ニオブ・スズ複合超伝導線材の特性に関する材料力学的研究

铌锡复合超导线材性能的材料力学研究

基本信息

批准号：
17760554
负责人：
西島元
金额：
$ 1.73万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2005
资助国家：
日本
起止时间：
2005 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

平成17年度に製作し,18年度に立ち上げ及び調整を行ってきた実用超伝導線材の極低温応力/歪依存性評価装置を用いていくつかの実用線材の特性評価を行った。試料線材にはタンタル(Ta)繊維で内部補強したNb_3Sn線材,銅・ニオブ合金(CuNb)で内部補強したNb_3Sn線材,従来型の(補強無しの)Nb_3Sn線材の3種類を用意した。これらの試料線材について,14-18テスラ(T)の磁場中,4.2Kで応力-歪特性,臨界電流I_cの歪依存性を調べた。Ta補強のNb_3Sn線材は従来よりTaの延性に起因する高延性かつ,Taの熱膨張係数がNb_3Snのそれと近いために残留歪が小さいことが特徴であった。応用面からはこの残留歪を大きくすることが課題であったが,今回それに成功し,応力/歪依存性も大幅に向上させることに成功した。本研究はこの開発の評価を担当した。得られた結果の一部を文献値と比較し,良い一致を確認した。つまり,本研究で製作した極低温応力/歪依存性評価装置によって得られる結果の妥当性が示された。本研究によって得られた結果の一部は,複合超伝導体の電磁機械特性に関する国際ワークショップおよび国際磁石技術会議において発表した。本研究によって得られた成果の意義は,実用超伝導線材の臨界電流の応力/歪依存性のデータベース構築に資するだけでなく,強磁場発生のためのコンパクトな冷凍機冷却超伝導マグネットの開発や,核融合炉用・加速器用の大型超伝導マグネットの開発においても重要なデータベースとなることにある。

我们利用2005年制造、2008年开机调试的实用超导线材低温应力/应变依赖性评估装置对几种实用超导线材的特性进行了评估。制备了三种类型的样品线材：钽（Ta）纤维内部增强的Nb_3Sn线材、铜铌合金（CuNb）内部增强的Nb_3Sn线材和传统（未增强）Nb_3Sn线材。对于这些样品线，在 4.2 K、14-18 Tesla (T) 的磁场中研究了应力-应变特性和临界电流 I_c 的应变依赖性。 Ta强化Nb_3Sn线通常具有由于Ta的延展性而具有高延展性以及由于Ta的热膨胀系数接近Nb_3Sn而导致的残余应变小的特点。从应用的角度来看，挑战在于增加残余应变，但我们成功地做到了这一点，并成功地显着改善了应力/应变依赖性。这项研究负责评估这一发展。得到的一些结果与文献值进行了比较，证实了良好的一致性。换句话说，证明了本研究中制造的低温应力/应变依赖性评估装置所获得的结果的有效性。这项研究获得的一些结果已在复合超导体电磁机械性能国际研讨会和磁体技术国际会议上发表。这项研究取得的成果的意义在于，它不仅有助于建立实际超导线材临界电流的应力/应变依赖性数据库，而且有助于开发用于发电的紧凑型冰箱冷却超导磁体。强磁场，还将作为开发聚变反应堆和加速器用大型超导磁体的重要数据库。