Development of innovative high-strength bronze Nb3Sn superconducting wire for fusion utilizing external Sn diffusion

利用外部锡扩散开发用于熔合的创新型高强度青铜 Nb3Sn 超导线材

• 批准号: 20H01889
• 负责人: 菱沼 良光
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: National Institute for Fusion Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01889/
• 关键词: 核融合炉; Nb3Sn線材; 内部補強; 固溶強化機構; 高Jc化; Nb3Sn; 核融合; 高強度化; 内部強化; 固溶強化

超伝導特性と機械特性を両立する内部補強Nb3Sn線材を実現するための線材構成を目的に、高濃度Sn組成のCu-Sn-In三元系合金と高濃度In組成のCu-In合金をそれぞれ溶製し、これらの組み合わせによるハイブリッド線材母材を検討した。令和3年度にて、14wt%Snと固定したCu-Sn-In合金の高温での伸び特性から明らかにしたCu-14wt%Sn-3wt%In-0.3wt%Ti三元系合金を再溶製した。また、5wt%In、10wt%In及び15wt%Inの高濃度In組成を有する各種Cu-In二元系合金を溶製し、Cu-14wt%Sn-3wt%In-0.3wt%Ti三元系合金とこれらのCu-In二元系合金を組み合わせた母材を作製するための部材加工を実施した。その後、これらの部材を用いたNb/Cu-14wt%Sn-3wt%In-0.3wt%Ti/Cu-Inの種々の拡散対の設計を進めながら種々の拡散対を作製し、真空熱処理を実施した。熱処理後の拡散対をSQUIDによる磁化特性から臨界温度を評価した。組み込んだCu-In二元系合金のIn組成の増加に伴って臨界温度特性が若干低下する傾向が見られた。一方、高磁場下での臨界電流特性の測定と微細組織観察を進めている。

我们开发了具有高浓度 Sn 成分的 Cu-Sn-In 三元合金和具有高浓度 In 成分的 Cu-In 合金，以制造具有超导性能和机械性能的内部强化 Nb3Sn 线材。由这些材料组合而成的混合线材。 2021财年，我们重熔了Cu-14wt%Sn-3wt%In-0.3wt%Ti三元合金，这从制造的14wt%Sn固定的Cu-Sn-In合金的高温延伸性能中得到揭示。此外，还生产了5wt%In、10wt%In和15wt%In的各种高浓度Cu-In二元合金，并熔炼了Cu-14wt%Sn-3wt%In-0.3wt%Ti三元合金。进行零件加工以创建将合金和这些铜铟二元合金结合在一起的基础材料。然后，在使用这些材料进行Nb/Cu-14wt%Sn-3wt%In-0.3wt%Ti/Cu-In的各种扩散对的设计的同时，制造了各种扩散对并进行了真空热处理。使用SQUID根据磁化特性评价热处理后扩散偶的临界温度。随着掺入的Cu-In二元合金的In成分增加，临界温度特性有稍微降低的趋势。同时，高磁场下的临界电流特性测量和微观结构观察正在进行中。

项目成果

Suppression of the critical current degradation under the compressive stress on the internal reinforcement bronze processed Nb3Sn wire using Cu-Sn-In ternary bronze alloy matrix

使用 Cu-Sn-In 三元青铜合金基体的内强化青铜加工 Nb3Sn 线在压应力下抑制临界电流退化

• DOI: 10.1016/j.fusengdes.2021.112365
• 发表时间: 2021
• 期刊: Fusion Engineering and Design
• 影响因子: 1.7
• 作者: Y. Hishinuma;H. Oguro;H. Taniguchi;S. Awaji and A. Kikuchi
• 通讯作者: S. Awaji and A. Kikuchi

Investigation of the Cu based binary alloys and the internal matrix reinforcement bronze processed Nb3Sn wires

铜基二元合金和内部基体强化青铜加工 Nb3Sn 丝的研究

• DOI: 10.1088/1742-6596/1857/1/012019
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Y. Hishinuma;H. Taniguchi;T. Mizuta;Y. Mizuta and A. Kikuchi
• 通讯作者: Y. Mizuta and A. Kikuchi

Critical current degradation improvement under the compressive stress on the internal reinforcement bronze processed Nb3Sn wire using Cu-Sn-In ternary alloy matrix

使用 Cu-Sn-In 三元合金基体的内强化青铜加工 Nb3Sn 丝在压应力下的临界电流退化改善

• 发表时间: 2020
• 作者: Y. Hishinuma;H. Oguro;H. Taniguchi;S. Awaji and A. Kikuchi
• 通讯作者: S. Awaji and A. Kikuchi

三元系ブロンズ合金を用いた内部補強Nb3Sn線材の臨界電流特性における圧縮応力依存性

三元青铜合金内强化 Nb3Sn 线临界电流特性的压应力依赖性

• 发表时间: 2020
• 作者: 菱沼 良光;小黒 英俊;谷口 博康;淡路 智; 菊池 章弘
• 通讯作者: 菊池 章弘

Mechanical Strength Evaluation of the Internal Matrix Reinforced Nb3Sn Multifilamentary Wires Using Cu?Sn?In Ternary Alloy Matrix

三元合金基体中Cu?Sn?内基体增强Nb3Sn复丝线材的机械强度评价

• DOI: 10.1109/tasc.2020.2981305
• 发表时间: 2020
• 期刊: IEEE Transactions on Applied Superconductivity
• 影响因子: 1.8
• 作者: Y. Hishinuma;H. Oguro;H. Taniguchi;S. Awaji and A. Kikuchi
• 通讯作者: S. Awaji and A. Kikuchi