| 研究課題/領域番号 |
16H04621
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| 研究機関 | 核融合科学研究所 |
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研究代表者 |
菱沼 良光 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (00322529)
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| 研究分担者 |
田村 仁 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (20236756)
田中 照也 核融合科学研究所, ヘリカル研究部, 准教授 (30353444)
菊池 章弘 国立研究開発法人物質・材料研究機構, その他部局等, グル－プリ－ダ－ (50343877)
小黒 英俊 東海大学, 工学部, 講師 (90567471)
嶋田 雄介 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (20756572)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 核融合 / Nb3Sn線材 / 高強度化 / 固溶強化 / 臨界電流特性 |
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| 研究実績の概要 |
種々の組成を組むCu-Sn-Zn-(Ti)三元系合金を溶製し、SEM及びEPMAにて溶塊中の生成相の同定を行った結果、Sn量とZn量の増減によって線材加工性を低下させるデルタ相の生成が確認された。特に、Zn当量が16を越える組成では顕著なデルタ相の生成が確認された。これにより、デルタ相の生成が無いCu-10Sn-10Zn-0.3Ti、Cu-12Sn-6Zn、Cu-12Sn-6Zn-0.3Ti、Cu-13.5Sn-4Zn-0.3Tiの4組成について、Nb/Cu-Sn-Zn前駆体を作製し、Nb3Sn相の生成過程について検討した。いずれの組成について、700℃の熱処理温度にて熱処理時間の増加に伴ってNb3Sn相の厚さが増大する傾向が見られ、同条件の熱処理ではNb3Sn相の厚さは顕著に合金中のSn量やZn量に依存した。また、生成したNb3Sn相中にZnの存在は確認されなかった。つまり、ZnはNbとSnの反応を促進する触媒の様な効果があると考えらえる。
一方、熱処理前後の合金母材の硬度変化はビッカ－ス硬度計にて評価した。熱処理後の合金母材は、初期Zn量が多いほど硬度が高いことが分かった。これは、熱処理によって合金中のSnは全てNbと反応しNb3Sn相生成に寄与する、つまり、Znは合金母材中に残存し、母材の硬度を向上させる可能性が示唆された。
Cu-Sn-Zn系三元合金母材での極細多芯線材を作製し、18Tでの高磁場下での臨界電流特性の評価をした結果、これまでの同様にSn量に強く依存する傾向が見られた。現在、引張応力を印加されながらの臨界電流測定の準備を進めている。
Zn以外の固溶元素としてIn及びBeに注目し、Cu-Sn-In及びCu-Sn-Be合金の試作を行って、SEM及びEPMAにて溶塊中の微細組織の観察を進めている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
Cu-Sn-Zn系三元系合金でのNb3Sn相の生成では、残存Znによる母材の高い硬度が確認された。これにより、固溶強化機構を用いた高強度母材によるNb3Sn相保護の可能性を明らかにした。一方で、ZnによるNb3Sn相の生成促進効果が見られ、Nb3Sn相の超伝導特性への影響が興味深い。平成29年度は、この系での臨界電流特性を明らかにする予定である。
Znの他にもInやBeを添加したCu-Sn-In及びCu-Sn-Be合金の試作も行えており、順調に研究が推移している。
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| 今後の研究の推進方策 |
これまでと同様に、研究計画を着実に遂行する。Cu-Sn-Zn系では、測定を中心とした計画となるが、装置のマシンタイムを確保することが重要であるので、共同研究者との連絡を密にする必要がある。
また、合金や線材試作には民間企業に依頼するケ－スが多くなるので、工程管理等の打ち合わせを密に実施する。
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