拡散法による高温超伝導材料の導体化に関する基礎的研究

1990 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02226225
• 研究機関: 東海大学
• 研究代表者: 太刀川 恭治 東海大学, 工学部, 教授 (40197372)
• 研究分担者: 石田 洋一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (60013108) ; 白石 正 東海大学, 工学部, 教授 (40056122) ; 源馬 国恭 東海大学, 工学部, 助教授 (50056024) ; 河上 護 東海大学, 工学部, 教授 (40055653)
• キーワード: 酸化物高温超伝導体 / ビスマス系酸化物超伝導体 / 合成プロセス / 反応拡散 / 結晶組織 / 臨界温度 / 臨界電流密度

研究概要

本年度は、Bi系高温超伝導体の反応拡散による生成における、拡散対組成の影響と元素置換効果について研究した。高温超伝導体の拡散生成に関する研究は、その導体化並びに、薄膜作製に対して有益な知見を与えると期待される。
まず、Bi_2CuO_4/Sr_2CuO_3(2001/0201)の組合せで、2201相が拡散生成された。次に、2212相をうるのに最も適した拡散材は、2001/0212であることを見出した。850℃、20ー80時間の熱処理で厚さ150μm程度の、組成の均一な2212相が生成された。拡散相は緻密な柱状晶からなり、XRD図形によると強いa軸配向組織をもつ。試料のoffset Tcは80Kで、交流帯磁率もこの温度で鋭い遷移を示した。下地組成を0112に変えるとoffset Tcは100Kを超し、交流帯磁率は110Kと80Kで2段遷移を示した。これらの試料の磁化曲線より計算されたJc(4.2K)は、それぞれ7×10^5A/cm^2と9×10^5A/cm^2肱の大きい値を示した。
Biの一部をPbで置換した試料では、Pbの一様な分布がえられるが、Pb置換により結晶粒が粗大化し配向性が失われる。XRDによると下地に接する部分のみ2212相で、他は2223相であった。(Bi_<0.8>.Pb_<0.2>)_2CuO_<4+X>/0112及び(Bi_<0.8>.Pb_<0.2>)_2CuO_<4+X>/0222拡散試料では、offset Tc109Kがえられ、Jc(77K)は約1000 A/cm^2であった。一方、Biの一部Li置換により反応拡散が著しく促進され、(Bi_<0.75>.Li_<0.25>)_2CuO_<4ーY>/0212拡散試料では800℃、10分の短時間熱処理で88Kのoffset Tcがえられた。組織観察によると厚い拡散相が生成され、XRD図形で2212相の生成が認められた。また、前記の拡散対を構成するBi基酸化物とSr基酸化物の粉末を混合、成型し、反応拡散させた試料で、1100A/cm^2のJc(77K)がえられた。今後、本研究で明らかにされて最適組成を用い、拡散法を利用した線材化について研究を進める。

研究成果

• [文献書誌] K.Tachikawa,T.Watanabe,T.Inoue and K.Shirasu: "BiーSrーCaーCuーO Superconducting Oxides Synthesized from Different Diffusion Couples." Japanese Jornal of Applied Physics. 30,No.4. 6 (1991)
• [文献書誌] K.Tachikawa,Y.Shimo,M.Ono,M.Kabasawa and S.Kosuge: "Preparation of HighーTc Superconducting Thick Films by a LowーPressure Plasma Spraying." Advances in Cryogenic Engineering/Materials. 36A. 473-478 (1990)
• [文献書誌] K.Tachikawa,T.Watanabe and T.Inoue: "Synthesis of BiーBase HighーTc Oxides through a Diffusion Process." Superconductor Science and Technology. 3. 180-184 (1990)
• [文献書誌] T.Asaka,Y.Okazawa,T.Hirayama and K.Tachikawa: "Synthesis of BiーBase HighーTc Oxide Superconductors through an Organic Acid Salt Thermal Decomposition Process." Japanese Journal of Applied Physics. 29. L280-L283 (1990)
• [文献書誌] Y.Nishi,M.Kawakami,et al.: "Kissinger Thermal Analysis of Bi_<0.7>Pb_<0.3>SrCaCu_<1.8>O_X Glass." Journal of Materials Science Letters. 9. 801-802 (1990)
• [文献書誌] Y.Ishida,Y.Takahashi,N.Tomita and M.Mori: "Grain Boundaries in Oxide Superconductors Examined by Transmission Electron Microscopy." Molecular Crystals and Liquid Crystals. 184. 383-387 (1990)
• [文献書誌] 山香 英三,太刀川 恭治,一ノ瀬 昇: "高温超電導入門" オ-ム社, 176 (1989)
• [文献書誌] 太刀川 恭治,戸叶 一正: "超電導(増補版)" 読売新聞社, 233 (1987)