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日本利用分批炉生产出钇类超导线材 |
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| http://cn.newmaker.com
2/24/2007 10:38:00 AM
佳工机电网
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 日本昭和电线电缆系统公司和日本国际超导产业技术研究中心联手，在全球首次成功地利用电热分层式热处理制造法制作出了长200m的钇类超导线材。
此次的成果不是利用气相工艺，而是通过涂布溶液后利用分批炉形成超导层。只要将200m的线材放入分批炉，约20小时即可炼制而成，因此生产速度达到了每小时10m。相当于2005～2007年在日本新能源·产业技术综合开发机构（NEDO）委托实施的“超导应用基础技术开发项目”中确定的目标生产速度的2倍。
此次开发的超导线材在利用离子束辅助沉积（IBAD）法形成了中间层的哈斯特合金底板上，利用溶液涂布热分散法形成了厚1μm的超导层。具体来说，就是将3氟化醋酸盐中溶有钇（Y）和钡（Ba）形成的溶液和在环烷酸盐中溶有铜的溶液混合，然后涂布到了中间层底板上，然后将底板在像滚筒一样的圆筒物上缠成螺旋状，而后在450℃的条件下进行烧结，再涂上溶液进行烧结，反复烧结8～9次左右。然后，将缠成螺旋状的底板放入温度为750℃左右的电热式分批炉中进行热处理。进行热处理时，必须向其喷射含有水蒸汽和ppm级氧气的氩气（Ar），使氟等快速地排放出去，以便均匀地使其氧化。
过去，作为超导层的YBa2Cu3O7－X，与其结构比例一样，其原料也是按照钇：钡：铜为1：2：3的比例进行配合。而日本超导工学研究所通过研究发现，在所配合的原料中，通过将钡的比例减小到1.5，不仅可制出高品质的YBa2Cu3O7－X，而且只要使烧结温度保持在705～750℃之间，其质量就会保持稳定。由此，即使利用分批炉进行生产，在长200m的线材中也实现了临界电流值为200A/cm的特性。它相当于每平方厘米的电流值达到了200万A。昭和电线电缆系统表示，今后准备加大分批炉，制造出长500m的线材。
旨在实现低成本生产的钇类线材
钇类超导线材即使在价格低的液态氮气中（-196℃）也能保持超导状态，是一种高温超导体，和铋类超导材料一起受到了业界的广泛关注。钇类超导材料与铋类材料相比，临界电流密度大，能够形成更强的磁场。另外，铋类材料在覆盖材料中一般使用价格昂贵的银，而钇类材料由于材料成本低，将来有望实现低成本化。
不过，与铋类材料相比，钇类材料存在着难以统一结晶方向（即配向）的问题。铋类材料只要将粉末材料装入银管中进行压缩，即可轻松地完成配向。而钇类材料单靠这种机械加工无法充分完成配向。因此，需要在镍合金底板上层叠结晶方向统一的中间层。这种中间层的形成过去一直利用日本藤仓开发的IBAD等方法。但由于这些方法需要真空工序，因此不仅设备成本高，而且还存在着需要时间进行蒸镀等问题，和超导层的形成一样已经成为实用化课题。
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