JP2000500271A - 異方性超電導化合物を含むケーブル化導体とその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 各々が好ましくは母材材料によって取り囲まれるかまたは支持された１つまたはそれ以上の好ましくはねじられたフィラメントを含み、実質的に単方向性であり、且つケーブル化導体内のストランド及びフィラメントの回転配向には無関係な結晶グレイン整列を有するテクスチャ化された異方性超電導化合物からなる複数の転位されたストランドを備えたケーブル化導体。ケーブル化導体は、複数の適当な複合ストランドを形成するステップと、予め選択されたストランド撚りピッチで導体の縦軸の周囲にそれらを転位させることによってストランドからケーブル化中間物質を形成するステップと、上記ストランド転位ステップに続いて、ケーブル化中間物質の最も広い縦断面に直交方向の一次成分を用いて遂行されるテクスチャ化プロセスを含む少なくとも１つのステップを含む１つまたはそれ以上のステップでストランドをテクスチャ化するステップとによって作られる。好ましい実施例では、フィラメント断面、フィラメントねじりピッチ、及びストランド撚りピッチは、フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導化合物の典型的なグレインの好ましい方向の面積の少なくとも10倍になるように連携的に選択される。二軸テクスチャを必要とする材料の場合には、テクスチャ化ステップは、導体の最も広い縦断面の面内の所定の方向の第２の一次成分を用いてテクスチャ化プロセスを遂行することを含むことが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】 異方性超電導化合物を含むケーブル化導体とその製造方法 発明の分野 本発明は、超電導ケーブルにされた導体と、それらの製造方法とに関する。 発明の背景 特に、約20°Ｋより高い比較的高温で大きい電流を流すことができる構造を有 する酸化物超電導体のような超電導材料が発見されて以降、電気及び磁気応用に おいてより高い効率を得るために、超電導体を使用する可能性にかなりの関心が 集まっている。しかしながら、実験室外において実際に使用する場合、殆どの電 気及び磁気応用においては、工学的通電容量が大きいことに加えて、合理的な費 用で、且つ高い束ね率(packing factors)で製造可能な撓み可能なケーブルにさ れた長さの導体を必要とする。 高い束ね率の形状は、単位体積当たりの性能を最大にする。殆どの電気応用に おいて考慮される主要設計争点の１つは、空間的な制約、及びより高い総合電流 密度を取扱う必要性である。 柔軟なケーブル化（以下「ケーブルにする」及び「ケーブルにされた」を、「 ケーブル化」という）導体、即ち、ねじり、らせん形に巻き、編組し、またはそ れ以外に機械的に転位させて束にし、そして電気的に絶縁して導体ストランドに した導体が、コイル、回転機械、及び長いケーブルを含む多くの応用に望まれて いる。匹敵する組成及び断面のモノリシック導体と比較して、実質的に機械的に 孤立した複数の導体ストランドから作られたケーブル化形状は、より高い柔軟性 を有していよう。「実質的に機械的に孤立した」とは、ケーブルストランドがケ ーブル内で独立的に運動する能力を有していることを意味するが、通常は安定性 及び頑丈さを得るために、ストランドを機械的にある程度ロックすることが望ま れる。柔軟性は、ケーブル断面とストランド断面との比に比例して増加する。 “Superconducting Magnets”by Martin Wilson(1983,1990)，pp 197，307 -309には、低温金属超電導導体において複数の実質的に電気的に絶縁され、転位 された導体ストランドから作られたケーブルが、モノリシック導体に比して交流 損失が大幅に低下していることが示されており、より複雑な構造を有する高温超 電導体に関しても同じ関係を保持するように提唱されている。交流損失は、スト ランド断面、ケーブル断面、及びねじりのピッチに関係して減少するものと考え られる。完全に転位された形態に組立てられ、多くの電気的に絶縁されたストラ ンドを有するケーブルであるリッツケーブルが、ほぼ全ての交流応用に対して要 求される。直流応用の場合には、複数の絶縁されていないストランドをケーブル 化して柔軟性または機械的頑丈さを得ることができる。ケーブル内のストランド の数が多い程、これらの長所がより顕著になる。ケーブル化プロセスはモノリシ ック製造プロセスよりも容易に拡張することができるので、ケーブル化も望まし い。 しかしながら、比較的高温における電気及び磁気応用に有望であることが示さ れている酸化物、硫化物、セレン化物、テルル化物、窒化物、炭化ホウ素、また はオキシカーボネートの超電導セラミックのような殆どの超電導体は、それらの 通電容量を最適化するためには、テクスチャ化(texturing)を必要とする異方性 超電導化合物である。これらの材料の物理的制約のために、これらを高い束ね率 の、目をつめて転位させたケーブル形態に形成することは実行不能であると考え られる。これらは、典型的には複雑で、脆弱で、グレイン構造を有しており、普 通の金属処理方法を使用してそれら自体をワイヤまたは類似形状に引き抜くこと はできず、また連続した長さにケーブル化するのに耐える必要な機械的特性を有 していない。従って高温超電導導体のより有用な形状は、通常は、異方性超電導 化合物が、複合体に機械的頑丈さを付加する母材材料によって支持されるような 複合構造である。例えば、公知の管内粉末（powder-in-tube：ＰＩＴ）プロセス 、または種々の被膜導体プロセスのような超電導酸化物複合体のための好ましい 製造プロセスにおいては、所望の超電導酸化物は、製造プロセス中に発生する相 変態及び酸化反応の組合わせによって、典型的には貴金属の支持用母材内または 母材上に形成される。 複合形状であっても、高性能超電導物品をこれらの材料から成功裏に製造する ことを可能にするジオメトリは、充分な臨界電流密度を達成するためには超電導 セラミックを「テクスチャ化」する必要があること、及び超電導体の電気的異方 特性によって制約される。これらの材料の１つを含むどの複合体の通電容量も、 複合体の製造工程中に誘起される「テクスチャ化」と呼ばれる結晶の整列の程度 、及び超電導体グレインのグレイン間結合に大きく依存する。例えば、セラミッ ク超電導体の中では最も有望であり、広く研究されている酸化物超電導体のレア アースファミリは、充分な通電性能を得るためには、各グレインの２つの軸に沿 う特定の結晶整列である二軸テクスチャを必要とする。超電導体のビスマス・ス トロンチウム・カルシウム・銅・酸化物ファミリ（ＢＳＣＣＯ ２２１２として も知られるＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏ_x、及びＢＳＣＣＯ ２２２３としても知ら れるＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x）の２層及び３層相のような雲母状結晶構造を有 する若干のセラミック超電導体は、通電方向に対して直角な面内で単軸方向にテ クスチャすると大きい通電容量を呈する。（雲母状構造は、充分に限定された滑 り面及び裂け(cleavage)システムを有する高度に異方性の板状グレインを特徴と している。）更に、多くの超電導化合物は、単軸テクスチャ化技術によって部分 的にテクスチャすることができる。単軸テクスチャ化技術に適する異方性超電導 化合物は、それらが長い長さを製造するように容易に拡張することができる方法 によってテクスチャできるので、電気応用に特に有望であると考えられてきた。 常電導及び超電導金属のような他の公知導体とは対照的に、充分にテクスチャ された異方性超電導複合物品の通電容量は、それらの超電導グレインの結晶の整 列、及び何等かの電流の流れまたは外部磁界によって決定されるそれらの優先方 向の相対配向に大きく依存しよう。それらの結晶構造のために、超電流は、各グ レインのｃ軸に垂直な面内に横たわる少なくとも１つの方向に優先的に流れる。 それらの臨界電流は、それらの「不良」方向におけるある大きさ（それらの「良 好」方向におけるよりも小さい）程度になり得る。従って、これらの材料から高 性能ケーブルを製造する上での重要な考察は、所望の配向を有するケーブルの部 分を最大にする手段を見出すことであり、これは普通のケーブル製造では争点に はならないことである。通電容量を最適化するためには、ケーブル内の全てのグ レインをそれらの関連軸に沿って互いに平行に整列させることが望ましい。（例 えば、ＢＳＣＣＯ ２２１２または２２２３を典型とする単軸テクスチャ化の場 合には少なくともｃ軸に、またはレアアース超電導酸化物を典型とする二軸テク スチャの場合には少なくともｃ軸と、ａ軸またはｂ軸の何れかに平行に整列させ 、各ｃ軸はケーブルストランド及びそれらを含むフィラメントの相対回転配向に は無関係に、ケーブルの縦軸に直角であることが好ましいが、普通のケーブル化 では要求されるねじり及び曲げ特性は、このような均一なグレイン整列には容易 に受け入れられない。） 以上から、本発明の目的は、ケーブル導体内のストランド及びフィラメントの 回転配向には方向的に無関係に、実質的な結晶グレイン整列を有するテクスチャ された異方性超電導化合物を含むテクスチャされたケーブル化導体と、このよう なケーブル化導体を製造するプロセスとを提供することである。 本発明の別の目的は、テクスチャ化を必要とする超電導化合物のストランドを 、普通の高速ケーブル化装置に使用できるようにした新しいケーブル化導体製造 プロセスを提供することである。 別の目的は、高度に方向付けする(aspect)ことができる複数のストランド内に 異方性超電導化合物を含む機械的に安定な、完全に転位された高束ね率のケーブ ル化導体と、このようなケーブル化導体を製造するプロセスとを提供することで ある。 本発明の別の目的は、各々が雲母上の、または半雲母上の超電導酸化物、最も 好ましくはＢＳＣＣＯ ２２２３からなる複数のストランドを備えた高束ね率の 、充分にテクスチャされたケーブル化導体と、このようなケーブル化導体を製造 するプロセスとを提供することである。 発明の概要 １つの面において、本発明は、ケーブル化導体を提供する。このケーブル化導 体は、各々が好ましくは母材材料によって取り囲まれているか、または支持され ている１つまたはそれ以上の好ましくはねじられたフィラメントからなり、実質 的に単方向性及び二方向性であり、且つケーブル化導体内のストランド及びフィ ラメントの回転配向には方向的に無関係な、実質的な結晶グレイン整列を有する テクスチャされた異方性超電導化合物を備えている。別の面において、本発明は 、超電導化合物の各グレインの結晶ｃ軸整列が、ケーブル化導体内のストランド 及びフィラメントの回転配向には方向的に無関係に、ケーブル化導体の縦軸に実 質的に直角であるようにテクスチャされた異方性超電導化合物のグレインからな る転位されたケーブル化導体を提供する。フィラメントは、母材材料によって取 り囲むか、または支持することが好ましい。 本発明は、グレインのテクスチャ化を必要とするどのような異方性超電導化合 物を用いても実現することができる。これらの化合物は、好ましくは、酸化物、 硫化物、セレン化物、テルル化物、窒化物、炭化ホウ素、またはオキシカーボネ ート型であり、最も好ましくは、超電導酸化物である。「グレイン」とは、雲母 状超電導酸化物のようなコロニー形成超電導化合物の場合にはｃ軸が実質的に一 致し、ａ及びｂ軸が複数の配向を有し、また、コロニーを形成しない化合物の場 合にはａ、ｂ、及びｃ軸が実質的に一致するような単結晶または多結晶領域を有 する結晶質コロニーを意味している。 別の面において本発明は、超電導ケーブル化導体を製造する方法を提供する。 本方法は、第１に、各々が、予め選択されたフィラメント断面とねじりのピッチ とを有し、好ましくは母材材料によって取り囲まれるかまたは支持され、且つ所 望の異方性超電導化合物またはその先駆物質のグレインを含む少なくとも１つの 好ましくはねじったフィラメントを備えている複数の複合ストランドを形成する ステップと、第２に、予め選択されたストランド撚り(lay)ピッチで導体の縦軸 の周囲にストランドを転位させることによってストランドからケーブル化中間物 質を形成するステップと、１つまたはそれ以上のステップでストランドをテクス チャするステップとを備え、ストランドをテクスチャするステップは、ケーブル 化中間物質の最も広い縦断面と直交方向の一次成分を用いてテクスチャ化プロセ スを遂行することを含む少なくとも１つのステップと、もし所望の超電導化合物 への先駆物質が残っていれば、フィラメント材料内に相変態を発生させるのに充 分な条件で遂行される少なくとも１つの熱機械処理ステップと、上記ストランド 転位ステップに続いて遂行される少なくとも１つの直交テクスチャ化ステップ とを含み、それによりケーブル化導体内のストランド及びフィラメントの回転配 向には実質的に無関係な、結晶グレイン整列を有する超電導ケーブル化導体を形 成する。好ましい実施例では、フィラメント断面、フィラメントねじりピッチ、 及びストランド撚りピッチは、フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導 化合物の典型的グレインの好ましい方向の面積の少なくとも10倍になるように連 携的に選択される。二軸テクスチャを必要とする材料の場合、テクスチャ化ステ ップは、導体の最も広い縦断面の面内の所定の方向の一次成分を用いてテクスチ ャ化プロセスを遂行することを含むことが好ましい。 本発明の好ましい実施例では、本発明は、それら自体が雲母状または半雲母状 であるか、または雲母状または半雲母状の先駆物質を有する超電導セラミックで 実現され、テクスチャ化ステップは、ケーブル化中間物質の最も広い縦断面と直 交方向の力テンソルの一次成分を用いる非・線対称変形テクスチャ化を含むこと が好ましい。「雲母状」とは、優先裂け面及び滑りシステムが高度に異方性であ り、従って高度に異方性の通電容量を特徴とすることを意味する。「半雲母状」 は、グレイン構造は高度に異方性であるが、裂け面及び滑りシステムが貧弱に限 定されていることを特徴とする。「先駆物質」とは、適当な熱処理によって所望 の異方性超電導体に変換することができる何等かの材料のことである。例えばも し、所望の異方性超電導体が酸化物超電導体であれば、先駆物質は元素、金属、 塩、酸化物、亜酸化物、所望の酸化物超電導体への中間物質である酸化物超電導 体、または所望の酸化物超電導体の安定性フィールド内で酸素が存在する中で反 応させた時にその超電導体を発生する他の化合物の何等かの組合わせを含むこと ができる。 好ましい実施例では、所望の超電導化合物は、母材、好ましくは金属によって 取り囲むか、または支持する。本明細書において使用する「母材」(matrix)とは 、母材内に、または母材の周囲に配置された物質、特定的には超電導化合物また はそれらの先駆物質を支持、または結合する材料、または材料の均質な混合体を 意味する。銀及び他の貴金属が好ましい母材であるが、ＯＤＳ銀を含む実質的に 貴金属からなる合金も使用可能である。 好ましい実施例では、各ストランドは、仕上がったケーブル内のストランドが 電気的に離散するように、ケーブル化の前に絶縁材料の層で被膜することができ る。本明細書で使用する「絶縁材料」とは、意図する使用状態の下で、複合体内 に使用される母材の固有電気抵抗に比して高い固有電気抵抗を有する材料のこと である。 本発明の最も好ましい実施例では、所望の異方性超電導化合物は、超電導酸化 物のビスマスファミリのメンバーであり、直交テクスチャ化ステップは、ケーブ ル化中間物質の最も広い縦断面と直交方向の力テンソルの一次成分を用いる非・ 線対称変形テクスチャ化を含むことが好ましい。更にビスマスファミリはフィラ メント壁と整列するグレインを選択的に形成する傾向にあるので、この傾向を打 破するために、プロセス内に少なくとも１つの付加的な要求が含まれる。本発明 の一実施例では、この要求は、フィラメント断面、フィラメントねじりピッチ、 及びストランド撚りピッチを、フィラメント上の各点において、それがどのよう にねじられていようとも、導体の最も広い縦断面の面内のフィラメント幅が導体 の最も広い縦断面と直角なフィラメント高さよりも常に大きく、好ましくは２倍 程度であるように連携的に選択することである。本発明の別の実施例では、この 付加的な要求は、ケーブル化中間物質の最も広い縦断面と直交方向のフィールド の一次成分を用いる磁気整列ステップである。この磁気整列ステップはケーブル 化の後であれば何時実行してもよい。好ましい実施例では、フィラメント内の割 れを修復するように、しかし母材材料を溶解させないように選択された条件で、 １またはそれ以上の熱処理ステップをプロセス内に組み入れ、ケーブル化導体の 総合ひずみ許容差及び性能を増加させている。 「低縦横比」とは約２：１よりも小さい縦横比のことであり、「高縦横比」と は約３：１よりも大きいか、または等しい縦横比、好ましくは約５：１の縦横比 のことをいう。 図面の簡単な説明 図１は、本発明の１面による超電導ケーブル化導体１００の斜視図である。 図２は、図１に示す複合ストランド１１０の拡大断面図である。 図３は、図１及び２に示すフィラメント２００の拡大断面図である。 図４は、充分にテクスチャされた異方性超電導化合物の典型的なモザイクの広 がりのチャートである。 図５は、ケーブル化装置の概要図である。 好ましい実施例の詳細な説明 図１は、本発明の一実施例により製造された超電導ケーブル化導体１００を切 断して示す斜視図である。図１において、線ａ−ａ’は導体の縦軸を限定し、線 ｂ−ｂ’はその垂直断面の主軸を限定し、そして線ｃ−ｃ’はその垂直断面の短 軸を限定している。線ｃ−ｃ’は、ａ−ｂ面内を流れる導体の好ましい電流方向 と直角である。線ａ−ａ’及びｂ−ｂ’は、一緒になって導体の最も広い縦断面 １４を限定する。ケーブル化導体１００は、導体の縦軸の周囲に転位する複数の ストランド１１０を含んでいる。 図２に、ストランド１１０を拡大断面図で示す。各ストランドは、所望の異方 性超電導化合物のグレインからなる実質的に連続する１つまたはそれ以上のフィ ラメント２００を含んでいる。交流応用の場合、フィラメントをねじり合わせる ことが好ましい。図示の好ましい実施例では、各フィラメント２００は母材材料 ２２０によって支持されるか、または取り囲まれている。図３を参照する。所望 の異方性超電導化合物の各グレイン２１０は、長さ１０、幅１１、及び厚み１２ を有しており、長さ及び幅はおおよそ同じ程度の大きさである。典型的には、超 電導電流の流れの好ましい方向は、グレインの厚みに直角である。従って、グレ イン２１０の好ましい方向の面積１３は、その長さ１０とその幅１１との積であ る。本発明の動作のために好ましい雲母状及び半雲母状化合物の場合には、グレ インの厚み１２は典型的には長さ１０、または幅１１の何れよりも実質的に小さ い。電流の流れを最適化するために、グレイン２１０はケーブルの最も広い縦断 面と直交する単一の方向に実質的に均一に配向された厚み１２と、実質的に単方 向性結晶整列とを有することが望ましい。図２にｃ−ｃ’で示すこの方向は、典 型的に結晶のｃ方向として知られている。「実質的に単方向性結晶整列」とは、 グレイン厚み配向の総合分布が所望軸に対して図４に示すように「モザイク広が り」として知られる正規分布を形成することを意味し、この分布は超電導酸化物 の場合には所定値よりも小さい半最大値（ｆ_whm）である全幅（典型的には10乃 至20°程度である）を有している。しかしながら、グレイン配向のこの分布は、 当分野において知られている緊密に転位された超電導導体では一般的には得られ ない。図３に示すように、そして本発明によれば、本発明のケーブル化導体内の グレイン２１０は、ケーブル化導体１００内のストランド１２０及びフィラメン ト２００の回転配向には実質的に無関係な実質的に単方向性結晶グレイン整列を 有するようにテクスチャされている。 図３に戻って、各フィラメント２００は、フィラメントの縦軸を横切る面内に 実質的に均一なフィラメント断面積２０を有している。その縦軸に沿う各点にお いて各フィラメント２００は、ｃ−ｃ’軸に平行な方向におけるその最小寸法で ある高さ２３を有し、ｃ−ｃ’軸に直角な方向におけるその最小寸法である幅２ ４を有している。これに関しては、超電導酸化物のビスマスファミリを使用する 実施例に関連して後述する。また、その縦軸に沿う各点において各フィラメント ２００は、結晶のｃ方向に直角な、即ち所望のテクスチャ化方向に平行な面にお けるその点のフィラメントの断面積である転位面積２１をも有している。転位面 積２１は、所望テクスチャ化方向に対するフィラメント２００及びストランド１ ２０の回転配向と共に変化し、フィラメントが所望テクスチャ化方向に直角な方 向に巻かれるクロスオーバ点において最小である。これは決してフィラメント断 面積２０より小さくならず、選択された相対ストランド及びフィラメント寸法、 ストランド撚りピッチ、及びフィラメントねじりピッチに依存して、直角クロス オーバ点においてさえフィラメント断面積２０より大きくすることができる。本 発明の好ましい実施例によれば、転位面積は、フィラメントクロスオーバ点にお いて所望方向に結晶グレインを整列させることができるように、典型的な超電導 グレインの好ましい方向の面積の少なくとも10倍、好ましくは少なくとも30倍で あるように選択する。もし、フィラメント内のどの領域においても転位面積が小 さ過ぎれば、選択されたテクスチャ化方法には関係なく、大きい超電流は保証さ れない。 ストランドは、テクスチャ化を必要とする如何なる所望の異方性超電導化合物 をも含むことができ、単軸直交テクスチャ化を遂行することによって少なくとも 部分的にテクスチャすることができる。例えば、酸化物、硫化物、セレン化物、 テルル化物、窒化物、炭化ホウ素、またはオキシカーボネート型の超電導セラミ ックを使用することができる。超電導酸化物が好ましい。例えば、酸化物超電導 体のレアアース（ＲＢＣＯ）ファミリ、酸化物超電導体のビスマス(ＢＳＣＣＯ) ファミリ、酸化物超電導体のタリウム（ＴＢＳＣＣＯ）ファミリ、または酸化物 超電導体の水銀（ＨＢＳＣＣＯ）ファミリを使用することができる。酸化物超電 導体のビスマス及びレアアースファミリが、本発明の動作のためには最も好まし い。当分野においては公知のように、本発明の範囲及び思想の中で、タリネーシ ョン(Thallination)、鉛及びビスマスを含む（しかしながら、これらに限定され るものではない）ドーピング材料の添加、理想的な化学式通りの割合からの変化 、及び所望の超電導酸化物の処方の他の変化も可能である。超電導体のビスマス ・ストロンチウム・カルシウム・銅・酸化物ファミリ（それぞれ、ＢＳＣＣＯ２ ２１２としても知られるＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₁Ｃｕ₂Ｏ_x、及びＢＳＣＣＯ２２２３と しても知られるＢｉ₂Ｓｒ₂Ｃａ₂Ｃｕ₃Ｏ_x）の２層及び３層相は、本発明の動作 のために最も好ましい超電導酸化物である。 本明細書において使用する「母材」とは、母材内に、または母材の周囲に配置 された物質、特定的には超電導化合物またはそれらの先駆物質を支持、または結 合する材料、または材料の均質な混合体を意味する。典型的には金属が使用され る。銀及び他の貴金属が好ましい母材であるが、ＯＤＳ銀を含む実質的に貴金属 からなる合金も使用可能である。本明細書において使用する「合金」とは、２つ またはそれ以上の元素の実質的に金属相または固溶体の緊密な混合体のことであ る。本明細書において使用する「貴金属」とは、製造及び使用の予測される条件 （温度、圧力、雰囲気）の下で、酸化物超電導体及び先駆物質、及び酸素と実質 的に反応しない金属のことである。好ましい貴金属は、銀（Ａｇ）、金（Ａｕ） 、白金（Ｐｔ）、及びパラジウム（Ｐｄ）を含む。これらの材料の中で価格が最 低である銀及びその合金が、大規模製造にとって最も好ましい。 交流応用に好ましい実施例では、各ストランドは絶縁材料の層に取り囲まれて いる。超電導複合体は極めて低い電圧で大電流を流すことができるから、広範囲 の電気特性を有する絶縁材料を使用することができる。基本的な酸化物、硫化物 、 及び窒化物、半導体、硝子、及び金属間物質は、全て本発明の絶縁層として適当 である。交流応用に関しては、プロセス中に、しかし完全に処理された物品に対 して適当な材料の少なくとも２ミクロン厚を各ストランドに被膜することが好ま しく、絶縁材料の厚みはかなり薄くすることができる。好ましい絶縁材料は、酸 化マグネシウム、酸化錫、窒化ホウ素、及び炭化シリコンを含む。導体を処理す る条件の下で絶縁材料に変換される材料も使用可能である。 一般的に言えば、ケーブル化導体内のストランド及びフィラメントの回転配向 には実質的に無関係の結晶グレイン整列を有する図示したようなケーブル化導体 は、本発明に従って製造することができる。本方法は、第１に、各々が、予め選 択れたフィラメント断面とねじりピッチとを有し、好ましくは母材材料によって 取り囲まれるかまたは支持され、且つ所望の異方性超電導化合物またはその先駆 物質のグレインを含む少なくとも１つの好ましくはねじったフィラメントを備え ている複数の複合ストランドを形成するステップ、及び、第２に、予め選択され たストランド撚りピッチで導体の縦軸の周囲にストランドを転位させることによ ってストランドからケーブル化中間物質を形成するステップと、１つまたはそれ 以上のステップでストランドをテクスチャするステップとを含み、このストラン ドをテクスチャするステップが、ケーブル化中間物質の最も広い縦断面と直交方 向の一次成分を用いてテクスチャ化プロセスを遂行することを含む少なくとも１ つのステップと、上記ストランド転位ステップに続いて遂行される少なくとも１ つのこのような直交テクスチャ化ステップとを含む。もし所望の超電導化合物へ の先駆物質が残っていれば、フィラメント材料内に相変態を発生させるのに充分 な条件で少なくとも１つの熱機械処理ステップがテクスチャ化ステップの間に遂 行される。酸化物超電導体のイットリウム及びタリウムファミリのメンバーのよ うな二軸テクスチャを必要とする材料の場合には、テクスチャ化ステップは、導 体の最も広い縦断面の面内の所定方向の一次成分を用いてテクスチャ化ステップ を遂行することを含むことが好ましい。 本発明は、例えば、マルチフィラメントワイヤ、モノフィラメントワイヤ、ま たはサンドウィッチされたラミネートのようなどのような形状の複合ストランド を用いても実現することができる。ストランドは、スパッタリングまたはイオン 支援堆積（ＩＢＡＤ）のような物理的薄膜形成方法、化学蒸着（ＣＶＤ）のよう な化学的薄膜形成方法、または公知の管内粉末（ＰＩＴ）プロセスを含むどのよ うな普通の方法によっても準備することができる。好ましい実施例においては、 フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導化合物の典型的なグレインの好 ましい方向の面積より少なくとも10倍になるように、フィラメント断面、フィラ メントねじりピッチ、及びストランド撚りピッチを連携的に選択する。 ケーブル化動作中にストランドのひずみを最小にするためには、ストランド転 位ステップ中に低縦横比のストランド及び比較的詰め込まれていないフィラメン ト材料を使用することが好ましいが、これは本発明の動作に必ずしも必要ではな い。ストランド転位の前に、ストランドの縦横比を部分的に調整するか、フィラ メントを部分的に事前テクスチャ化するか、または両者を行うことも本発明の範 囲内である。所望の超電導化合物の代わりに先駆物質を使用することも、それら が典型的には遙かに高いひずみ許容差を有していることから、ケーブル化動作中 のひずみ損傷を最小にするために有利である。「先駆物質」とは、適当な熱処理 によって所望の超電導体に変換できる材料のことである。もし、酸化物超電導体 を望むのであれば、先駆物質は、元素、金属塩、酸化物、亜酸化物、所望の酸化 物超電導体への中間物質である酸化物超電導体、または所望の酸化物超電導体の 安定性フィールド内で酸素が存在する中で反応させた時にその超電導体を発生す る他の化合物の何れかの組合わせを含むことができる。例えば、酸化物超電導体 のＢＳＣＣＯファミリの場合には、または中間物質の例として、一緒になって所 望の酸化物超電導体ＢＳＣＣＯ ２２２３に変換可能なＢＳＣＣＯ ２２１２並 びに非超電導相の場合には、銅、ビスマス、ストロンチウム、及びカルシウム、 及びオプションとして鉛の元素、塩または酸化物を含むことができる。所望の超 電導酸化物と同じように処理することができない例えば雲母状構造、または高ひ ずみ許容差のような望ましい処理特性を利用するために、中間物質の形成が望ま しい。例えば、詰め込まれていないＢＳＣＣＯ ２２２３先駆物質は、典型的に は20％程度のひずみ許容差を有しており、一方強くリンクされたＢＳＣＣＯ ２ ２２３は１％より小さい程度のひずみ許容差を有している。先駆物質は、酸化物 超電導体を形成するのに充分な量で含まれている。若干の実施例では、先駆物 質粉末を実質的に化学式通りの割合で準備することができる。他の実施例では、 所望の超電導複合体の形成に使用される処理条件を受入れるために、何等かの先 駆物質を化学式よりも過大に、または不足気味にすることができる。この目的の ために、所望の酸化物超電導体の理想的な陽イオン化学量と比較することによっ て、特定先駆物質の過大または不足が定義される。当分野においては公知のよう に、上述したオプション材料（限定するものではないが）を含むドーピング材料 の添加、割合の変化、及び所望の超電導酸化物への先駆物質の他の変化も、本発 明の範囲及び思想内にある。 本発明は、大規模製造技術及び高い束ね率のケーブル設計に拡張可能である。 上述したようにして形成されたストランドは、マサチュセッツ州ハドソンのEntw histle Companyから市販されているような普通のケーブル化装置上で、高い束ね 率でケーブル化することができる。遊星式または固定式のケーブル化装置を使用 することができる。ラザフォード型のケーブルが好ましい。これは、全体的に矩 形の詰め込まれたリッツケーブルの型であり、その一般的な組立てパラメータは 当分野においては公知である。しかしながら、部分的に転位されたケーブル、ま たはローベル(Roebel)、またはリッツケーブルの編組された形状のようなどのよ うな型のケーブルを使用することもできる。ストランドは、装置の特定片に一般 的に指定されているケーブル化パラメータに従って製造することができる。ラザ フォードケーブル化装置のための典型的なパラメータは、ビスマス実施例に関連 して後述する。 所望のテクスチャを誘起させる処理は、１つまたはそれ以上のステップで行う ことができる。これらのステップは、所望の超電導セラミックに最も適するテク スチャ化メカニズムに依存して反応法、変形法、または磁気整列のような他の方 法を含むことができるが、ストランド転位に続いて、フィラメント内のグレイン の少なくとも実質的なｃ軸整列を誘起させるのに充分な条件で、ケーブル化中間 物質の最も広い縦断面と直交方向の一次成分を用いてテクスチャ化プロセスを遂 行することを含む少なくとも１つのテクスチャ化ステップを含まなければならな い。この一次成分は、印加されたひずみのようなテンソルの成分、温度のような スカラの勾配、磁界のようなフィールドの発散の何れかであることができる。直 交テクスチャ化に適する公知技術は、例えば、ＢＳＣＣＯ ２２１２及び２２２ ３のような雲母状化合物の場合の変形テクスチャ化、化合物のＢＳＣＣＯ及びＹ ＢＣＯファミリの場合の磁気整列、及び化合物のＹＢＣＯファミリの場合の方向 性凝固を介しての溶解テクスチャ化を含む。例えば、超電導体のビスマス・スト ロンチウム・カルシウム・銅・酸化物ファミリ（それぞれ、ＢＳＣＣＯ ２２１ ２及びＢＳＣＣＯ ２２２３）の２層及び３層相のテクスチャ化の公知技術は、 Tenbrink，Wilhelm，Heine and Krauth，Development of Technical High-Tc Su perconductor Wires and Tapes，Paper MF-1，Applied Superconductivity Conf erence，Chicago(August 23-28，1992)、及びMotowidlo，Galinski，Hoehn，Jr ．and Haldar，Mechanical and Electrical Properties of BSCCO Multifilamen t Tape Conductors，paper presented at Materials research Society Meeting ，April 12-15，1993、及びV．Chakrapnani，D．Balkin，and P.McGinn，Applie d Superconductivity，Vol．1，No．1/2，pages 71-80，1993に記載されている 。ＹＢＣＯ及びＴＢＳＣＣＯの場合の段階成長テクスチャ化技術のような単軸直 交要求を満足するマルチステップテクスチャ化プロセスは、若干のステップだけ が使用することができる。ＴＢＳＣＣＯの場合の段階成長テクスチャ化技術は、 例えば系属USSN 08/147,061 filed 11/3/93“Prepareation of HTSC Conductors by Deformation-Induced Texturing of Superconductors Without Slip System s”に記載されている。 好ましい実施例では、所望の異方性超電導化合物は、雲母状または半雲母状超 電導酸化物、好ましくはＢＳＣＣＯ ２２１２またはＢＳＣＣＯ ２２２３であ る。これらの雲母状化合物からなるケーブル化導体は、ストランド内に全テクス チャが発生する前にストランドを転位させ、次いでストランド内の高縦横比を達 成するのに充分な条件における非・線対称技術による機械的変形を含む１つまた はそれ以上のステップでケーブル化ストランドをテクスチャし、そして以下に説 明するようにフィラメント材料をテクスチャすることによって最も成功裏に製造 することができる。更にビスマスファミリのメンバーはフィラメント壁と整列し たグレインを選択的に形成する傾向があるので、好ましい発明的プロセスは、こ の傾向を打破することを意図した１つまたはそれ以上の付加的な要求を含む。 本発明の一実施例においては、クロスオーバ点付近のグレインを所望方向に再 配向するために、ケーブル化の後の変形ステップに加えて、ケーブル化中間物質 の最も広い縦断面と直交する一次整列力を用いる磁気整列ステップを含むことが できる。近年、磁気整列技術が、Ａｇ上の２２１２厚膜材料に良好なテクスチャ を与えることが示された〔H．B．Liu and J．B．Vander Sande，submitted to P hisica C，(1995)〕。820乃至840℃の温度と、２−10Ｔの均質磁界とで遂行した ２２１２溶解・成長熱処理により、磁界に平行な２２１２グレインのｃ方向の配 向を有するテクスチャが発生した。 本発明の別の実施例では、フィラメント直径、フィラメントねじりピッチ、及 びストランド撚りピッチを連携的に選択し、ｃ−ｃ’軸と直交方向のフィラメン トの幅がｃ−ｃ’軸と平行方向のフィラメントの高さよりも常に大きくなるよう に、好ましくは少なくとも２倍程度の大きさになるようにしている。この後者の 要求は、フィラメント断面の縦横比をある値に、またストランド撚りピッチをフ ィラメントねじりピッチの偶数倍ではないように選択し、フィラメント壁をｃ− ｃ’軸に平行に整列させるピッチを避けることによって満足させることができる 。所望の方向に直角なグレインの成長は、この縦横比の、角度付きフィラメント レイアウトによってそれ程著しくなくなる。 ストランドは、例えば酸化物または金属先駆物質の何れかを使用する公知の方 法の何れかによって作ることができる。一般的なＰＩＴプロセスが、例えば、Yu rekらの米国特許第 4,826,808号及び第 5,189,009号、及びW．Gao & J．Vander Sande，Superconducting Science and Technology，Vol．5，pp．318-326，1992 に記載されており、これらは所望超電導酸化物と同一の金属含有率を有する金属 合金先駆物質の使用を教示している。またC．H．Rosner，M．S．Walker，P．Hal dar，and L．R．Motowido，“Status of HTS superconductors：Progress in im proving transport critical current densities in HTS Bi-2223 tapes and co ils”(presented at conference‘Critical Currents in High Tc Superconduct ors’Vienna，Austria，April，1992)、及びK.Sandhage，G．N．Riley Jr.，and W．L．Carter，“Critical Issues in the OPIT Processing of High Jc BSCCO Superconductors”，Journal of Metals，43,21, 19には、超電導体の酸化物成分の粉末、または超電導体の名目上の組成を有する 粉末の何れかの混合体の使用が記載されており、これらは全て本明細書に参照と して採り入れられている。一般的に言えば、マルチフィラメント超電導複合導体 を作るためのＰＩＴプロセスは、超電導体先駆材料の粉末を形成するステップと 、この粉末を貴金属容器内に装入するステップと、先駆材料の１つまたはそれ以 上のフィラメントとそれを取り囲んでいる貴金属母材とを緊密に接触させること を含む複合材の断面を減少させる縦縮小技術によって１つまたはそれ以上の充填 された容器を変形処理するステップとを含む。マルチフィラメント複合導体は、 先駆物質製造ステップ中の１つまたはそれ以上の点において再束ね動作を受ける 。この動作は、多分、中空または非超電導中心支持コアの周囲に、金属管の内側 に、または両方で充填された容器を閉じてパックした、または他の対称配列に組 立てることと、それに続いて更に縦縮小することとを含む。ラザフォードケーブ ルを作るために遊星装置を使用する場合には、２：１程度の縦横比を有するスト ランドを使用することができる。しかしながら、ＢＳＣＣＯ ２２２３またはそ の先駆物質からなる中間物質は、商業的に受入れ可能な通電容量を得る充分なテ クスチャ化を得るために、３：１またはそれ以上の平均ストランド縦横比とする ためにケーブル化の後に変形を必要としよう。 本発明の好ましい実施例によれば、転位面積は、フィラメントクロスオーバ点 における所望の方向に結晶グレインを整列させることができるように、典型的な 超電導グレインの好ましい方向の面積の少なくとも10倍、好ましくは少なくとも 30倍であるように選択される。 本発明によれば、転位させるべきストランド１１０をＮ個のスプール５１０上 に等量に巻く（但し、Ｎは中間物質１２０内に含まれるストランドの数）。これ らのスプールを、図５に概要を示してあるケーブル化装置５００上に装着する。 各スプールは、繰り出しの際に均一な張力制御が得られるように独立した張力デ バイスを有している。ストランドに印加される張力は、ストランドの引張強さの 0.2より小さくすることが好ましい。スプールは、共通の回転軸５２０を中心と して一緒に回転する。図５に示す装置では、遊星制御が、スプールの中心（回転 軸に平行な軸）においてスプールを回転させる能力を与える。この構成では、ス トランドの同一側が常にケーブルの同一方向を向く。しかしながら、本発明は、 超電導ケーブルの所望のテクスチャ化に悪影響を与えずにこの能力を与えないよ うな固定ケーブル化装置においてでも実現することができる。 各スプールは、主軸５３０から固定された位置にあり且つ主軸を中心としてほ ぼ周縁方向に対称な「集合点」へ繰り出す。主軸は、共通回転軸上に位置する回 転しないスペード状のツールである。ストランドは主軸の周囲に巻かれ、ケーブ ル幅及び厚みを限定する成形用タークスヘッド(turks-head)ロール５４０内に繰 り出される。共通軸を中心とする回転速度に対する、ケーブルがタークスヘッド を通して引張られる速度がケーブル撚りピッチを限定する。これらのパラメータ は、取扱い及びケーブル化の後の変形に対して頑丈であるように最適化された中 間ケーブル内で独立していない。ストランドを「すえ込む」(upsetting)ことに よってそれらを「ロック」するために、中間ケーブルの厚みｔは、典型的にはス トランド直径ｄの1.8倍よりも大きくないように選択すべきである。ロッキング は、典型的にはストランドの形状を丸から長円に変化させるのに充分であるよう に、しかしその断面積を実質的に変化させないような僅かな変形によって行われ る。幅方向に「ロッキング」を与えるために、典型的に中間ケーブルの幅ｗは、 Ｎ／２×ｄの値より大幅に大きくならないように選択すべきである。典型的に撚 りピッチは約ｎ×ｄ×Ｎになるように選択すべきである（但し、ｎはケーブル化 装置の一定の特性値であって、典型的には3.7乃至5.3の範囲内である）。撚りピ ッチがこの範囲より低いと詰め込みが過大になって、ケーブル化が困難になる。 充分に長い撚りピッチを有するケーブルは、機械的に不安定になり得る。ストラ ンドは、キャプスタン（回転輪）を有するタークスヘッドを通して、またはキャ タプーラ（caterpuller：２つの平行ベルトの間）によって引くことができる。 これらは何れも、ロールを通してケーブルを引くのに必要なトルクよりある程度 小さいトルクによって駆動されている標準非パワードタークスヘッドの代わりに 、パワードタークスヘッドロールによって支援することができる。中間ケーブル は、好ましくはＮ×〔スプールにおいて印加されるストランド張力〕程度の張力 でスプール上に巻き取られる。 中間物質を完全にテクスチャして超電導ケーブルを形成するために、中間物質 を非・線対称技術によって、好ましくは高い縦横比と、少なくとも75％の、そし て好ましくは少なくとも85％の束ね率とを達成し、フィラメント材料をテクスチ ャするのに充分な条件で、１つまたはそれ以上のステップで機械的に変形させる 。ケーブル化の後の変形は、圧延または付加的なタークスヘッド圧延によって達 成される。冷間圧延またはパワードタークスヘッディングが好ましい。１乃至25 パスで90％までの合計ひずみを印加することが好ましい。母材材料のひずみ硬化 を減少させるために、中間焼き戻しを遂行することができる。典型的にはこれら の圧延動作の繰り出し及び巻取りの何れかの側で張力を加える。張力制御は圧延 動作の中立点に影響し、典型的には複合材料の耐力強度の半分よりも小さく選択 される。パワードタークスヘッドを使用する場合には、ケーブル製造と実質的な 変形とを組合わせることができる。標準プルスルー・タークスヘッドでは出口側 でケーブルを引くのを制限されるので、このようにすることは不可能である。パ ワードタークスヘッドを使用する場合には、出て行くケーブルの厚みを、上述し た1.8×ｄなるガイドラインの80％、またはそれ以下までにすることができる。 次いで、中間ケーブルを、少なくとも１つのテクスチャ化の効果を発生させるの に充分な条件で、酸化雰囲気内で１つまたはそれ以上のステップにおいて更に熱 機械的に処理し、もし所望の雲母状超電導酸化物への先駆物質が残っていれば、 フィラメント材料の相を変態させ、それによって中間物質から超電導ケーブル化 導体を形成させる。 好ましい実施例では、フィラメント材料内にひずみによって誘起された割れを 修復するのに適する条件の下で最終熱処理を遂行する。殆どの酸化物超電導複合 体の場合には、臨界電流は、一般に材料の臨界ひずみと呼ばれるあるしきい値に ひずみが到達するまで、複合体に加わった引張りひずみの量には無関係である。 このしきい値より上では、フィラメント材料内に局所的な微小割れが形成される ために、臨界電流値は引張りひずみの増加と共に漸近的に減少する。Kase et al ,IEEE Trans．Mag．27(2)，1254（1991）に記載されているような溶解テクスチ ャ成長技術を、ＢＳＣＣＯ ２２１２における割れ修復のために使用することが できる。ＢＳＣＣＯ ２２２３のための適当な最終熱処理が、例えば1993年４月 １日付の系属U.S.S.N．08/041,822“Improved Processing for Oxide Superconductors”、1994年１月17日付U.S.S.N．08/198,912“Improved Process ing for Oxide Superconductors”、及び1995年11月７日付U.S.S.N．08/553,184 “Processing of Oxide Superconducting Cables”に開示されている。もし局部 引張りひずみが臨界ひずみ値よりも遙かに大きければ、熱機械的処理中の修復が 不可能になる程の微小割れが形成し得る。従って、中間物質において形成される ストランドの最大曲げ半径を約８％より小さくすることが好ましい。 本発明は、ケーブル化導体を提供する。このケーブル化導体は、ケーブル化導 体内のストランド及びフィラメントの回転配向には無関係に、実質的な結晶グレ イン整列を有するテクスチャされた異方性超電導化合物からなる１つまたはそれ 以上の好ましくはねじったフィラメントをそれぞれが含んでいる複数の転位され たストランドからなる。異方性超電導化合物は、超電導化合物の各グレインの結 晶ｃ軸グレイン整列が実質的に単方向性であり、且つケーブル化された導体内の ストランド及びフィラメントの回転配向には無関係に、縦軸に、そして好ましく は最も広い縦断面に直角であるようにテクスチャされる。 ストランドが転位される時点にストランド内に含まれている低密度粉末が、圧 縮されテクスチャされた超電導セラミック材料よりも遙かに高いひずみ許容差を 有しているので、殆どの超電導セラミックの割れ特性は減少し、本発明によれば 75％を超える束ね率で製造することができる。 本発明は、以下の諸例から更に理解することができよう。例１ 細いＡｇシース内の標準モノフィラメント２２２３先駆物質を使用し、ほぼ六 方形アレイフィラメントパターンを用いるＰＩＴプロセスによって、91本のフィ ラメント複合体を作った。先駆物質粉末は、名目上の組成1.8：0.3：1.9：2.0： 3.1（Ｂｉ：Ｐｂ：Ｓｒ：Ｃａ：Ｃｕ）を有する適切な硝化金属のフリーズドラ イした先駆物質のソリッドステート反応から準備した。Ｂｉ₂Ｏ₃、ＣａＣｏ₃、 ＳｒＣｏ₃、Ｐｂ₃Ｏ₄、及びＣｕＯ粉末を等しく使用した。粉末を適切な比で完 全に混合した後に、複数ステップ（典型的には３−４ステップ）の焼成（800℃ ±10℃、合計15時間）を遂行して残留炭素を除去し、材料を均 質化し、そしてＢＳＣＣＯ ２２１２酸化物超電導体相を生成した。粉末を銀の シースに詰め、ビレットを形成した。これらのビレットを約1/2インチ（1.27ｃ ｍ）の直径に押し出し、450℃で１時間にわたって焼き戻した。複数のダイスス テップを用いてビレットの直径を狭め、最終ステップで六方形ダイスを通して銀 ／先駆物質六方形モノフィラメントワイヤに引き抜いた。 89本の0.049×0.090"のワイヤと、１本の0.1318"の丸いワイヤと、１本の0.05 5"の丸いワイヤとを組合わせ、外径が0.0840"で、内径が0.740"の銀の管内に挿 入して束を形成させた。この組立体を450℃で４時間にわたって焼き、束を冷却 した後に連続する20％及び10％の縮小パスを介して0.072"のマルチフィラメント の丸いストランドに引抜いた。0.072"において450℃で１時間にわたって焼き戻 し、冷却して0.0354"に引き抜いた。更に450℃で１時間にわたって焼き戻し、冷 却した後に0.0245"直径に引き抜いた。この複合体を300℃で名目的に10分にわた って空気中で焼き戻した。この材料をほぼ８等分し、各々をケーブル化スプール に層巻きにした。 ８ストランドのラザフォードケーブルを91本のフィラメント複合ストランドか ら作った。スプールの向きが、それらを保持する回転支持具に対して固定されて いる固定ケーブル化装置を使用した。各ストランドの張力を、名目的に0.5イン チ・ポンドに設定した磁気ブレーキによって制御した。ケーブルの幅及び厚みは 、非パワードタークスヘッドによってそれぞれ0.096及び0.048インチに設定した 。ケーブル撚りピッチは、回転速度に対するキャプスタン巻き上げ速度によって 名目的に1.03インチに設定した。ケーブル化した後に、0.1気圧の酸素中で材料 を760℃で２時間にわたって熱処理した。次いでケーブルを0.0157インチの厚み に圧延し、窒素中7.5％の酸素の雰囲気内で、827℃で６時間にわたって熱処理し た。最後にこのケーブルを、0.0126インチの厚みにタークスヘッド圧延した。最 終熱処理は827℃で40時間、808℃で30時間、そして748℃で30時間であり、全て 窒素中0.075気圧の酸素を使用した。77°ＫにおけるＪｅ（Ｂ＝０）は、超電導 体断面の充填係数が名目的に25％で、2996Ａ／ｃｍ²であった。このサンプルの ０磁界における電圧／電流特性を証拠１に示す。例２ 例１で説明したようにほぼ六方形アレイフィラメントパターンを用いて91本の フィラメント複合体を作った。この例では、マルチフィラメント複合体は、更に 名目的に0.028インチ直径に引抜き、タークスヘッド圧延、または方形ダイスを 通して引き抜いて一辺を0.0245インチにした。方形断面の複合体を、空気中にお いて300℃で名目的に10分にわたって焼き戻した。この材料をほぼ８等分し、各 々をケーブル化スプール上に層巻きした。 ８ストランドラザフォードケーブルを91本のフィラメント複合ストランドから 作った。観覧車の座席と同じように、スプールがケーブル化装置の軸を中心とし て回転しても、空間におけるスプールの向きが固定されているような「フェリス ホイール」ケーブル化装置を使用した。各ストランドの張力を、名目的に0.5イ ンチ・ポンドに設定した磁気ブレーキによって制御した。ケーブルの幅及び厚み は、非パワードタークスヘッドによってそれぞれ0.096及び0.048インチに設定し た。ストランドは、方形断面の辺を、得られる矩形ケーブルの辺と平行を維持し てタークスヘッド内へ進入させた。ケーブル撚りピッチは、回転速度に対するキ ャプスタン巻き上げ速度によって名目的に1.03インチに設定した。ケーブル化し た後に、0.1気圧の酸素中で材料を760℃で２時間にわたって熱処理した。次いで 単一のパスでケーブルを0.0157インチの厚みに圧延した。次にケーブルを、窒素 中7.5％の酸素の雰囲気内で、827℃で６時間にわたって熱処理した。最後にこの ケーブルを、0.0145インチの厚みに圧延した。最終熱処理は、827℃で40時間、8 08℃で30時間、そして748℃で30時間であり、全て窒素中0.075気圧の酸素を使用 した。77°ＫにおけるＪｅ（Ｂ＝０）は、超電導体断面の充填係数が名目的に20 ％で、2280A／ｃｍ²であった。 本発明の種々の特色及び長所が以上の説明及び例から明白になったであろう。 材料の変化、テクスチャ化ステップの数及び型、及び使用されるケーブル化のス タイル及び装置のような上述したプロセスの繰り返しの変化は、本発明の範囲内 にあうることが理解されよう。明らかに、当分野に精通していれば、説明した好 ましい実施例の多くの変更及び変化、並びに特に説明はしなかった他の特色及び 長所が、全て請求項に記載の本発明の思想及び範囲から逸脱することなく達成で きよう。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーンス ウィリアム エル アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 02401−1552 ブロックトン スタッドリ ー アベニュー 11 (72)発明者 ライリー ギルバート エヌ ジュニア アメリカ合衆国 マサチューセッツ州 01752 マールボロー ヘーメンウェイ ストリート 630 【要約の続き】 ンの好ましい方向の面積の少なくとも10倍になるように 連携的に選択される。二軸テクスチャを必要とする材料 の場合には、テクスチャ化ステップは、導体の最も広い 縦断面の面内の所定の方向の第２の一次成分を用いてテ クスチャ化プロセスを遂行することを含むことが好まし い。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 (1) 複数の転位されたストランドを備えているケーブル化導体であって、上記各 ストランドは１つまたはそれ以上のフィラメントからなり、上記フィラメントは テクスチャ化された異方性超電導化合物のグレインからなり、上記グレインの結 晶グレイン整列は実質的に単方向性であり、且つ方向的に上記ケーブル化導体内 の上記ストランド及びフィラメントの回転配向には無関係であることを特徴とす るケーブル化導体。 (2) 導体の縦軸の周囲に転位されている複数のストランドを備えているケーブル 化導体であって、上記各ストランドは１つまたはそれ以上のフィラメントからな り、上記フィラメントは異方性超電導化合物のグレインからなり、且つ上記超電 導化合物の各グレインの結晶ｃ軸整列が上記ケーブル化導体内の上記ストランド 及びフィラメントの回転配向には無関係に、上記ケーブル化導体の縦軸に実質的 に直角であるようにテクスチャ化されていることを特徴とするケーブル化導体。 (3) 上記各ストランドは、上記フィラメントを取り囲んでいる、または支持して いる導電性母材材料を更に備えている請求項(2)に記載のケーブル化導体。 (4) 上記異方性超電導化合物は、超電導セラミックである請求項(2)に記載のケ ーブル化導体。 (5) 上記超電導セラミック材料は、超電導酸化物からなる請求項(2)に記載のケ ーブル化導体。 (6) 上記各ストランドは、隔離されている請求項(2)に記載のケーブル化導体。 (7) 上記各フィラメントは、ねじられている請求項(2)に記載のケーブル化導体 。 (8) 上記各ストランドは予め選択された撚りピッチを有し、上記各フィラメント は予め選択されたフィラメント断面とフィラメントねじりピッチとを有し、上記 ストランド撚りピッチ、フィラメント断面、及びフィラメントねじりピッチは、 フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導化合物の典型的なグレインの好 ましい方向の面積の少なくとも10倍になに連携的に選択される請求項(7)に記載 のケーブル化導体。 (9) 上記ストランド撚りピッチ、フィラメント断面、及びフィラメントねじりピ ッチは、フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導化合物の典型的なグレ インの好ましい方向の面積の少なくとも30倍になるように連携的に選択される請 求項(8)に記載のケーブル化導体。 (10)上記超電導セラミックは、雲母状または半雲母状である請求項(5)に記載の ケーブル化導体。 (11)上記超電導セラミックは、超電導酸化物のビスマスファミリのメンバーであ る請求項(10)に記載のケーブル化導体。 (12)上記フィラメントはねじられており、上記フィラメント断面、フィラメント ねじりピッチ、及びストランド撚りピッチは、上記フィラメントがどのようにね じられていようとも、上記導体の最も広い縦断面の面内の上記フィラメント幅が 、上記導体の最も広い縦断面と直角の上記フィラメント高さよりも常に大きく、 好ましくはそれの２倍程度になるように連携的に選択される請求項(11)に記載の ケーブル化導体。 (13)上記超電導セラミックは、ＢＳＣＣＯ ２２１２である請求項(11)に記載の ケーブル化導体。 (14)上記超電導セラミックは、ＢＳＣＣＯ ２２２３である請求項(11)に記載の ケーブル化導体。 (15)超電導ケーブル化導体を製造する方法であって、 各々が予め選択されたフィラメント断面を有する少なくとも１つのフィラメ ントを含み、所望の異方性超電導化合物またはその先駆物質のグレインを含む複 数の複合ストランドを形成するステップと、 予め選択されたストランド撚りピッチで上記導体の縦軸の周囲にストランド を転位させることによって上記ストランドからケーブル化中間物質を形成するス テップと、１つまたはそれ以上のステップで上記ストランドをテクスチャするス テップとを備え、上記ストランドをテクスチャするステップは、上記ケーブル化 中間物質の最も広い縦断面と直交方向の一次成分を用いてテクスチャ化プロセス を遂行することを含む少なくとも１つのステップと、もし所望の超電導化合物へ の先駆物質が残っていれば、上記フィラメント材料内に相変態を発生させるのに 充分な条件下における少なくとも１つの熱機械処理ステップと、上記ストランド 転位ステップに続いて遂行される少なくとも１つの直交テクスチャ化ステップと を含み、それにより上記ケーブル化導体内のストランド及びフィラメントの回転 配向に実質的に無関係な結晶グレイン整列を有する超電導ケーブル化導体を形成 する ことを特徴とする超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (16)上記各ストランドは、上記フィラメントを取り囲んでいる、または支持して いる導電性母材材料を更に備えている請求項(15)に記載の超電導ケーブル化導体 を製造する方法。 (17)上記異方性超電導化合物は、超電導セラミックである請求項(15)に記載の超 電導ケーブル化導体を製造する方法。 (18)上記超電導セラミック材料は、超電導酸化物からなる請求項(17)に記載の超 電導ケーブル化導体を製造する方法。 (19)上記各フィラメントは、所定のねじりピッチでねじられている請求項(15)に 記載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (20)上記ストランド撚りピッチ、フィラメント断面、及びフィラメントねじりピ ッチは、フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導化合物の典型的なグレ インの好ましい方向の面積の少なくとも10倍になるように連携的に選択される請 求項(19)に記載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (21)上記ストランド撚りピッチ、フィラメント断面、及びフィラメントねじりピ ッチは、フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導化合物の典型的なグレ インの好ましい方向の面積の少なくとも30倍になるように連携的に選択される請 求項(20)に記載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (22)上記ストランドを隔離するステップを更に含んでいる請求項(16)に記載の超 電導ケーブル化導体を製造する方法。 (23)上記直交テクスチャ化ステップは、上記ケーブル化された中間物質の最も広 い縦断面と直交方向の力テンソルの一次成分を用いる非・線対称変形テクスチャ 化を含む請求項(15)に記載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (24)上記超電導セラミックは、超電導酸化物のビスマスファミリのメンバーであ る請求項(23)に記載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (25)上記直交テクスチャ化ステップは、上記ケーブル化された中間物質の最も広 い縦断面と直交する一次整列力を用いる磁気整列ステップを含む請求項(15)に記 載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (26)上記直交テクスチャ化ステップは、上記ケーブル化された中間物質の最も広 い縦断面と直交する一次温度勾配を用いる溶解テクスチャ化ステップを含む請求 項(15)に記載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (27)上記所望の超電導化合物は二軸テクスチャを必要とし、上記テクスチャ化ス テップは、上記ケーブル化中間物質の最も広い縦断面の面内の所定の方向の第２ の一次成分を用いてテクスチャ化プロセスを遂行することを含む請求項(15)に記 載の超電導ケーブル化導体を製造する方法。 (28)超電導ケーブル化導体を製造する方法であって、 第１に、各々が、予め選択されたフィラメント断面とねじりピッチとを有す る少なくとも１つのねじられたフィラメントを含み、母材材料によって取り囲ま れるかまたは支持され、且つ超電導化合物のビスマスファミリの所望のメンバー への先駆物質のグレインを含む複数の複合ストランドを形成するステップと、 第２に、予め選択されたストランド撚りピッチで上記導体の縦軸の周囲に上 記ストランドを転位させることによって上記ストランドからケーブル化中間物質 を形成し、上記ストランド撚りピッチ、フィラメント断面、及びフィラメントね じりピッチを、フィラメント転位面積が常に所望の異方性超電導酸化物の典型的 なグレインの好ましい方向の面積の少なくとも30倍になるように連携的に選択す るステップと、 上記ケーブル化中間物質の最も広い縦断面と直交方向の力テンソルの一次成 分を用いて非・線対称変形テクスチャ化プロセスを遂行することを含む少なくと も１つのステップと、上記フィラメント材料内に相変態を発生させるのに充分な 条件における少なくとも１つの熱機械処理ステップと、上記ストランド転位ステ ップに続いて遂行される少なくとも１つの直交テクスチャ化ステップとを含む１ つまたはそれ以上のステップで上記ストランドをテクスチャするステップとを備 え、それにより上記ケーブル化導体内のストランド及びフィラメントの回転配向 には実質的に無関係な結晶グレイン整列を有する超電導ケーブル 化導体を形成する、 ことを特徴とする方法。 (29)上記超電導セラミックは、ＢＳＣＣＯ ２２１２である請求項(28)に記載の 方法。 (30)上記超電導セラミックは、ＢＳＣＣＯ ２２２３である請求項(28)に記載の 方法。