu Superconducting Composite"Cryogenics. Vol.43. 45-51 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Mode I and II Delamination Fatigue Crack Growth Behavior of Alumina Fiber/Epoxy Laminates in Liquid Nitrogen"International Journal of Fatigue. 24. 109-118 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 矢川元基編: "構造工学ハンドブック"丸善. 1006 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hojo.M., Matsuoka, T., Nakamura, M., Tanaka, M., Adachi, T., Ochiai, S., Miyashita, K.: "Investigation of Mechanical Behavior of Copper in Nb3Sn Superconducting Composite Wire"Pysica C : Superconductivity and its applications. (in press).

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hojo, M., Nakamura, M., Matsuoka, T., Tanaka, M., Ochiai, S., Sugano, M., Osamura, K.: "Microscopic Fracture of Filaments and Its Relation to the Critical Current under Bending Deformation in (Bi, Pb)_2Sr_2Ca_2Cu_3O_<10> Composite Superconducting Tapes"Superconductor Science and Technology. Vol.16, Issue9. 1043-1051 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hojo, M., Matsuoka, T., Nakaoka, S., Tanaka, M., Ochiai, S., Sugano, M., Osamura, K.: "Bending Deformation and Its Influence on Critical Current in Bi2223 Composite Superconducting Tapes"Pysica C : Superconductivity and its applications. Vol.392-396. 1156-1161 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hojo, M., Matsuda, S., Fiedler, B., Amundsen, K., Tanaka, M., Ochiai, S.: "Comparison of Interlaminar Fracture Toughness between CFRP and ALFRP Laminates with Common Epoxy Matrix at 77K in LN_2"Fracture of Polymers Composites and Adhesives II, ESIS publication 32, Blackman, B.R.K., Pavan, A. and Williams, J.G., Eds. Elsevier. 421-432 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ochiai, S., Sekino, F., Sawada, T., Ohno, H., Hojo, M., Tanaka, M., Okuda, H., Koganeyama, M., Hayashi, K., Yamada, Y., Ayai, N., Watanabe, K.: "Fatigue-Damage Evolution and Damage-Induced Reduction of Critical Current of A Nb3Al Superconducting Composite"Superconductor Science and Technology. Vol.16, Issue 9. 1071-1076 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Ochiai, S., Oki, Y., Sekino, F., Hojo, M., Tanaka, M., Okuda, H., Moriai, H., Sakai, S., Watanabe, K.: "Fracture of Filaments and Its Influence on Critical Current and Residual Strength of Fatigued Nb-Ti/Cu Superconducting Composite"Cryogenics. Vol.43. 45-51 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Hojo, M., Matsuda, S., Fiedler, B., Kawada, T., Moriya, K., Ochiai, S., Aoyama, H.: "Mode I and II Delamination Fatigue Crack Growth Behavior of Alumina Fiber/Epoxy Laminates in Liquid Nitrogen"International Journal of Fatigue. Vol.24, Nos.2-4. 109-118 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Investigation of Mechanical Behavior of Copper in Nb_3Sn Superconducting Composite Wire"Pysica C : Superconductivity and its applications. (in press). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Microscopic Fracture of Filaments and Its Relation to the Critical Current under Bending Deformation in (Bi,Pb)_2Sr_2Ca_2Cu_3O_<10> Composite Superconducting Tapes"Superconductor Science and Technology. Vol.16 Issue 9. 1043-1051 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Bending Deformation and Its Influence on Critical Current in Bi2223 Composite Superconducting Tapes"Pysica : Superconductivity and its applications. Vol.392-396. 1156-1161 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki HOJO: "Comparison of Interlaminar Fracture Toughness between CFRP and ALFRP Laminates with Common Epoxy Matrix at 77K in LN_2"Fracture of Polymers, Composites and Adhesives II. ESIS publication 32. 421-432 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Shojiro OCHIAI: "Fatigue-Damage Evolution and Damage-Induced Reduction of Critical Current of A Nb_3Al Superconducting Composite"Superconductor Science and Technology. Vol.16, Issue 9. 1071-1076 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Shojiro OCHIAI: "Fracture of Filaments and Its Influence on Critical Current and Residual Strength of Fatigued Nb-Ti/Cu Superconducting Composite"Cryogenics. Vol.43. 45-51 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 矢川元基編: "構造工学ハンドブック"丸善. 1006 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki Hojo: "Mode I and II Delamination Fatigue Crack Growth Behavior of Alumina Fiber/Epoxy Laminates in Liquid Nitrogen"International Journal of Fatigue. 24. 109-118 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki Hojo: "Interfacial Fracture of GF and CF/epoxy Model Composites under Static and Fatigue Loadings"Proc. 8th International Fatigue Congress. 1. 231-238 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] 田中基嗣: "修正シェアラグアナリシス法を用いた織物C/C複合材料の切欠き強度の検討"日本機械学会論文集,A編. 第68巻,665号. 111-118 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Bodo Fiedler: "The influence of thermal residual stresses on the transverse strength of CFRP using FEM"Composites Part A. 33. 1323-1326 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Janis Andersons: "Glass Fibre Strength Distribution Determined by Common Experimental Methods"Composite Science and Technology. 62. 131-145 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Shojiro Ochiai: "A Modeling Study on Residual Stress-induced Interfacial Debonding and Stress-strain Behavior of Weakly Bonded UD Composites"Composites Part A. 33. 1337-1343 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki Hojo: "Interfacial Fracture in Model Composites under Static and Fatigue Loadings-Mechanism Consideration by Experimental and Analytical Approaches"Materials Science Research International. STP-2. 189-196 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki Hojo: "Effect of Interface Control on Mode I Interlaminar Fracture Toughness of Woven C/C Composite Laminates"JSME International Journal, Ser. A. 44. 573-581 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Kazumune Katagiri: "Tensile Testing Methods of CU/Nb3Sn Superconducting Wires at Room Temperature"Physica C. 357-360. 1302-1305 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki Hojo: "Mode I and II Delamination Fatigue Crack Growth Behavior of Alumina Fiber/Epoxy Laminates in Nitrogen"International journal of Fatigue. 24. 109-118 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Masaki Hojo: "Mode II Interlaminar Properties under Static and Fatigue Loadings for CF/Epoxy Laminates with Different Fiber Surface Treatment"Advanced Composite Materials. 10. 237-246 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Fiedler: "Failure Behavior of Epoxy Matrix under Different Kinds of Static Loading"Composite Science and Technology. 61. 1615-1624 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 日本材料学会編: "材料と評価の最前線"培風館. 318 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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