線状連続急冷処理による難加工超伝導材料の先進複合線材化プロセッシング

采用线性连续淬火处理对难加工超导材料进行先进复合线材加工

• 批准号: 15760230
• 负责人: 伴野 信哉
• 金额: $ 2.3万
• 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 Young Scientists (B)
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15760230/
• 关键词: 急熱急冷; 極細多芯線; Al共晶合金; 塑性加工; 超伝導線材; 微細組織; 前駆体線材; Al-Ge

Al-Ge系やAl-Si系共晶合金など塑性加工が極めて困難な材料を芯材とする極細多芯複合線材の新製造方法の開発のため、連続的な急熱急冷処理を導入することを検討した。この技術を基礎に、潜在能力は高い一方、難加工性により線材化が従来困難だった強磁場用超伝導線材の開発を目指し研究を実施した。本研究により得られた新たな知見、成果を報告する。1.パウダー・イン・チューブ法等により作製されたNb/(Al-Ge),Nb/(Al-Si)一次複合線材(線径約1mm、芯径50ミクロン以上)に連続的な急冷処理を適用した。電子顕微鏡観察、X線回折による同定分析の結果、急熱急冷時の到達温度が約1000±100℃の時、微細な準安定相の芯組織が形成されることが明らかとなった。その条件以下では組織は粗大化し、またその条件以上では芯材とマトリクスが反応して境界部に化合物相が形成され、その後の冷間加工に不適であることが明らかとなった。2.最適条件で急冷処理した場合、微細組織が得られる一方、芯のビッカース硬度は200以上になり、約100程度のNbに比べて極めて高くなることがわかった。そこで、この準安定相を元の安定相に変態させる追加熱処理を検討し、X線回折、組織観察によりその反応過程を調べた。その結果、共晶温度より十分低い約300℃付近で変態が開始され、この条件でGeまたはSiがAl合金芯内でサブミクロンオーダーで微細、均一に分散することが明らかとなった。このときのAl合金芯のビッカース硬度は100程度に改善され、Nbマトリクスとバランスされることが明らかとなった。最適な急熱急冷処理、および追加熱処理を行った一次複合線材を、さらに多数本束ねてNbまたはTa管に詰めて冷間加工を試みた結果、良好な複合加工性を示すことが明らかとなった。超伝導線材の前駆体となるAl合金芯径1ミクロン以下の極細多伸線を中間焼鈍なしに作製できた。

我们考虑引入连续快速加热和淬火处理，开发一种新的超细复丝复合丝的制造方法，其芯材是极难塑性加工的材料，如Al-Ge和Al-Si共晶合金。基于这项技术，我们进行了研究，旨在开发用于强磁场的超导线材，这种超导线材具有很高的潜力，但由于加工困难而难以制成导线。我们将报告通过这项研究获得的新发现和结果。 1.采用管内粉法等生产的Nb/(Al-Ge)、Nb/(Al-Si)初级复合丝(丝径约1mm，芯径50微米以上)进行连续快速冷却治疗。电子显微镜和X射线衍射鉴定分析表明，当快速加热和冷却的温度达到约1000±100℃时，形成精细的亚稳相核结构。可知，低于该条件，组织变得粗大，高于该条件，芯材与基体发生反应，在边界处形成化合物相，不适合后续的冷加工。 2、在最佳条件下快速冷却时，可以获得精细的组织，同时芯部的维氏硬度超过200，与铌的100左右相比极高。因此，我们研究了额外的热处理以将这种亚稳相转变为原始稳定相，并利用 X 射线衍射和微观结构观察研究了反应过程。结果表明，相变在远低于共晶温度的 300°C 左右开始，并且在这些条件下，Ge 或 Si 在铝合金芯内以亚微米级精细且均匀地分散。结果表明，此时铝合金芯部的维氏硬度提高至100左右，与Nb基体达到平衡。将经过最佳快速加热和冷却处理以及附加热处理的大量初级复合线材捆绑在一起尝试进行冷加工，结果发现它们表现出良好的复合加工性。芯径为1微米或更小的超细多次拉制铝合金线材是超导线材的前身，无需中间退火即可生产。