專利名稱：：NbTi超導(dǎo)線材的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及具有NbTi合金細(xì)絲被布置在Cu基體中的這種結(jié)構(gòu)的NbTi超導(dǎo)線材，并且特別涉及具有高電場電流密度(Jc)、高細(xì)絲均勻性(n值)、以及熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性的NbTi超導(dǎo)線材，并且是可以用作在MRI設(shè)備或NMR設(shè)備中使用的超導(dǎo)磁體用的材料。
背景技術(shù)：
：在不使用電源的永久電流模式操作(persistentcurrentmode-operation)中施加高電流的情況下，用在MRI設(shè)備、NMR設(shè)備等中的超導(dǎo)磁體利用零電阻產(chǎn)生強(qiáng)磁場，并且這是通過使用超導(dǎo)現(xiàn)象首次實施的。在這樣的持續(xù)電流模式操作中，必須具有高磁場穩(wěn)定性(例如，一年有0.01%以下的磁場衰減率)。為了獲得高磁場穩(wěn)定性，降低線材本身在持續(xù)電流模式操作過程中所產(chǎn)生的電阻是重要的。已知的是，此時的電阻值與線材的特性具有關(guān)系，這種關(guān)系通過當(dāng)磁體的工作電流施加于超導(dǎo)線材時所產(chǎn)生的電壓V表示為下面的式(l)。V=Vc(Jop/Jc)n(1)在此，Jop和Jc分別是磁體的工作電流時的超導(dǎo)線材的電流密度和超導(dǎo)線材的臨界電流密度，Vc是定義臨界電流的參比電壓，并且指數(shù)為n值。n值是顯示從超導(dǎo)狀態(tài)轉(zhuǎn)變到正常導(dǎo)電狀態(tài)的銳度的量，并且重要的是，線材具有與Jop相比足夠高的Jc和n值以確保高磁場穩(wěn)定性。它們中，由于n值與超導(dǎo)線材產(chǎn)生的電壓是指數(shù)相關(guān)的，所以n值以與線材的臨界電流密度Jc相同的方式增加，以有效地作用于磁場的穩(wěn)定性。當(dāng)n值小時，必須顯著地降低磁體的操作電流，以確保高磁場穩(wěn)定性，因此線材的使用量變大，超導(dǎo)磁體的尺寸增加，并且不可能滿足小型化的要求。已知兩類線材，S卩，NbTi線材和Nb3Sn線材為市售可得的作為用于超導(dǎo)磁體的材料的代表性金屬超導(dǎo)線材。它們中，由于NbTi超導(dǎo)線材(合金線材)與Nb3Sn超導(dǎo)線材(化合物線材)相比具有低臨界磁場(能夠保持超導(dǎo)性的最大磁場)并且能夠以低成本制造，因此NbTi超導(dǎo)線材被用作高磁場的磁體或用于低磁場和中磁場的磁體的外層用的材料。已知當(dāng)細(xì)絲均勻性出色時，NbTi超導(dǎo)線材的n值就大。"細(xì)絲均勻性"表示線材形狀的均勻性，并且其特別表示NbTi合金細(xì)絲在縱向上的橫截面積的變化小，并且經(jīng)由在垂直于軸的橫截面上的位置的橫截面積變化小(所謂的香腸形現(xiàn)象(sausagingphenomenon)小)。己經(jīng)提出了用于NbTi超導(dǎo)線材的結(jié)構(gòu)的各種技術(shù)。例如，在專利文件1中，提出了通過對稱地布置NbTi合金細(xì)絲并將Cu基體的橫截面積與NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積的比率(Cu基體的橫截面積/NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積下文中稱作"銅比率")調(diào)節(jié)至3以上，以獲得高磁場均勻性的技術(shù)。在專利文件2中，提出了通過將NbTi合金細(xì)絲的直徑設(shè)定為3至20iim、在6至8的范圍內(nèi)調(diào)節(jié)銅比率、并且將線材的橫截面積中存在細(xì)絲的區(qū)域限定在0.3D至0.9D的范圍內(nèi)(D是線材的外徑)，以確保細(xì)絲均勻i的技術(shù)。專利文件1:JP-A-2-10612專利文件2:JP-A-2002-30492
發(fā)明內(nèi)容在用于MRI或NMR的超導(dǎo)磁體的NbTi超導(dǎo)線材中，因為不需要在高速下激發(fā)磁場，所以通常細(xì)絲直徑是大的，具體地為20(im以上，并且因為需要高穩(wěn)定性(熱穩(wěn)定性和電穩(wěn)定性)，所以通常將Cu用作基體材料。特別地，用于產(chǎn)生7T(特斯拉)以下的低磁場和中磁場的NbTi超導(dǎo)線材具有設(shè)定至5.0以上的銅比率。然而，當(dāng)僅通過增加銅比率以制備NbTi超導(dǎo)線材時，在例如使直徑減小的加工如擠出或拉絲的過程中，容易出現(xiàn)NbTi合金細(xì)絲的反常變形。因此，發(fā)生其中細(xì)絲直徑在超導(dǎo)線材的長度方向上極大地變化的所謂的香腸形現(xiàn)象，或容易地在細(xì)絲上發(fā)生線材斷裂。當(dāng)發(fā)生此類現(xiàn)象時，超導(dǎo)線材的臨界電流密度Jc和n值顯著降低。也就是說，對于具有5.0以下的銅比率的常規(guī)NbTi超導(dǎo)線材(特別是垂直于軸的橫截面為圓形的圓形線材)，在具有5T的臨界電流密度的磁場中得到約2700A/mn^以上的臨界電流密度Jc和約40以上的n值。然而，當(dāng)銅比率超過5.0以上時，這些特性顯著降低。順便提及，為了將超導(dǎo)線材作為磁體應(yīng)用，超導(dǎo)線材必須被巻繞。在這樣的繞組中，垂直于軸的橫截面近似為矩形的線材(下文稱為"矩形線材")可以以高表面占有率被巻繞，并且對磁體的小型化有效。為了此類矩形線材，對具有圓形橫截面的線材進(jìn)行拉絲至接近最終線材直徑，然后通過軋制或模具拉絲(diewire-drawing)進(jìn)行加工以使其具有近似為矩形的橫截面并完成。在加工中，可能使細(xì)絲變平或可能在線材的橫截面中出現(xiàn)細(xì)絲的破裂。因此，如同具有高銅比率的圓形線材那樣，超導(dǎo)特性被劣化。根據(jù)本發(fā)明人進(jìn)行的研究，證實當(dāng)將圓形線材加工成矩形線材時，臨界電流密度Jc和n值取決于細(xì)絲的排列狀態(tài)而極大地變化。也就是說，需要以與用于圓形線材的方法不同的方法處理矩形線材。然而，還沒有考慮根據(jù)橫截面形狀來改善圓形線材和矩形線材的特性。本發(fā)明是在上述情況下實現(xiàn)的，并且本發(fā)明的一個目的是為NbTi超導(dǎo)線材提供與垂直于軸的橫截面形狀一致的合適結(jié)構(gòu)，這樣的NbTi超導(dǎo)線材即使在高銅比率下也表現(xiàn)出高細(xì)絲均勻性(n值)并且具有高電場電流密度Jc。也就是說，本發(fā)明涉及以下(1)至(5)項。(l)一種NbTi超導(dǎo)線材，所述NbTi超導(dǎo)線材包含Cu基體和許多被設(shè)置在Cu基體中的NbTi合金細(xì)絲，所述NbTi超導(dǎo)線材具有垂直于其軸的近似為圓形的橫截面，其中Cu基體的橫截面積與所述NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積的比率(Cu基體的橫截面積/NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積)為5.0以上并且小于15.0，其中所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d為30至200(im，并且其中所述NbTi合金細(xì)絲之間的平均間距S與所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d的比率(S/d)在0.10至0.40的范圍內(nèi)。(2)根據(jù)以上(1)所述的NbTi超導(dǎo)線材，其中當(dāng)所述超導(dǎo)線材的外徑為D時，在徑向上從外表面一直到等于0.15D的位置不設(shè)置所述NbTi合金細(xì)絲。(3)—種NbTi超導(dǎo)線材，所述NbTi超導(dǎo)線材包含Cu基體和許多被設(shè)置在Cu基體中的NbTi合金細(xì)絲，所述NbTi超導(dǎo)線材具有垂直于其軸的近似為矩形的橫截面，其中Cu基體的橫截面積與所述NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積的比率(Cu基體的橫截面積/NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積)為5.0以上并且小于15.0，其中所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d為30至200pm，并且其中所述NbTi合金細(xì)絲之間的平均間距S與所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d的比率(S/d)在0.10至0.40的范圍內(nèi)。(4)根據(jù)以上(3)所述的NbTi超導(dǎo)線材，其中當(dāng)所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的橫截面的短邊的長度為H，并且所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的橫截面的長邊的長度為W時，在厚度方向上從外表面一直到等于0.10H和0.15W的位置不設(shè)置所述NbTi合金細(xì)絲。(5)根據(jù)以上(3)或(4)所述的NbTi超導(dǎo)線材，其中所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的橫截面的長邊的長度W與所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的橫截面的短邊的長度H的比率(W/H)在1.2至2.0的范圍內(nèi)。根據(jù)本發(fā)明，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定NbTi超導(dǎo)線材的NbTi合金細(xì)絲的直徑以及適當(dāng)?shù)卦O(shè)定細(xì)絲的直徑與細(xì)絲間距之間的關(guān)系，并且必要時，通過根據(jù)橫截面形狀的不同而適當(dāng)?shù)乜刂拼嬖诩?xì)絲的區(qū)域，可以得到即使具有5.0以上的銅比率也能夠表現(xiàn)出高細(xì)絲均勻性(n值)并且具有高電場電流密度Jc的NbTi超導(dǎo)線材。此類NbTi超導(dǎo)線材作為用于在MRI設(shè)備或NMR設(shè)備中使用的超導(dǎo)磁體的材料非常有用。附圖簡述圖1是示意性顯示圓形線材的移動的圖。圖2是示意性地顯示矩形線材的橫截面結(jié)構(gòu)的圖。圖3是示意性地顯示NbTi超導(dǎo)線材(圓形線材)的基本的橫截面結(jié)構(gòu)的圖。標(biāo)記數(shù)字和符號的說明1:銅基體2:NbTi合金細(xì)絲實施本發(fā)明的最佳方式根據(jù)復(fù)合加工理論，眾所周知的是當(dāng)橫截面結(jié)構(gòu)相同的NbTi超導(dǎo)線材采用這樣的結(jié)構(gòu)，即其中將變形阻力大于Cu的變形阻力的材料(變形阻力更接近于NbTi的變形阻力的材料)圍繞NbTi細(xì)絲或由細(xì)絲的聚集體形成的一組細(xì)絲布置時，細(xì)絲的反常變形被顯著地改善，并且因此能夠獲得甚至具有數(shù)微米量級的細(xì)絲直徑的完好細(xì)絲。也就是說，通過減小NbTi和基底材料之間的變形阻力差，能夠獲得優(yōu)良的細(xì)絲。根據(jù)該理論，預(yù)期當(dāng)銅比率增加時，則變形阻力的差異增加，因此易于發(fā)生非均勻變形?；谏鲜鲂畔ⅲ景l(fā)明人從各種角度考察了用于達(dá)到上述目的的線材的結(jié)構(gòu)。結(jié)果，他們發(fā)現(xiàn)不管線材的橫截面是什么形狀，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定NbTi合金細(xì)絲直徑(平均直徑)和適當(dāng)?shù)卦O(shè)定NbTi合金細(xì)絲平均直徑與細(xì)絲間距之間的關(guān)系，都能夠得到即使具有高銅比率也適合于此目的的NbTi超導(dǎo)線材，從而完成本發(fā)明。關(guān)于本發(fā)明的超導(dǎo)線材，限定銅比率、NbTi合金細(xì)絲直徑、以及NbTi合金細(xì)絲直徑與細(xì)絲間距之間的關(guān)系的原因如下。銅比率5.0以上且小于15.0在過去，據(jù)說當(dāng)銅比率在5.0以上時，超導(dǎo)線材的特性被劣化。然而，由于本發(fā)明旨在改善具有5.0以上的銅比率的超導(dǎo)線材的特性，因此采用銅比率為5.0以上。然而，當(dāng)超導(dǎo)線材的銅比率為15.0以上時，因為通過擠出、拉絲等的復(fù)合加工變?yōu)榉潜匾?，并且通過確保粘附，例如通過將具有低銅比率(約l.O)的線材放入由Cu制成的套管或凹槽中，并且將它們加壓粘合或焊接，能夠獲得復(fù)合線材，所以上述問題不會出現(xiàn)。因此，在本發(fā)明的NbTi超導(dǎo)線材中，Cu基體的橫截面積與NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積的比率(Cu基體的橫截面積/NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積)被限定為5.0以上且小于15.0。NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d:30至200nm當(dāng)NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d小于30pm時，在制備NbTi合金超導(dǎo)線材的方法中的熱處理(后面將說明)過程中，CuTi化合物在作為基體材料的Cu和NbTi合金細(xì)絲之間的界面處容易地沉淀出來。此類化合物是硬的，并且導(dǎo)致在由Cu和NbTi合金細(xì)絲形成的復(fù)合線材的拉絲中出現(xiàn)香腸形(sausaging)，因此臨界電流密度Jc和n值下降。從CuTi化合物根據(jù)制備條件生長到至多約15pm尺寸的考慮，優(yōu)選的NbTi合金細(xì)絲的平均直徑的下限是50(im。另一方面，當(dāng)NbTi合金細(xì)絲的平均直徑大于200nm時，所謂的"磁通量躍變"導(dǎo)致其中磁體被淬滅的現(xiàn)象。也就是說，己知當(dāng)將電流施加于磁體時，導(dǎo)致擾動等比如線材的移動，從而出現(xiàn)其中線材內(nèi)的磁通量飛躍的現(xiàn)象，并且當(dāng)細(xì)絲直徑大時，其中熱沿圓周擴(kuò)散的比表面積比在薄細(xì)絲情況下的更小，因此熱被儲存在線材中并且發(fā)生淬滅。從獲得實用的磁體激發(fā)時間的角度看，NbTi合金細(xì)絲的平均直徑的優(yōu)選上限是100pm。在本發(fā)明中，將NbTi合金細(xì)絲直徑設(shè)定為平均直徑，這意味著即使在線材中的線材直徑存在某些變化，如果將NbTi合金細(xì)絲直徑設(shè)定在上述范圍內(nèi)，當(dāng)將直徑上的變化平均時，這也是足夠的。然而，確定的事實是，并非是當(dāng)將NbTi合金細(xì)絲直徑設(shè)定在上述范圍內(nèi)時，允許在NbTi合金細(xì)絲直徑上發(fā)生變化，而NbTi合金細(xì)絲要盡可能形成均勻(相同的直徑)。NbTi合金細(xì)絲之間的平均間距S與NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d的比率(S/d):0.10至0.40當(dāng)上述比率(S/d)小于0.10時，在作為多細(xì)絲線材用的材料的單細(xì)絲線材的制備中(參見后述的制備過程)，圍繞NbTi合金細(xì)絲設(shè)置的Cu層變得太薄，并且因此在Cu層中出現(xiàn)加工問題，例如破裂和線材斷裂。另一方面，當(dāng)比率(S/d)大于0.40時，圍繞基體的Cu部分(Cu基體)與細(xì)絲的直徑的比率變得太大，并且因此細(xì)絲的排列狀態(tài)變得不適宜。因此，臨界電流密度Jc和n值顯著降低。分別地，比率(S/d)的優(yōu)選下限是0.20，并且其優(yōu)選上限是0.30。NbTi合金細(xì)絲之間的間距被設(shè)定為"平均間距S"，這是基于與將NbTi合金細(xì)絲直徑設(shè)定為"平均直徑d"相同的原因所獲得的。上述要求適用于圓形線材和矩形線材。為了改善NbTi超導(dǎo)線材的特性，還優(yōu)選以適宜的方式控制其中存在NbTi合金細(xì)絲的區(qū)域。然而，必須根據(jù)圓形線材和矩形線材的各自形狀對其中存在細(xì)絲的區(qū)域進(jìn)行處理。在此，在本說明書中，圓形線材具有近似為圓形的橫截面形狀，并且近似為圓形的形狀包括，例如，圓形、橢圓形等。矩形線材具有近似為矩形的橫截面形狀，并且近似為矩形的橫截面形狀包括，例如，具有圓角的矩形形狀。在圓形線材中，為了通過在拉絲后保持細(xì)絲均勻性而獲得更高的臨界電流密度Jc和更高的n值，當(dāng)超導(dǎo)線材的外徑為D時，優(yōu)選地，在徑向上從外表面一直到等于0.15D的位置不存在于NbTi合金細(xì)絲。也就是說，其中存在NbTi合金細(xì)絲的區(qū)域是在徑向上距外表面等于0.15D的位置的內(nèi)側(cè)的區(qū)域。NbTi合金細(xì)絲可以存在于線材的中心，但是從在細(xì)絲之間設(shè)定合適的距離的角度看，可以形成其中不存在NbTi合金細(xì)絲的區(qū)域。然而，從將細(xì)絲直徑保持在預(yù)定的范圍內(nèi)和將銅比率設(shè)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)的角度看，優(yōu)選這樣的區(qū)域等于在徑向上從中心一直到0.6D(D是線材的外徑)。另一方面，如上所述，在拉絲的最后階段對矩形線材進(jìn)行加工以使其具有近似為矩形的橫截面。然而，即使當(dāng)NbTi合金細(xì)絲在圓形線材的階段中適宜地存在時，當(dāng)被加工成矩形線材時，細(xì)絲也可能被移出適宜區(qū)域，由此臨界電流密度Jc和n值可能降低。特別地，當(dāng)NbTi合金細(xì)絲存在于外部環(huán)境中時，矩形線材被極大地影響，并且因此導(dǎo)致對每一特性的不利作用。也就是說，在加工成具有近似為矩形的橫截面的形狀的過程中，細(xì)絲在垂直方向(短邊方向)上的移動被限制，并且因此它們被很少地移位。然而，在寬度方向(長邊方向)上，細(xì)絲在向外側(cè)逃脫的方向上移位，并且此時，在線材中出現(xiàn)破裂或非均一變形。在圖1中顯示圓形線材中的這種移位(在圖l中，l是Cu基體，2是NbTi合金細(xì)絲，而3是NbTi超導(dǎo)線由于這些原因，矩形線材優(yōu)選地采用這樣的結(jié)構(gòu)，即，其中在短邊上，當(dāng)短邊的長度為H時，在厚度方向上從外表面一直到等于0.10H的位置不存在NbTi合金細(xì)絲，并且在長邊上，在其中進(jìn)行被加工為矩形的最后階段(至多)，當(dāng)長邊的長度為W時，在厚度方向上從外表面一直到等于0.15W的位置不存在NbTi合金細(xì)絲。在成為矩形線材的加工中，盡管線材中的NbTi合金細(xì)絲被略微地變形，但是NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d的受限范圍在圓形線材和矩形線材的兩種情況下是相同的。為了通過調(diào)控上述優(yōu)選的要求以表現(xiàn)出效果，優(yōu)選將矩形線材的長邊的長度W與短邊的長度H的比率(W/H)設(shè)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)。當(dāng)比率(W/H)的值小于1.2時，矩形線材情況下的上述缺點(diǎn)不會那么明顯地顯示。當(dāng)比率(W/H)的值大于2.0時，線材變得太平，因此即使當(dāng)如上所述對其中存在細(xì)絲的區(qū)域進(jìn)行限制時，其效果也不易于表現(xiàn)出來。由于這些原因，優(yōu)選矩形線材的長邊的長度W與短邊的長度H的比率(W/H)在1.2至2.0的范圍內(nèi)。圖2中示意性地顯示矩形線材的橫截面結(jié)構(gòu)。圖3是示意性地顯示NbTi超導(dǎo)線材(圓形線材)的基本的橫截面結(jié)構(gòu)的圖。如圖3中所示，在NbTi超導(dǎo)線材3中，許多NbTi合金線材2在Cu基體1中被布置成彼此不接觸。為了便于解釋，在圖3中，NbTi合金細(xì)絲2的數(shù)目為19，但是實際上，通常設(shè)置數(shù)十至數(shù)百根NbTi合金細(xì)絲。在本發(fā)明的NbTi超導(dǎo)線材中，通過適當(dāng)?shù)叵拗艭u基體1與NbTi合金線材2的橫截面比率(銅比率)、NbTi合金細(xì)絲的直徑(平均直徑)d、以及NbTi合金細(xì)絲之間的間距S與平均直徑d的比率(S/d)，能夠表現(xiàn)出上述效果。此外，根據(jù)需要，將其中存在NbTi合金細(xì)絲的區(qū)域設(shè)定為不大于0.85D(在圖3中，由L表示的其中不存在NbTi合金細(xì)絲的區(qū)域不小于0.15D)。除了橫截面形狀和其中存在細(xì)絲的優(yōu)選區(qū)域以外，這樣的狀態(tài)與矩形線材的情況相同。基本上，上述NbTi超導(dǎo)線材的制備是根據(jù)以下程序進(jìn)行的。首先，將NbTi合金棒插入Cu管內(nèi)，然后進(jìn)行表面減小加工，例如擠出或拉絲，以提供其中NbTi合金細(xì)絲嵌入由Cu制成的基體材料中的單細(xì)絲材料(通常形成六邊形的橫截面)。將單細(xì)絲材料切割成適當(dāng)?shù)拈L度，并且將多個切割的單細(xì)絲材料段系在一起并結(jié)合。然后將它們插入銅管內(nèi)以制成管形復(fù)合線材(多細(xì)絲線材)。當(dāng)制成這樣的復(fù)合線材時，將Cu線材(CU隔體)設(shè)置在復(fù)合線材的橫截面中的預(yù)定位置，以控制其中不存在NbTi合金細(xì)絲的區(qū)域，所述Cu線材通過將其中沒有插入NbTi合金細(xì)絲的Cu棒進(jìn)行拉絲而具有與單細(xì)絲線材的橫截面形狀相同的橫截面形狀。此外，通過Cu隔體和Cu管(用于制備單細(xì)絲線材和多細(xì)絲線材的Cu管)，形成超導(dǎo)線材的Cu基體l(圖3)。此外，通過改變單細(xì)絲線材的Cu管的厚度(Cu層的厚度)，調(diào)節(jié)在制備多細(xì)絲線材時的NbTi細(xì)絲之間的距離。對以此方式得到的復(fù)合線材進(jìn)行拉絲以獲得NbTi超導(dǎo)線材。必要時，在拉絲過程中進(jìn)行陳化熱處理(約380至430。C)以沉淀ot-Ti并且由此增加臨界電流密度。與上述相同的制備程序也適用于矩形線材的情況，除了最后將橫截面形成為近似矩形的形狀。本發(fā)明的NbTi超導(dǎo)線材具有其中將NbTi合金細(xì)絲布置在Cu基體中的基本結(jié)構(gòu)，并且通常而言，采用其中將約45至50質(zhì)量％的Ti包含在Nb中的材料作為在NbTi合金細(xì)絲中使用的合金材料。然而，必要時，所述材料可以包括少量元素例如Ta和Hf(約5質(zhì)量％以下)。下面，將參照實施例對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述。本發(fā)明并非必須限于以下實施例，并且在不偏離以上和稍后所述精神的情況下，可以對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母淖円詫崿F(xiàn)本發(fā)明，并且這些改變是包括在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)的。實施例實施例1將Nb-47質(zhì)量％的Ti棒(直徑100mm)插入由Cu制成的管(外徑125mm，內(nèi)徑100mm)內(nèi)，然后將管的兩端密封以制備由Cu/Nb-Nb復(fù)合材料形成的擠出坯料。對擠出坯料進(jìn)行擠出，然后進(jìn)行拉絲以制備具有六邊形橫截面形狀的Cu/NbTi復(fù)合線材。然后，結(jié)合被加工成橫截面形狀與六邊形單細(xì)絲線材的橫截面形狀相同的六邊形Cu材料(Cu隔體)，以使得六邊形單細(xì)絲線材的排列是對稱的，ii然后插入Cu管(外徑50至40mm，內(nèi)徑43至35mm)中。以各種加工速率對其進(jìn)行拉絲，以制備具有各種銅比率的多細(xì)絲NbTi超導(dǎo)線材(直徑:1.0mm)。在制備加工的過程中，進(jìn)行三次40(TC下60小時的熱處理(陳化熱處理)。在以下條件下測量所得到的NbTi超導(dǎo)線材的臨界電流密度Jc和n值。(臨界電流密度Jc的測量)在液氦中(溫度4.2K)，在5T(特斯拉)的外磁場下，向樣品(超導(dǎo)線材)施加電流，并且根據(jù)四端子法(four-terminalmethod)測量所產(chǎn)生的電壓。測量在產(chǎn)生O.l^V/cm的電場的情況下的電流值(臨界電流Ic)，并且將該電流值除以線材中按照非Cu部分計的橫截面積以獲得臨界電流密度Jc。在通過與用于獲得臨界電流Jc的測量相同的測量所得到的曲線(Jc-V)中，在O.ljiV/cm與l.(HiV之間的數(shù)據(jù)以雙對數(shù)顯示。作為其斜率，得到n值(參見上式(l))。在以下表1中顯示測量結(jié)果和NbTi超導(dǎo)線材的各種特性(銅比率、細(xì)絲的數(shù)目、平均細(xì)絲直徑d、存在細(xì)絲的區(qū)域、S/d等)。存在細(xì)絲的區(qū)域參照線材直徑D顯示其中安置細(xì)絲的區(qū)域的最內(nèi)位置(最內(nèi)層)和最外位置(最外層)。例如，"最外層0.85D"表示NbTi合金細(xì)絲的最外位置是0.85D的位置(即，在徑向上從外表面一直到0.15沒有NbTi合金細(xì)絲的存在)。此外，最內(nèi)層的"O.OD"表示NbTi合金細(xì)絲還存在于線材的中心(與實施例2的矩形線材相同)。表l<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>從結(jié)果中能夠得出以下考慮。首先，1號測試的樣品是具有相對低的銅比率的實例，并且即使當(dāng)存在細(xì)絲的區(qū)域接近于外表面并且比率S/d為大的值時，該樣品具有相對優(yōu)異的超導(dǎo)特性。2號和5號測試的樣品具有5.5的銅比率，但是存在細(xì)絲的區(qū)域或比率S/d在適宜的范圍以外。因此，該樣品具有劣化的超導(dǎo)特性。此外，在8號測試的樣品的情況下，比率S/d被設(shè)定為極小的值，但是在多細(xì)絲線材拉絲的過程中出現(xiàn)線材斷裂。因此，估計該樣品不具有超導(dǎo)特性。另一方面，3號測試、4號測試、6號測試和7號測試的樣品是滿足在本發(fā)明中所規(guī)定要求的實施例，并且發(fā)現(xiàn)得到了表現(xiàn)出優(yōu)異超導(dǎo)特性的NbTi超導(dǎo)線材。實施例2將在第一實施例中制備的圓形線材的一部分(4號測試、5號測試和6號測試的樣品)用于加工成矩形線材(短邊的長度H:0.78mm，長邊的長度W:1.16mm)，在所述矩形線材在接近最終線材直徑時的比率(W/H)為1.5。此時，通過調(diào)節(jié)在加工成矩形形狀過程中的軋制的壓縮比，制備NbTi超導(dǎo)線材，每種所述NbTi超導(dǎo)線材都具有不同的存在細(xì)絲的區(qū)域。在與第一實施例中相同的條件下，測量所得到的NbTi超導(dǎo)線材的臨界電流密度Jc和n值。在以下表2中顯示臨界電流密度和n值的測量結(jié)果以及NbTi超導(dǎo)線材的各種特性(銅比率、細(xì)絲的數(shù)目、平均細(xì)絲直徑d、存在細(xì)絲的區(qū)域、S/d等)。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>從結(jié)果中能夠得出以下考慮。由于13號測試的樣品具有在適宜范圍以外的比率S/d，所以臨界電流密度Jc和n值低。另一方面，9號至12號測試和14號測試的樣品是滿足在本發(fā)明中所規(guī)定的要求的實施例，并且發(fā)現(xiàn)得到了表現(xiàn)出優(yōu)異超導(dǎo)特性的NbTi超導(dǎo)線材。盡管詳細(xì)地并且參照其具體實施方案對本發(fā)明進(jìn)行了描述，但是對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員，顯然能夠在不偏離本發(fā)明的范圍的情況下，在本發(fā)明中進(jìn)行各種改變和變化。本申請基于2006年9月29日提交的日本專利申請2006-269084，將日本專利申請2006-269084的全部內(nèi)容通過引用結(jié)合在此。工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，通過適當(dāng)?shù)卦O(shè)定NbTi超導(dǎo)線材的NbTi合金細(xì)絲的直徑和適當(dāng)?shù)卦O(shè)定NbTi合金細(xì)絲直徑與細(xì)絲間距之間的關(guān)系，并且必要時，通過根據(jù)橫截面形狀的不同適當(dāng)?shù)乜刂破渲写嬖诩?xì)絲的區(qū)域，能夠得到即使具有5.0以上的銅比率也能夠表現(xiàn)出高細(xì)絲均勻性(n值)并且具有高電場電流密度Jc的NbTi超導(dǎo)線材。此類NbTi超導(dǎo)線材作為在MRI設(shè)備或NMR設(shè)備中使用的超導(dǎo)磁體用的材料是非常有用的。1權(quán)利要求1.一種NbTi超導(dǎo)線材，所述NbTi超導(dǎo)線材包括Cu基體和許多被設(shè)置在所述Cu基體中的NbTi合金細(xì)絲，所述NbTi超導(dǎo)線材具有垂直于其軸的近似圓形的橫截面，其中所述Cu基體的橫截面積與所述NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積的比率(Cu基體的橫截面積/NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積)為5.0以上并且小于15.0，其中所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d為30至200μm，并且其中所述NbTi合金細(xì)絲之間的平均間距S與所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d的比率(S/d)在0.10至0.40的范圍內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的NbTi超導(dǎo)線材，其中當(dāng)所述超導(dǎo)線材的外徑為D時，在徑向上從外表面一直到等于0.15D的位置不設(shè)置所述NbTi合金細(xì)絲。3.—種NbTi超導(dǎo)線材，所述NbTi超導(dǎo)線材包括Cu基體和許多被設(shè)置在所述Cu基體中的NbTi合金細(xì)絲，所述NbTi超導(dǎo)線材具有垂直于其軸的近似矩形的橫截面，其中所述Cu基體的橫截面積與所述NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積的比率(Cu基體的橫截面積/NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積)為5.0以上并且小于15.0，其中所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d為30至200)im，并且其中所述NbTi合金細(xì)絲之間的平均間距S與所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑d的比率(S/d)在0.10至0.40的范圍內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的NbTi超導(dǎo)線材，其中當(dāng)所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的橫截面的短邊的長度為H，并且所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的橫截面的長邊的長度為W時，在厚度方向上從外表面一直到等于0.10H和0.15W的位置不設(shè)置所述NbTi合金細(xì)絲。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的NbTi超導(dǎo)線材，其中所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的所述橫截面的長邊的長度W與所述超導(dǎo)線材垂直于其軸的所述橫截面的短邊的長度H的比率(W/H)在1.2至2.0的范圍內(nèi)。全文摘要本發(fā)明提供一種包括Cu基體和許多被設(shè)置在所述Cu基體中的NbTi合金細(xì)絲的NbTi超導(dǎo)線材，所述NbTi超導(dǎo)線材具有垂直于其軸的近似為圓形的橫截面。所述Cu基體的橫截面積與所述NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積的比率(Cu基體的橫截面積/NbTi合金細(xì)絲的總橫截面積)為5.0以上并且小于15.0，所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑(d)為30至200μm，并且所述NbTi合金細(xì)絲之間的平均間距(S)與所述NbTi合金細(xì)絲的平均直徑(d)的比率(S/d)在0.10至0.40的范圍內(nèi)。所述NbTi超導(dǎo)線材即使具有高銅比率也表現(xiàn)出具有高電場電流密度(Jc)和高細(xì)絲均勻性(n值)。文檔編號C22F1/18GK101517660SQ20078003509公開日2009年8月26日申請日期2007年9月28日優(yōu)先權(quán)日2006年9月29日發(fā)明者加藤弘之,宮崎隆好,宮武孝之,木崎智思,財津享司申請人:株式會社神戶制鋼所