Ultra fine A15 superconducting wire for high-field accelerator magnets

高场加速器磁体用超细A15超导线材

• 批准号: 21H04477
• 负责人: 北口 仁
• 金额: $ 27.21万
• 依托单位: National Institute for Materials Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04477/
• 关键词: 超伝導線材; 強磁場加速器用マグネット; 極細金属線; A15型化合物超伝導体; 超伝導ケーブル; 極細金属線加工技術; 超伝導ケーブルの電磁現象; 極細超伝導線の特性評価技術

性能を劣化させることなく自在に曲げることができ、これまで前例のないしなやかさをもった高磁場加速器マグネット用A15型化合物超伝導ケーブルを目指し、その素線となる髪の毛よりも細い極細超伝導線材の開発と撚線ケーブル化の基盤となる電磁現象の解明に取り組んでいる。極細超伝導線の連速伸線加工を高効率で行うことのできるノンスリップ型連続伸線機を導入した。従来のスリップ型伸線機と比較してダイス毎の後方張力の精密制御が可能で、難加工性素材の伸線加工中における断線防止が期待できる。ジェリーロール法Nb/Al複合線の伸線加工を試行し、外径50μmで長さ1,000m以上の長尺線が無断線で加工できた。この一部についてさらなる極細化に挑み、短尺ではあるが絹糸よりも細い外径17μmまでの細線化に成功した。この超極細Nb/Al線は異種金属の複合細線として世界最細の事例と考えている。極細線を用いた19本撚線導体について、微分幾何学に基づく空間曲線理論により、熱処理後のマグネット巻き線を想定した曲げ歪み解析を行った。曲げ半径200mmの場合に0.033 %の歪みとなることがわかった。この結果は、線材の材料特性をフィードバックして導体の加工から運転時の特性を推定するために有用である。直径25~50μmの極細多芯Nb3Sn線材素線の室温引張強度評価のため、既存の引張試験機に組み合わせる治具を本研究で新規に考案・製作し、試験を行った。5 N容量の小型ロードセルを自作し、荷重校正の結果、荷重と出力電圧の間に良好な線形性を確認した。単繊維引張試験法により、熱処理前、後の直径50μmのNb3Sn線材の室温引張試験を実施し、再現性良く破断強度を評価できることを確認した。

我们的目标是为高磁化加速器磁体创建A15型复合电缆，可以自由弯曲而不会降解性能，并且具有灵活的，前所未有的柔韧性水平，并且正在努力开发超细节的超导电线，比起裸露的电线，并阐明了裸露的电线，并阐明了裸露的电线，并阐明了现象。搁浅的电缆。已经引入了一款能够执行高效率的超细超导电线的连续线绘图处理的非滑动类型连续绘图机。与常规的滑线绘图机相比，可以精确控制每个模具的后张力，并且在难以工作的材料的电线绘制处理过程中可以防止电线断裂。测试了果冻滚动方法NB/AL复合线以绘制，并且未经许可处理外径为50μm或更多的长电线。我们试图进一步完善产品的这一部分，并成功地使其更薄至17μm的外径较短，该直径比丝线更薄。这款超细NB/Al电线被认为是世界上最好的例子，它是相互不同金属的复合薄金属丝。基于磁弯曲的几何形状，基于热处理后磁体绕组的空间曲线理论，使用超细电线对19条绞线导体进行了弯曲失真分析。发现当弯曲半径为200 mm时，失真为0.033％。该结果可用于回馈电线的材料特性并估算导体处理中的工作特性。在这项研究中，新设计和制造的夹具与现有的拉伸测试仪结合在一起，以评估直径为25-50μm的超细多核NB3SN电线的室温拉伸强度。由自制成的小负载单元具有5N，并且负载校准证实了负载和输出电压之间的线性良好。使用单纤维拉伸试验，在热处理前后，在直径为50μm的NB3SN线上进行室温拉伸测试，并确认可以以良好的可重复性评估破裂强度。

项目成果

Jelly-Roll Processed Nb3Al Super-Fine Monofilament Wires with Cu/non-Cu Ratio of 1.0

铜/非铜比为 1.0 的果冻卷加工 Nb3Al 超细单丝线

• 发表时间: 2021
• 作者: Akihiro Kikuchi;Yasuo Iijima;Masaru Yamamoto;Masatoshi Kawano;Junya Imani;and Ataru Ichinose
• 通讯作者: and Ataru Ichinose