知財求人 - 知財ポータルサイト「IP Force」
▶ 独立行政法人産業技術総合研究所の特許一覧 ▶ アイシン精機株式会社の特許一覧
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023047119
(43)【公開日】2023-04-05
(54)【発明の名称】超伝導バルク体、および超伝導バルク体の製造方法
(51)【国際特許分類】
H01F 6/00 20060101AFI20230329BHJP
H01B 12/02 20060101ALI20230329BHJP
H01B 13/00 20060101ALI20230329BHJP
【ＦＩ】
H01F6/00
H01B12/02 ZAA
H01B13/00 565Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】11
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021156060
(22)【出願日】2021-09-24
(71)【出願人】
【識別番号】301021533
【氏名又は名称】国立研究開発法人産業技術総合研究所
(71)【出願人】
【識別番号】000000011
【氏名又は名称】株式会社アイシン
(74)【代理人】
【識別番号】110000338
【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ
(72)【発明者】
【氏名】石田 茂之
(72)【発明者】
【氏名】荻野 拓
(72)【発明者】
【氏名】スガリ パバンクマーナイク
(72)【発明者】
【氏名】土屋 佳則
(72)【発明者】
【氏名】伊豫 彰
(72)【発明者】
【氏名】永崎 洋
(72)【発明者】
【氏名】吉田 良行
(72)【発明者】
【氏名】川島 健司
(72)【発明者】
【氏名】神谷 良久
【テーマコード（参考）】
5G321
【Ｆターム（参考）】
5G321AA98
5G321CA04
5G321CA15
5G321DB45
(57)【要約】
【課題】鉄系化合物の超伝導バルク体において、従来よりも臨界電流密度を向上させること。
【解決手段】超伝導バルク体（Ｂ）は、鉄系超伝導体の多結晶であり、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度が０．２以上である。
【選択図】図１
【解決手段】超伝導バルク体（Ｂ）は、鉄系超伝導体の多結晶であり、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度が０．２以上である。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体であって、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度が０．２以上である、超伝導バルク体。
【請求項2】
前記配向度は、０．４以上である、請求項１に記載の超伝導バルク体。
【請求項3】
ディスク状の形状を有し、且つ、
主面の法線方向と、前記ｃ軸の配向方向とが対応している、請求項１または２に記載の超伝導バルク体。
主面の法線方向と、前記ｃ軸の配向方向とが対応している、請求項１または２に記載の超伝導バルク体。
【請求項4】
厚みは、１ｍｍ以上である、請求項３に記載の超伝導バルク体。
【請求項5】
錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含む、請求項１～４のいずれか１項に記載の超伝導バルク体。
【請求項6】
前記鉄系超伝導体は、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物であり、式中、
Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、
Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である、請求項１～５のいずれか１項に記載の超伝導バルク体。
Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、
Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である、請求項１～５のいずれか１項に記載の超伝導バルク体。
【請求項7】
鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体の製造方法であって、
仮焼結体であるペレットを、主面の法線方向に沿って、且つ、当該ペレットの厚みに対する当該ペレットの主面サイズの比が大きくなるように、一軸加圧しながら焼結することにより前記超伝導バルク体を得る本焼結工程を含む、製造方法。
仮焼結体であるペレットを、主面の法線方向に沿って、且つ、当該ペレットの厚みに対する当該ペレットの主面サイズの比が大きくなるように、一軸加圧しながら焼結することにより前記超伝導バルク体を得る本焼結工程を含む、製造方法。
【請求項8】
前記本焼結工程において、前記ペレットは、キャビティ内において一軸加圧されながら焼結され、且つ、前記キャビティのキャビティサイズは、前記主面サイズよりも大きい、請求項７に記載の製造方法。
【請求項9】
前記本焼結工程において、放電プラズマ焼結法またはホットプレス法を用いて前記ペレットを一軸加圧しながら焼結する、請求項７または８に記載の製造方法。
【請求項10】
前記ペレットは、錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含む、請求項７～９のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項11】
前記ペレットは、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物を含み、式中、
Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、
Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である、請求項７～１０のいずれか１項に記載の製造方法。
Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、
Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である、請求項７～１０のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、超伝導バルク体、および超伝導バルク体の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
超伝導性を示す鉄系化合物の多結晶である超伝導バルク体が知られている。たとえば、特許文献１には、超伝導性を示す鉄系化合物の一例であるＢａ０．６Ｋ０．４Ｆｅ２Ａｓ２の超伝導バルク体について記載されている。以下において、Ｂａ０．６Ｋ０．４Ｆｅ２Ａｓ２のようにＢａの一部をＫで置換した鉄系化合物のことをＫドープＢａ１２２と称する。
【0003】
このような超伝導バルク体は、磁場中冷却を実施することにより磁束を捕捉するため、磁石として機能する。このような超伝導バルク体を用いた磁石は、例えば、核磁気共鳴（Nuclear Magnetic Resonance, ＮＭＲ）法を用いた磁気共鳴画像（Magnetic Resonance Imaging, ＭＲＩ）装置などにおける磁場発生源として応用することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【特許文献1】特表２０１８－５１２７３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１では、Ｂａ、Ｋ、ＦｅおよびＡｓのモル比が０．６：０．４２：２：２になるように出発原料を調製し、熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）法を用いてＫドープＢａ１２２の一時的な焼結体を得る。次に、この焼結体をミリング加工によりパウダー化したうえで、冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）法を用いて、パウダー状のＫドープＢａ１２２をペレット化する。次に、ＫドープＢａ１２２のペレットを、銀箔でラッピングしたうえで鋼管に挿入し、ＣＩＰを実施する。このＣＩＰによりサンプルを含む鋼管の直径は、約１０％縮径される。次に、ＨＩＰにより、ＫドープＢａ１２２の最終的な焼結体を得る。以下においては、ＫドープＢａ１２２の最終的な焼結体を得る工程を本焼結工程と呼び、その製造方法により得られた最終的な焼結体のことを超伝導バルク体と呼ぶ。
【0006】
このように、本焼結工程においてＨＩＰを採用した場合、製造された超伝導バルク体が示す臨界電流密度は、超伝導性を示す鉄系化合物の単結晶が示す臨界電流密度より明らかに低い。このことから、本焼結工程においてＨＩＰを採用した製造方法により製造された超伝導バルク体は、超伝導性を示す鉄系化合物としてのポテンシャルを十分に発揮していないと言える。換言すれば、従来の鉄系化合物の超伝導バルク体には、臨界電流密度を高める余地がある。
【0007】
なお、本焼結工程において採用されるＨＩＰ以外の焼結方法としては、放電プラズマ焼結（Spark Plasma Sintering, ＳＰＳ）法およびホットプレス法が挙げられる。ただし、本焼結工程においてＳＰＳまたはホットプレス法を採用した場合であっても、本焼結工程においてＨＩＰを採用した場合と同様に、得られた超伝導バルク体が示す臨界電流密度は、超伝導性を示す鉄系化合物の単結晶が示す臨界電流密度より明らかに低い。
【0008】
本発明は、上述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、鉄系化合物の超伝導バルク体において、従来よりも臨界電流密度を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【0009】
上記の課題を解決するために、本発明の第１の態様に係る超伝導バルク体は、鉄系超伝導体の多結晶であり、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度が０．２以上である。
【0010】
このような構成によれば、超伝導バルク体において、複数の結晶粒が高い配向度にて整列しているため、結晶方位のランダム性に由来する、臨界電流密度の抑制が減じられる。そのため、超伝導バルク体は、鉄系超伝導体の単結晶が有するポテンシャルを良好に発揮し、従来よりも向上した臨界電流密度を示すことができる。
【0011】
本発明の第２の態様に係る超伝導バルク体は、上述した第１の態様において、前記配向度は、０．４以上である。
【0012】
このような構成によれば、超伝導バルク体は、鉄系超伝導体の単結晶が有するポテンシャルをより良好に発揮し、従来よりも、より向上した臨界電流密度を示すことができる。
【0013】
本発明の第３の態様に係る超伝導バルク体は、上述した第１または２の態様において、ディスク状の形状を有し、且つ、主面の法線方向と、前記ｃ軸の配向方向とが対応している。
【0014】
このような構成によれば、法線方向に沿って超伝導バルク体が磁化するように超伝導バルク体が磁束を捕捉した場合の臨界電流密度をより向上させることができる。
【0015】
本発明の第４の態様に係る超伝導バルク体は、上述した第３の態様において、厚みは、１ｍｍ以上である。
【0016】
このような構成によれば、例えば超伝導バルク磁石などの超伝導体として実用するために好ましい機械的強度を有する超伝導バルク体を実現することができる。
【0017】
本発明の第５の態様に係る超伝導バルク体は、上述した第１～３の態様のいずれかにおいて、錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含む。
【0018】
このような構成によれば、粒界における結晶粒同士の電気的な結合を低融点金属が強めるため、超伝導バルク体の臨界電流密度がより向上する。
【0019】
本発明の第６の態様に係る超伝導バルク体は、上述した第１～５の態様において、前記鉄系超伝導体が、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物であり、式中、Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である。
【0020】
このような構成によれば、鉄系超伝導体からなる単結晶は高い臨界電流密度を示し、したがって多結晶である超伝導バルク体もまた高い臨界電流密度を示す。
【0021】
本発明の第７の態様に係る製造方法は、鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体の製造方法であって、仮焼結体であるペレットを、主面の法線方向に沿って、且つ、当該ペレットの厚みに対する当該ペレットの主面サイズの比が大きくなるように、一軸加圧しながら焼結することにより前記超伝導バルク体を得る本焼結工程を含む。
【0022】
このような構成によれば、ペレットが含む複数の結晶粒の配向組織の形成が促進される。そのため、鉄系超伝導体の単結晶が有するポテンシャルを良好に発揮し、従来よりも向上した臨界電流密度を示す超伝導バルク体を製造することができる。
【0023】
本発明の第８の態様に係る製造方法は、上述した第７の態様において、前記本焼結工程において、前記ペレットは、キャビティ内において一軸加圧されながら焼結され、且つ、前記キャビティのキャビティサイズは、前記主面サイズよりも大きい。
【0024】
このような構成によれば、一軸加圧により、主面の接線方向に沿って延伸するようにペレットが変形するため、ペレット内部における結晶粒の整列がより促進される。したがって、得られる超伝導バルク体における結晶粒の配向度がより向上する。
【0025】
本発明の第９の態様に係る製造方法は、上述した第７または８の態様において、放電プラズマ焼結法またはホットプレス法を用いて前記ペレットを一軸加圧しながら焼結する。
【0026】
このような構成によれば、小規模製造および大規模製造のいずれにも適しており、設備コストも低い本焼結工程を実現することができる。
【0027】
本発明の第１０の態様に係る製造方法は、上述した第７～９の態様のいずれかにおいて、前記ペレットは、錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含む。
【0028】
このような構成によれば、低融点金属が滑剤として作用して結晶粒の整列が促進すると共に、得られる超伝導バルク体においては、粒界における結晶粒同士の電気的な結合を強めるため、超伝導バルク体の臨界電流密度がより向上する。
【0029】
本発明の第１１の態様に係る製造方法は、上述した第７～１０の態様のいずれかにおいて、前記ペレットは、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物を含み、式中、Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である。
【0030】
このような構成によれば、製造プロセスが簡便になり、安価に超伝導バルク体を製造することができる。
【発明の効果】
【0031】
本発明の一態様によれば、鉄系化合物の超伝導バルク体において、従来よりも臨界電流密度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る超伝導バルク体を示す斜視図である。（ｂ）は、（ａ）に示した超伝導バルク体を模式的に示す断面図である。
【図3】本発明の第２の実施形態に係る製造方法の流れを示すフローチャートである。
【図4】（ａ）は、図３に示した製造方法に含まれる予備焼結工程後のペレットを示す断面図である。（ｂ）は、図３に示した製造方法に含まれる本焼結工程前のペレットを示す断面図である。（ｃ）は、上述した本焼結工程後の超伝導バルク体を示す断面図である。（ｄ）は、上述した予備焼結工程により得られたペレットを模式的に示す断面図である。（ｅ）は、上述した本焼結工程により得られた超伝導バルク体を模式的に示す断面図である。
【図5】本発明の第１～第２の実施例の超伝導バルク体、第１の参考例の小片、第１の比較例のペレット、および第２の比較例の粉末のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。
【図6】上段は、図５に示した第１の比較例のペレットの断面におけるＳＥＭイメージおよびＥＢＳＤマップである。下段は、図５に示した第２の実施例のバルク体の断面におけるＳＥＭイメージおよびＥＢＳＤマップである。
【発明を実施するための形態】
【0033】
〔第１の実施形態〕
本発明の第１の実施形態に係る超伝導バルク体Ｂについて、図１および図２を参照して説明する。図１の（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る超伝導バルク体Ｂを示す斜視図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示した超伝導バルク体Ｂを模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す超伝導バルク体Ｂが含む結晶粒１を構成する化合物１０の結晶構造を示す斜視図である。
本発明の第１の実施形態に係る超伝導バルク体Ｂについて、図１および図２を参照して説明する。図１の（ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る超伝導バルク体Ｂを示す斜視図であり、図１の（ｂ）は、図１の（ａ）に示した超伝導バルク体Ｂを模式的に示す断面図である。図２は、図１に示す超伝導バルク体Ｂが含む結晶粒１を構成する化合物１０の結晶構造を示す斜視図である。
【0034】
＜化合物の概要＞
図１の（ｂ）に示すように、超伝導バルク体Ｂは、複数の結晶粒１を含む多結晶である。結晶粒１それぞれは、化合物１０の単結晶からなる。化合物１０は、臨界温度Ｔｃ未満の温度領域において超伝導性を示す鉄系超伝導体である。したがって、化合物１０の多結晶である超伝導バルク体Ｂは、化合物１０と同様に、臨界温度Ｔｃ未満の温度領域において超伝導性を示す。
図１の（ｂ）に示すように、超伝導バルク体Ｂは、複数の結晶粒１を含む多結晶である。結晶粒１それぞれは、化合物１０の単結晶からなる。化合物１０は、臨界温度Ｔｃ未満の温度領域において超伝導性を示す鉄系超伝導体である。したがって、化合物１０の多結晶である超伝導バルク体Ｂは、化合物１０と同様に、臨界温度Ｔｃ未満の温度領域において超伝導性を示す。
【0035】
（化合物の化学式）
化合物１０は、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である。式中、Ａｅは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ａは、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である。本実施形態では、ＡｅとしてＣａを選択し、ＡとしてＫを選択している。化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物からなる単結晶は、高い臨界電流密度Ｊｃを示すため、当該化合物は化合物１０として好ましい。
化合物１０は、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である。式中、Ａｅは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ａは、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である。本実施形態では、ＡｅとしてＣａを選択し、ＡとしてＫを選択している。化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物からなる単結晶は、高い臨界電流密度Ｊｃを示すため、当該化合物は化合物１０として好ましい。
【0036】
（化合物の結晶構造）
図２を参照して、化合物１０が構成し得る結晶構造を説明する。化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である化合物１０は、図２に示すように、ＡｅＦｅ２Ａｓ２層１６とＡＦｅ２Ａｓ２層１７とがｃ軸に沿って交互に積層した結晶構造を構成し得る。ＡｅＦｅ２Ａｓ２層１６は、Ａｅサイト１１、Ｆｅサイト１３、およびＡｓサイト１４によって構成されている。また、ＡＦｅ２Ａｓ２層１７は、Ａサイト１２、Ｆｅサイト１３、およびＡｓサイト１５によって構成されている。図２に示す結晶構造は、単純正方晶Ｐ４／ｍｍｍの空間群を有しており、ＣａＲｂＦｅ４Ａｓ４構造を有する。化合物１０の結晶構造は、異方性を有している。
図２を参照して、化合物１０が構成し得る結晶構造を説明する。化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である化合物１０は、図２に示すように、ＡｅＦｅ２Ａｓ２層１６とＡＦｅ２Ａｓ２層１７とがｃ軸に沿って交互に積層した結晶構造を構成し得る。ＡｅＦｅ２Ａｓ２層１６は、Ａｅサイト１１、Ｆｅサイト１３、およびＡｓサイト１４によって構成されている。また、ＡＦｅ２Ａｓ２層１７は、Ａサイト１２、Ｆｅサイト１３、およびＡｓサイト１５によって構成されている。図２に示す結晶構造は、単純正方晶Ｐ４／ｍｍｍの空間群を有しており、ＣａＲｂＦｅ４Ａｓ４構造を有する。化合物１０の結晶構造は、異方性を有している。
【0037】
このような結晶構造が成長して生じる結晶粒１は典型的には、ｃ軸に沿って積層した層状構造がａｂ平面に沿って延在している、板状の形状を有する。換言すれば、結晶粒１は、異方性を有しており、その板状の形状の主面の法線方向は、結晶構造のｃ軸に一致し、主面の接線方向は、結晶構造のａｂ平面に一致する。
【0038】
（化合物の別の構成）
なお、化合物１０は、上述の化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物に限定されず、Ｆｅ元素を含み、且つ、臨界温度Ｔｃ未満の温度領域において超伝導性を示す化合物であればよい。Ｆｅ元素を含む超伝導化合物は、結晶構造に異方性を有する。このような構成を有する化合物１０からなる単結晶もまた高い臨界電流密度を示すため、化合物１０は超伝導バルク体の材料として好適である。Ｆｅ元素を含む超伝導化合物の例としては、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物を構成する元素のうち一部が他の元素により置換されて得られる化合物が挙げられる。これらの化合物について、以下に説明する。
なお、化合物１０は、上述の化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物に限定されず、Ｆｅ元素を含み、且つ、臨界温度Ｔｃ未満の温度領域において超伝導性を示す化合物であればよい。Ｆｅ元素を含む超伝導化合物は、結晶構造に異方性を有する。このような構成を有する化合物１０からなる単結晶もまた高い臨界電流密度を示すため、化合物１０は超伝導バルク体の材料として好適である。Ｆｅ元素を含む超伝導化合物の例としては、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物を構成する元素のうち一部が他の元素により置換されて得られる化合物が挙げられる。これらの化合物について、以下に説明する。
【0039】
化合物１０の一例として、化学式Ａｅ１－ｘＡｘＦｅ２Ａｓ２で表される化合物が挙げられる。式中、Ａｅは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素である。また、式中、Ａは、Ｋ、ＲｂおよびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である。また、式中、ｘは、０＜ｘ＜１の範囲内の数である。このような構成を有する化合物１０の結晶構造は、体心正方晶Ｉ４／ｍｍｍの空間群を有しており、ＴｈＣｒ２Ｓｉ２構造を有する。
【0040】
化合物１０の別の一例として、化学式Ａｅ（Ｆｅ１－ｙＴｍｙ）２Ａｓ２で表される化合物が挙げられる。式中、Ａｅは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素である。また、式中、Ｔｍは、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、ＩｒおよびＰｔから選ばれる少なくとも１つの元素である。また、式中、ｙは、０＜ｙ＜１の範囲内の数である。このような構成を有する化合物１０の結晶構造は、体心正方晶Ｉ４／ｍｍｍの空間群を有しており、ＴｈＣｒ２Ｓｉ２構造を有する。
【0041】
化合物１０の別の一例として、化学式ＡｅＦｅ２（Ａｓ１－ｚＰｚ）２で表される化合物が挙げられる。式中、Ａｅは、Ｃａ、ＳｒおよびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素である。また、式中、ｚは、０＜ｚ＜１の範囲内の数である。このような構成を有する化合物１０の結晶構造は、体心正方晶Ｉ４／ｍｍｍの空間群を有しており、ＴｈＣｒ２Ｓｉ２構造を有する。
【0042】
化合物１０の別の一例として、化学式ＬｎＦｅＡｓ（Ｏ，Ｆ）で表される化合物が挙げられる。式中、Ｌｎは、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍ、Ｅｕ、ＧｄおよびＤｙから選ばれる少なくとも１つの元素である。このような構成を有する化合物１０の結晶構造は、正方晶Ｐ４／ｎｍｍの空間群を有しており、ＺｒＣｕＳｉＡｓ構造を有する。
【0043】
化合物１０の別の一例として、化学式Ｆｅ（Ｓｅ，Ｔｅ）で表される化合物が挙げられる。このような構成を有する化合物１０は、正方晶Ｐ４／ｎｍｍの空間群を有しており、ＰｂＯ構造を有する。
【0044】
＜超伝導バルク体の概要＞
図１を参照して、化合物１０である鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体Ｂについて、説明する。
図１を参照して、化合物１０である鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体Ｂについて、説明する。
【0045】
図１の（ａ）に示すように、超伝導バルク体Ｂは、厚みｔｂおよび直径ｄｂのディスク状の形状を有する。また、超伝導バルク体Ｂは、互いに平行に背向する２つの主面Ｂ１およびＢ２を有している。図１の（ａ）において、ディスク状の形状が延在する平面に沿って互いに直交するｘ軸およびｙ軸と、ｘ軸およびｙ軸に直交するｚ軸と、主面Ｂ１およびＢ２の法線方向ＮＢと、が図示されている。
【0046】
超伝導バルク体Ｂの厚みｔｂは、例えば超伝導バルク磁石などの超伝導体として実用するために好ましい機械的強度を実現する観点から、好ましくは１ｍｍ以上であり、より厚いことが好ましい。超伝導バルク体Ｂの厚みｔｂの上限は、機械的強度の観点からは限定されない。
【0047】
限定するものではないが、超伝導バルク磁石として利用される場合、超伝導バルク体Ｂは、法線方向ＮＢ、すなわち厚み方向に沿って超伝導バルク体Ｂが磁化するように、磁束を捕捉する。
【0048】
なお、超伝導バルク体Ｂの形状は、図２に示すようなディスク状の形状に限定されない。超伝導バルク体Ｂの形状の他の例には、互いに平行に背向する２つの主面を有し、厚み方向から平面視した場合にリング状、正方形、長方形もしくはその他の多角形、またはその他の任意の形状を有する、板状の形状が含まれる。また、厚みｔｂと直径ｄｂとの大小関係は、用途に応じて適宜に設定することができる。例えば、超伝導バルク体Ｂを磁場中冷却することにより磁石として用いる場合、ｔｂ＞ｄｂであることが好ましい。
【0049】
（超伝導バルク体における結晶粒の配向度）
図１の（ｂ）に示すように、超伝導バルク体Ｂにおいて、複数の結晶粒１が高い配向度にて整列しており、これにより配向組織が形成されている。配向組織が形成されていることにより、超伝導バルク体Ｂは、従来よりも向上した臨界電流密度Ｊｃを示す。
図１の（ｂ）に示すように、超伝導バルク体Ｂにおいて、複数の結晶粒１が高い配向度にて整列しており、これにより配向組織が形成されている。配向組織が形成されていることにより、超伝導バルク体Ｂは、従来よりも向上した臨界電流密度Ｊｃを示す。
【0050】
配向度の程度は、超伝導バルク体Ｂの、ロットゲーリング（Ｌｏｔｇｅｒｉｎｇ’ｓ）法によるｃ軸の配向度を尺度として用いて、表すことができる。超伝導バルク体Ｂの、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度は、０．２以上である。また、超伝導バルク体Ｂの、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度は、臨界電流密度Ｊｃをより向上させる観点から、好ましくは０．４以上である。
【0051】
なお、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度は、下記式を用いて算出される。
【0052】
Ｆ＝（ρ－ρ０）／（１－ρ０）
ρ＝ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）
ρ０＝ΣＩ０（００ｌ）／ΣＩ０（ｈｋｌ）
式中、Ｆはロットゲーリング法によるｃ軸の配向度を示す。ΣＩ０（００ｌ）およびΣＩ（００ｌ）はそれぞれ、超伝導バルク体Ｂ、および超伝導バルク体Ｂと同一の化学組成を有する、配向組織が形成されていない試料、例えば粉末試料、のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンにおける（００ｌ）方向に対応するピークの強度の和を示す。ΣＩ０（ｈｋｌ）およびΣＩ（ｈｋｌ）はそれぞれ、超伝導バルク体Ｂ、および超伝導バルク体Ｂと同一の組成を有する、配向組織が形成されていない試料、例えば粉末試料、のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンにおけるすべてのピークの強度の和を示す。
ρ＝ΣＩ（００ｌ）／ΣＩ（ｈｋｌ）
ρ０＝ΣＩ０（００ｌ）／ΣＩ０（ｈｋｌ）
式中、Ｆはロットゲーリング法によるｃ軸の配向度を示す。ΣＩ０（００ｌ）およびΣＩ（００ｌ）はそれぞれ、超伝導バルク体Ｂ、および超伝導バルク体Ｂと同一の化学組成を有する、配向組織が形成されていない試料、例えば粉末試料、のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンにおける（００ｌ）方向に対応するピークの強度の和を示す。ΣＩ０（ｈｋｌ）およびΣＩ（ｈｋｌ）はそれぞれ、超伝導バルク体Ｂ、および超伝導バルク体Ｂと同一の組成を有する、配向組織が形成されていない試料、例えば粉末試料、のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンにおけるすべてのピークの強度の和を示す。
【0053】
図１の（ｂ）に示すように、超伝導バルク体Ｂにおいて、結晶粒１の板状の形状が延在する方向（結晶粒１のａｂ面方向）と、超伝導バルク体Ｂのディスク状の形状が延在する方向（主面Ｂ１，Ｂ２の面内方向）とが対応するように、複数の結晶粒１が整列している。換言すれば、各結晶粒１において、超伝導バルク体Ｂの主面Ｂ１およびＢ２の法線方向ＮＢと、結晶粒１を構成する結晶構造のｃ軸方向とが対応している。
【0054】
本実施形態では、法線方向ＮＢと、各結晶粒１のｃ軸方向とにおける一致の度合いを、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度を用いて表している。超伝導バルク体Ｂにおけるｃ軸の配向度が高ければ高いほど、超伝導バルク体Ｂの臨界電流密度Ｊｃを向上させることができる。
【0055】
（超伝導バルク体のその他の構成）
超伝導バルク体Ｂは、複数の結晶粒１に加えて、低融点金属である錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含んでもよい。限定するものではないが、超伝導バルク体Ｂは、結晶粒１同士の界面、すなわち粒界の少なくとも一部に、上述の低融点金属を含むことが好ましい。このような構成によれば、粒界における結晶粒１同士の電気的な結合を低融点金属が強めるため、超伝導バルク体Ｂの臨界電流密度Ｊｃがより向上する。
超伝導バルク体Ｂは、複数の結晶粒１に加えて、低融点金属である錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含んでもよい。限定するものではないが、超伝導バルク体Ｂは、結晶粒１同士の界面、すなわち粒界の少なくとも一部に、上述の低融点金属を含むことが好ましい。このような構成によれば、粒界における結晶粒１同士の電気的な結合を低融点金属が強めるため、超伝導バルク体Ｂの臨界電流密度Ｊｃがより向上する。
【0056】
さらに、超伝導バルク体Ｂにはエポキシ樹脂に代表される樹脂が含浸されていてもよい。また、超伝導バルク体Ｂの表面は、樹脂によりコーティングされていてもよい。コーティングに用いられる樹脂は、カーボン繊維などを含む強化樹脂であってもよいし、単体の樹脂であってもよい。これらの構成によれば、超伝導バルク体Ｂの機械的強度を高めることができる。
【0057】
超伝導バルク体Ｂにおいて、粒界の一部に酸化物が島状に分布している。一般に、結晶粒１それぞれを囲むように、粒界において連続的に分布する酸化物は、製造過程における酸素による汚染に由来して生じたものであり、超伝導バルク体の臨界電流密度Ｊｃを低下させる要因となり得る。しかしながら、超伝導バルク体Ｂにおいて、酸化物は、粒界において不連続な島状に分布しているため、少なくとも一部の粒界では、酸化物を介さずに結晶粒１同士が接合している。さらに、結晶粒１同士の接合は、結晶構造のａｂ平面同士によって形成されている。したがって、この接合は、超伝導バルク体Ｂ内部に発生する超伝導電流を阻害しない。そのため、超伝導バルク体Ｂは、酸化物を含んでいる場合であっても、高い臨界電流密度Ｊｃを示すことができる。
【0058】
＜超伝導バルク体の効果＞
上述したように、超伝導バルク体Ｂは、鉄系超伝導体の多結晶であり、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度が０．２以上である。
上述したように、超伝導バルク体Ｂは、鉄系超伝導体の多結晶であり、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度が０．２以上である。
【0059】
このような構成によれば、超伝導バルク体Ｂにおいて、複数の結晶粒１が高い配向度にて整列しているため、結晶方位のランダム性に由来する、臨界電流密度の抑制が減じられる。そのため、超伝導バルク体Ｂは、鉄系超伝導体の単結晶が有するポテンシャルを良好に発揮し、従来よりも向上した臨界電流密度Ｊｃを示すことができる。
【0060】
また、ｃ軸の配向度は、０．４以上であることが好ましい。
【0061】
このような構成によれば、超伝導バルク体Ｂは、鉄系超伝導体の単結晶が有するポテンシャルをより良好に発揮し、従来よりも、より向上した臨界電流密度Ｊｃを示すことができる。
【0062】
超伝導バルク体Ｂは、ディスク状の形状を有し、且つ、主面Ｂ１およびＢ２の法線方向ＮＢと、ｃ軸の配向方向とが対応していることが好ましい。
【0063】
このような構成によれば、法線方向ＮＢに沿って超伝導バルク体Ｂが磁化するように超伝導バルク体Ｂが磁束を捕捉した場合の臨界電流密度Ｊｃをより向上させることができる。
【0064】
超伝導バルク体Ｂの厚みｔｂは、１ｍｍ以上であることが好ましい。
【0065】
このような構成によれば、例えば超伝導バルク磁石などの超伝導体として実用するために好ましい機械的強度を有する超伝導バルク体Ｂを実現することができる。
【0066】
超伝導バルク体Ｂは、錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。
【0067】
このような構成によれば、粒界における結晶粒１同士の電気的な結合を低融点金属が強めるため、超伝導バルク体Ｂの臨界電流密度Ｊｃがより向上する。
【0068】
鉄系超伝導体である化合物１０は、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物であり、式中、Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素であることが好ましい。
【0069】
このような構成によれば、化合物１０からなる単結晶は高い臨界電流密度Ｊｃを示し、したがって多結晶である超伝導バルク体もまた高い臨界電流密度Ｊｃを示す。
【0070】
〔第２の実施形態〕
＜超伝導バルク体の製造方法＞
本発明の第２の実施形態に係る製造方法Ｍ１０について、図３および図４を参照して説明する。なお、説明の便宜上、第１の実施形態にて説明した部材と同じ機能および構成を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図３は、製造方法Ｍ１０の流れを示すフローチャートである。図４の（ａ）は、製造方法Ｍ１０に含まれる予備焼結工程Ｓ１３を実施した後のペレットＰを示す断面図である。図４の（ｂ）は、製造方法Ｍ１０に含まれる本焼結工程Ｓ１４を実施する前のペレットＰを示す断面図である。図４の（ｃ）は、本焼結工程Ｓ１４を実施した後の超伝導バルク体Ｂを示す断面図である。図４の（ｄ）は、予備焼結工程Ｓ１３により得られたペレットＰを模式的に示す断面図である。図４の（ｅ）は、本焼結工程Ｓ１４により得られた超伝導バルク体Ｂを模式的に示す断面図である。
＜超伝導バルク体の製造方法＞
本発明の第２の実施形態に係る製造方法Ｍ１０について、図３および図４を参照して説明する。なお、説明の便宜上、第１の実施形態にて説明した部材と同じ機能および構成を有する部材については、同じ符号を付記し、その説明を繰り返さない。図３は、製造方法Ｍ１０の流れを示すフローチャートである。図４の（ａ）は、製造方法Ｍ１０に含まれる予備焼結工程Ｓ１３を実施した後のペレットＰを示す断面図である。図４の（ｂ）は、製造方法Ｍ１０に含まれる本焼結工程Ｓ１４を実施する前のペレットＰを示す断面図である。図４の（ｃ）は、本焼結工程Ｓ１４を実施した後の超伝導バルク体Ｂを示す断面図である。図４の（ｄ）は、予備焼結工程Ｓ１３により得られたペレットＰを模式的に示す断面図である。図４の（ｅ）は、本焼結工程Ｓ１４により得られた超伝導バルク体Ｂを模式的に示す断面図である。
【0071】
製造方法Ｍ１０は、超伝導バルク体Ｂの製造方法である。図３に示すように、製造方法Ｍ１０は、混合工程Ｓ１１と、焼成工程Ｓ１２と、予備焼結工程Ｓ１３と、本焼結工程Ｓ１４と、を含んでいる。
【0072】
（混合工程）
混合工程Ｓ１１は、出発原料として、化合物１０を構成する各元素、または化合物１０を構成する元素をそれぞれ含む化合物を混合する工程である。混合工程Ｓ１１を実施することによって、出発原料の混合物が得られる。
混合工程Ｓ１１は、出発原料として、化合物１０を構成する各元素、または化合物１０を構成する元素をそれぞれ含む化合物を混合する工程である。混合工程Ｓ１１を実施することによって、出発原料の混合物が得られる。
【0073】
出発原料は、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である化合物１０を構成する各元素、または化合物１０を構成する元素をそれぞれ含む化合物であればよい。式中、Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素である。なお、本実施形態では、ＡｅとしてＣａを選択し、ＡとしてＫを選択している。ＡｅとしてＣａを選択し、ＡとしてＫを選択することにより、出発原料として市販品を安価に入手することができる。
【0074】
出発原料はそれぞれ、粉体であることが好ましい。出発原料それぞれが粉体であることによって、混合工程Ｓ１１において均一に混合することが容易になる。出発原料は、予め粉体の形態にて調製されたものであってもよいし、また、混合工程Ｓ１１において粉砕されることによって粉体の形態となってもよい。
【0075】
混合工程Ｓ１１は、出発原料を混合する工程であれば特に制限はないが、不活性ガス雰囲気中で実施されることが好ましい。不活性ガス雰囲気中で混合工程Ｓ１１を実施することにより、出発原料が混合工程Ｓ１１において、主に酸素による汚染に由来する、出発原料の劣化を減じることができる。不活性ガスの例には、窒素ガスおよびアルゴンガスが含まれる。不活性ガス雰囲気の環境は、限定するものではないが、グローブボックス内に不活性ガスを充満させることによって実現できる。
【0076】
混合工程Ｓ１１において用いる器具は、出発原料を混合可能な器具であれば特に限定されるものではない。例えば、当該器具として乳鉢を用いることができる。
【0077】
（焼成工程）
焼成工程Ｓ１２は、出発原料の混合物を焼成する工程であり、混合物を密閉した容器を加熱することによって実施される。焼成工程Ｓ１２を実施することによって、化合物１０からなる複数の結晶粒１を含む多結晶粉末が得られる。
焼成工程Ｓ１２は、出発原料の混合物を焼成する工程であり、混合物を密閉した容器を加熱することによって実施される。焼成工程Ｓ１２を実施することによって、化合物１０からなる複数の結晶粒１を含む多結晶粉末が得られる。
【0078】
焼成工程Ｓ１２において、加熱温度および加熱時間は、化合物１０の種類に応じて適宜に設定することができる。本実施形態のように化合物１０が化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である場合、加熱温度は、８００℃以上であることが好ましく、１０００℃以下であることが好ましい。また、加熱時間は、１時間以上であることが好ましい。加熱時間を１時間以上とすることによって、混合物の焼成を十分に進めることができる。また、加熱時間は、１０時間以下であることが好ましい。これは、加熱時間を１０時間より長くした場合でも、得られる焼成物に大きな差が生じないためである。本実施形態では、加熱温度として９３０℃を採用し、加熱時間として５時間を採用している。
【0079】
焼成工程Ｓ１２を実施するために用いられる容器は、焼成可能な容器であればよい。用いられる容器は、１０００℃以上の温度において、混合物に含まれる元素、および、酸素と反応しにくい材料によって構成されていることが好ましい。好ましい材料としては、ステンレスが挙げられる。
【0080】
焼成工程Ｓ１２を実施するために用いられる加熱方法は、適宜選択することができる。本実施形態では、この加熱方法として電気炉を採用している。
【0081】
（予備焼結工程）
予備焼結工程Ｓ１３は、多結晶粉末を焼結する工程であり、多結晶粉末を密閉した容器を加熱加圧することによって実施される。予備焼結工程Ｓ１３を実施することによって、複数の結晶粒１Ｐを含む仮焼結体であるペレットＰが得られる。
予備焼結工程Ｓ１３は、多結晶粉末を焼結する工程であり、多結晶粉末を密閉した容器を加熱加圧することによって実施される。予備焼結工程Ｓ１３を実施することによって、複数の結晶粒１Ｐを含む仮焼結体であるペレットＰが得られる。
【0082】
図４の（ａ）を参照して、予備焼結工程Ｓ１３の概要を説明する。図４の（ａ）において、内形が円形であるシリンダーＳ１と、シリンダーＳ１の両端にある２つの開口部それぞれから挿入されたピストンＰ１１およびＰ１２と、シリンダーＳ１ならびにピストンＰ１１およびＰ１２によって形成されるキャビティＣ１と、が図示されている。キャビティＣ１には、多結晶粉末を密閉した容器が配置されている。この容器に対して、シリンダーＳ１を介して熱が加えられるともに、ピストンＰ１１およびＰ１２を介して成形圧Ｐｒが加えられることにより、容器内部の多結晶粉末が焼結され、ペレットＰが得られる。
【0083】
図４の（ｄ）を参照して、予備焼結工程Ｓ１３により得られたペレットＰの概要を説明する。ペレットＰは、厚みｔｐおよび直径ｄｐの円柱状の形状を有し、互いに平行に背向する２つの主面Ｐ１およびＰ２を有している。図４の（ｄ）において、主面Ｐ１およびＰ２の法線方向である法線方向ＮＰが図示されている。図４の（ｄ）に示すように、ペレットＰは、複数の結晶粒１Ｐを含む。ペレットＰにおいて、複数の結晶粒１Ｐは高いランダム性にて配置されており、したがって配向組織が形成されていない。
【0084】
予備焼結工程Ｓ１３において、加熱温度および加熱時間は、化合物１０の種類に応じて適宜に設定することができる。限定するものではないが、例えば化合物１０が化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である場合、加熱温度は、６００℃を上回っていることが好ましく、７００℃近傍であることがより好ましい。また、加熱時間は、３分以上であることが好ましい。加熱時間を３分以上とすることで、予備焼結により高い密度を有するペレットＰを得ることができる。また、加熱時間は、１時間以下であることが好ましい。これは、加熱時間を１時間より長くした場合でも、得られるペレットＰの密度に大きな差が生じないためである。本実施形態では、加熱温度として７００℃を採用し、加熱時間として１０分を採用している。
【0085】
予備焼結工程Ｓ１３において、容器に加えられる成形圧は、化合物１０の種類に応じて適宜に設定することができる。例えば化合物１０が化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である場合、成形圧は、１０ＭＰａ以上であることが好ましく、２００ＭＰａ以下であることが好ましい。本実施形態では、成形圧として、５０ＭＰａを採用している。
【0086】
予備焼結工程Ｓ１３を実施するために用いられる容器は、加熱加圧な容器であればよい。用いられる容器は、１０００℃以上の温度において、混合物に含まれる元素、ならび、酸素および不活性ガスと反応しにくい材料によって構成されていることが好ましい。用いられる容器の好ましい例には、黒鉛容器が含まれる。また、予備焼結工程Ｓ１３を実施するために用いられる容器は、焼成工程Ｓ１２を実施するために用いられる容器と同一の容器であってもよいし、異なる容器であってもよい。
【0087】
予備焼結工程Ｓ１３を実施するために用いられる加熱加圧方法は、従来公知の方法であって良い。加熱加圧方法の例には、放電プラズマ焼結（Spark Plasma Sintering, ＳＰＳ）法およびホットプレス法が含まれる。
【0088】
また、理由は後述するが、予備焼結工程Ｓ１３において、加熱加圧の前に、多結晶粉末に対して、低融点金属である錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を添加してもよい。
【0089】
（本焼結工程）
本焼結工程Ｓ１４は、仮焼結体であるペレットＰを、主面Ｐ１およびＰ２の法線方向ＮＰに沿って、且つ、ペレットＰの厚みｔｐに対するペレットＰの主面サイズの比が大きくなるように、一軸加圧しながら焼結することにより超伝導バルク体Ｂを得る工程である。限定するものではないが、本焼結工程Ｓ１４は、ペレットＰを密閉した容器を、一軸加圧を用いて加熱加圧することによって実施される。
本焼結工程Ｓ１４は、仮焼結体であるペレットＰを、主面Ｐ１およびＰ２の法線方向ＮＰに沿って、且つ、ペレットＰの厚みｔｐに対するペレットＰの主面サイズの比が大きくなるように、一軸加圧しながら焼結することにより超伝導バルク体Ｂを得る工程である。限定するものではないが、本焼結工程Ｓ１４は、ペレットＰを密閉した容器を、一軸加圧を用いて加熱加圧することによって実施される。
【0090】
本明細書中で使用される場合、「主面サイズ」とは当該主面の大きさを代表する長さを意味し、具体的には（ｉ）主面が円形またはリング形である場合には当該円形の直径またはリング形の外径を意味し、（ｉｉ）主面が正方形である場合には当該正方形の一辺の長さを意味し、ならびに、（ｉｉｉ）主面が円形、リング形および正方形以外の形状である場合には当該主面の面積の平方根を意味する。第２の実施形態において、超伝導バルク体Ｂ、およびその前駆体であるペレットＰにおいて、主面Ｂ１、Ｂ２、Ｐ１およびＰ２はいずれも円形であるため、超伝導バルク体Ｂの主面サイズは直径ｄｂであり、ペレットＰの主面サイズは直径ｄｐである。
【0091】
図４の（ｂ）および（ｃ）を参照して、本焼結工程Ｓ１４の概要について説明する。図４の（ｂ）において、内形が円形であるシリンダーＳ２と、シリンダーＳ２の両端にある２つの開口部それぞれから挿入されたピストンＰ２１およびＰ２２と、シリンダーＳ２ならびにピストンＰ２１およびＰ２２によって形成されるキャビティＣ２と、が図示されている。キャビティＣ２には、主面Ｐ１およびＰ２の法線方向ＮＰが、ピストンＰ２１およびＰ２２がピストン運動する方向、すなわちｚ軸方向に沿うように、ペレットＰが配置されている。ペレットＰは、キャビティＣ２内においてピストンＰ２１およびＰ２２を介して成形圧Ｐｒが加えられて一軸加圧されながら、焼結される。これにより、仮焼結体であるペレットＰから超伝導バルク体Ｂが得られる。
【0092】
図４の（ｃ）に示すように、法線方向ＮＰ、すなわちｚ軸に沿う一軸加圧により、ピストンＰ２１およびＰ２２を介して成形圧ＰｒがペレットＰに対して加えられると、厚みｔｐに対する主面サイズｄｐの比が大きくなるようにペレットＰが変形する。結果として、図４の（ｅ）に示す、厚みｔｂおよび直径ｄｂのディスク状の形状を有する超伝導バルク体Ｂが得られる。ここで、ペレットＰおよび超伝導バルク体Ｂの厚みに対する主面サイズについて、下記式（ｉ）に示す関係がある。
ｄｐ／ｔｐ＜ｔｂ／ｄｂ 式（ｉ）
ｄｐ／ｔｐ＜ｔｂ／ｄｂ 式（ｉ）
【0093】
ペレットＰの変形により、ペレットＰ内部において、結晶粒１Ｐの配向組織の形成が促進される。具体的には、図４の（ｄ）および（ｅ）に示すように、加圧方向であるｚ軸に対して、結晶粒１Ｐが有する板状の形状の主面の法線方向が近づくように、複数の結晶粒１Ｐが平行移動および回転移動し、整列していく。この整列により、主面Ｂ１およびＢ２の法線方向ＮＢと、結晶粒１の主面の法線方向、すなわち結晶粒１を構成する結晶構造のｃ軸方向とが対応している超伝導バルク体Ｂが得られる。このようにして得られた超伝導バルク体Ｂは、従来よりも向上した臨界電流密度Ｊｃを示すことができる。
【0094】
なお、上述の整列は、複数の結晶粒１Ｐを含むペレットＰを、変形を伴って一軸加圧することにより生じる、独特な現象であると推察される。具体的には、結晶粒１Ｐを含まないペレットＰを、変形を伴って一軸加圧することにより焼結しても、結晶粒の生成が変形によって阻害されるため、結晶粒１Ｐを十分な量含むペレットＰが得られないと推察される。また、結晶粒１Ｐを含むペレットＰを一軸加圧する場合であっても、変形を伴わない場合には、結晶粒１Ｐの整列が促進されず、十分な配向組織が形成されないと推察される。
【0095】
本焼結工程Ｓ１４において、ペレットＰは、低融点金属である錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。このような構成によれば、低融点金属が滑剤として作用して上述の結晶粒１Ｐの整列が促進すると共に、得られる超伝導バルク体Ｂにおいては、粒界における結晶粒１同士の電気的な結合を強めるため、超伝導バルク体Ｂの臨界電流密度Ｊｃがより向上する。
【0096】
本焼結工程Ｓ１４において、キャビティＣ２のキャビティサイズは、ペレットＰの主面サイズｄｐよりも大きい。このような構成によれば、一軸加圧により、主面Ｐ１およびＰ２の接線方向に沿って延伸するようにペレットＰが変形するため、ペレットＰ内部における結晶粒１Ｐの整列がより促進される。したがって、得られる超伝導バルク体Ｂにおける配向度がより向上する。なお、本明細書中で使用される場合、「キャビティサイズ」とは当該キャビティの大きさを代表する長さを意味し、具体的には（ｉ）キャビティをｚ軸方向に沿って平面視した場合の形状（以下、「キャビティの平面視形状」と称する）が円形である場合には当該円形の直径を意味し、（ｉｉ）キャビティの平面視形状が正方形である場合には当該正方形の一辺の長さを意味し、ならびに、（ｉｉｉ）キャビティの平面視形状が円形および正方形以外の形状である場合にはキャビティの平面形状の面積の平方根を意味する。
【0097】
また、本焼結工程Ｓ１４において、一軸加圧により、一部の結晶粒１Ｐおよび粒界に存在する一部の酸化物が粉砕される。次いで、ペレットＰの変形に伴い、当該粉砕によって生じた細片が移動する。したがって、粒界に存在する酸化物は、本焼結工程Ｓ１４の前には結晶粒１Ｐそれぞれを囲むように連続的に存在するが、本焼結工程Ｓ１４の後には破砕および移動により不連続な島状に分布して存在する。そのため、本焼結工程Ｓ１４の前後で、酸化物を介さずに結晶粒１Ｐ同士が接合している領域が増加するため、得られる超伝導バルク体Ｂは高い臨界電流密度Ｊｃを示すことができる。
【0098】
本焼結工程Ｓ１４を実施するために用いられる容器は、加熱加圧な容器であればよく、例えば、予備焼結工程Ｓ１３を実施するために用いられる容器と同一の容器であってもよい。容器は、内包するペレットＰが一軸加圧に供されるときに流出しない程度に密閉されていればよい。そのため、容器は、銀ラップおよびステンレス管などを用いた金属被覆ならびに当該被覆の端部溶接などの、等方加圧を用いる場合に必要とされる煩雑な処理に供されていなくともよい。したがって、本焼結工程Ｓ１４は、簡便に実施することができる。
【0099】
本焼結工程Ｓ１４において、加熱温度および加熱時間は、化合物１０の種類に応じて適宜に設定することができる。限定するものではないが、例えば化合物１０が化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である場合、加熱温度は、６００℃を上回っていることが好ましく、７００℃近傍であることがより好ましい。また、加熱時間は、３分以上であることが好ましい。加熱時間を３分以上とすることで、ペレットＰの変形を十分に進めることができる。また、上記加熱時間は、１時間以下であることが好ましい。加熱時間を１時間以下とすることによって、十分な機械的強度の超伝導バルク体Ｂを余分な時間をかけずに製造することができる。
【0100】
本焼結工程Ｓ１４において、成形圧は、化合物１０の種類に応じて適宜に設定することができる。例えば化合物１０が化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物である場合、成形圧は、１０ＭＰａ以上であることが好ましく、２００ＭＰａ以下であることが好ましい。本実施形態では、成形圧として、５０ＭＰａを採用している。また、本焼結工程Ｓ１４において、加圧時間は、上述した加熱時間とは独立して定めることがでる。本実施形態では、加圧時間を加熱時間と等しくしている。すなわち、本実施形態の本焼結工程Ｓ１４では、加熱と加圧とを同時に行っている。
【0101】
本焼結工程Ｓ１４において、ペレットＰを一軸加圧しながら焼結するために用いられる方法は、従来公知の方法であってよい。換言すれば、本焼結工程Ｓ１４は、製造者が有する一軸加圧を実施可能な既存の製造設備を利用することによって実施することができる。そのため、本焼結工程Ｓ１４は、小規模製造および大規模製造のいずれにも適しており、設備コストも低い。ペレットＰを一軸加圧しながら焼結するために用いられる方法の例には、放電プラズマ焼結（Spark Plasma Sintering, ＳＰＳ）法、ホットプレス法および押し出し成形法が含まれる。
【0102】
なお、各工程Ｓ１１～Ｓ１４が実施される雰囲気は、高純度の不活性ガスであることが好ましい。本焼結工程Ｓ１４を高純度の不活性ガス中で実施することにより、得られる超伝導バルク体Ｂの臨界電流密度Ｊｃをより高めることができる。不活性ガスのガス種は、ガスの不活性度とコストとに鑑み適宜定めることができる。また、不活性ガスの純度は、高ければ高いほど好ましい。不純物ガスに含まれるＯ２およびＨ２Ｏは、いずれも１ｐｐｍ未満であることが好ましい。ただし、不活性ガスの純度は、費用対効果を考慮して、適宜定めることができる。
【0103】
＜超伝導バルク体の製造方法の効果＞
上述したように、製造方法Ｍ１０は、鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体Ｂの製造方法であり、仮焼結体であるペレットＰを、主面Ｐ１およびＰ２の法線方向ＮＰに沿って、且つ、ペレットＰの厚みｔｐに対するペレットＰの主面サイズの比が大きくなるように、一軸加圧しながら焼結することにより超伝導バルク体Ｂを得る本焼結工程Ｓ１４を含む。
上述したように、製造方法Ｍ１０は、鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体Ｂの製造方法であり、仮焼結体であるペレットＰを、主面Ｐ１およびＰ２の法線方向ＮＰに沿って、且つ、ペレットＰの厚みｔｐに対するペレットＰの主面サイズの比が大きくなるように、一軸加圧しながら焼結することにより超伝導バルク体Ｂを得る本焼結工程Ｓ１４を含む。
【0104】
このような構成によれば、ペレットＰが含む複数の結晶粒１Ｐの配向組織の形成が促進される。そのため、鉄系超伝導体の単結晶が有するポテンシャルを良好に発揮し、従来よりも向上した臨界電流密度を示す超伝導バルク体Ｂを製造することができる。
【0105】
本焼結工程Ｓ１４において、ペレットＰは、キャビティＣ２内において一軸加圧されながら焼結され、且つ、キャビティＣ２のキャビティサイズは、主面サイズよりも大きいことが好ましい。
【0106】
このような構成によれば、一軸加圧により、主面Ｐ１およびＰ２の接線方向に沿って延伸するようにペレットＰが変形するため、ペレットＰ内部における結晶粒１Ｐの整列がより促進される。したがって、得られる超伝導バルク体Ｂにおける配向度がより向上する。
【0107】
本焼結工程Ｓ１４においては、放電プラズマ焼結法またはホットプレス法を用いてペレットＰを一軸加圧しながら焼結することが好ましい。
【0108】
このような構成によれば、小規模製造および大規模製造のいずれにも適しており、設備コストも低い本焼結工程Ｓ１４を実現することができる。
【0109】
ペレットＰは、錫、ガリウムおよびインジウムから選ばれる少なくとも１つの元素を含むことが好ましい。
【0110】
このような構成によれば、低融点金属が滑剤として作用して上述の結晶粒１Ｐの整列が促進すると共に、得られる超伝導バルク体Ｂにおいては、粒界における結晶粒１同士の電気的な結合を強めるため、超伝導バルク体Ｂの臨界電流密度Ｊｃがより向上する。
【0111】
ペレットＰは、化学式ＡｅＡＦｅ４Ａｓ４で表される化合物を含み、式中、Ａｅは、Ｃａ、Ｓｒ、およびＢａから選ばれる少なくとも１つの元素であり、Ａは、Ｋ、Ｒｂ、およびＣｓから選ばれる少なくとも１つの元素であることが好ましい。
【0112】
このような構成によれば、製造プロセスが簡便になり、安価に超伝導バルク体Ｂを製造することができる。
【0113】
＜変形例＞
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。
【0114】
例えば、第２の実施形態に係る製造方法Ｍ１０は、上述の混合工程Ｓ１１の前に、出発原料である化合物それぞれを秤量する秤量工程をさらに含んでもよい。
【実施例0115】
本発明の第１～第２の実施例と、本発明の第１の参考例と、本発明の第１および第２の比較例とについて、図５～図８を参照して説明する。図５は、本発明の第１～第２の実施例の超伝導バルク体、第１の参考例の小片、第１の比較例のペレット、および第２の比較例の粉末のＸ線回折（ＸＲＤ）パターンを示すグラフである。図６の上段は、図５に示した第１の比較例のペレットの断面におけるＳＥＭイメージおよびＥＢＳＤマップである。図６の下段は、図５に示した第２の実施例のバルク体の断面におけるＳＥＭイメージおよびＥＢＳＤマップである。図７の上段は、図５に示した第１の比較例のペレットの断面におけるＳＥＭイメージおよびＥＤＸマップである。図７の下段は、図５に示した第２の実施例のバルク体の断面におけるＳＥＭイメージおよびＥＤＸマップである。図８は、図５に示した第２の実施例の超伝導バルク体および第１の比較例のペレットが示す臨界電流密度の印加磁場依存性を示すグラフである。
【0116】
＜超伝導バルク体の製造＞
〔第１の実施例〕
（混合工程）
出発原料として、市販のＣａ元素（純度＞９９．５ｍｏｌ％）、Ｋ元素（純度＞９９．５ｍｏｌ％）、Ｆｅ元素（純度＞９９．９ｍｏｌ％）、およびＡｓ元素（純度＞９９．９９９９ｍｏｌ％）の粉体を準備した。ヒ化化合物の前駆体ＣａＡｓ、ＫＡｓおよびＦｅ２Ａｓを得るために、それぞれの前駆体に含まれる元素を出発原料から選択して、混合した。得られたヒ化化合物の前駆体ＣａＡｓ、ＫＡｓおよびＦｅ２Ａｓを、ＣａＡｓ：ＫＡｓ：Ｆｅ２Ａｓ＝１：１．０５：２のモル比にて混合し、粉体混合物を得た。
〔第１の実施例〕
（混合工程）
出発原料として、市販のＣａ元素（純度＞９９．５ｍｏｌ％）、Ｋ元素（純度＞９９．５ｍｏｌ％）、Ｆｅ元素（純度＞９９．９ｍｏｌ％）、およびＡｓ元素（純度＞９９．９９９９ｍｏｌ％）の粉体を準備した。ヒ化化合物の前駆体ＣａＡｓ、ＫＡｓおよびＦｅ２Ａｓを得るために、それぞれの前駆体に含まれる元素を出発原料から選択して、混合した。得られたヒ化化合物の前駆体ＣａＡｓ、ＫＡｓおよびＦｅ２Ａｓを、ＣａＡｓ：ＫＡｓ：Ｆｅ２Ａｓ＝１：１．０５：２のモル比にて混合し、粉体混合物を得た。
【0117】
（焼成工程）
次いで、得られた粉体混合物をステンレス容器に封入した。なお、出発原料の混合および粉体混合物の封入は、不活性ガス雰囲気のグローブボックス（Ｏ２＜１ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ＜１ｐｐｍ）中で行った。次いで、電気炉を用いて、粉体混合物を密閉したステンレス容器を焼成し、多結晶粉末を得た。焼成の加熱温度および加熱時間は、それぞれ９３０℃および５時間であった。
次いで、得られた粉体混合物をステンレス容器に封入した。なお、出発原料の混合および粉体混合物の封入は、不活性ガス雰囲気のグローブボックス（Ｏ２＜１ｐｐｍ、Ｈ２Ｏ＜１ｐｐｍ）中で行った。次いで、電気炉を用いて、粉体混合物を密閉したステンレス容器を焼成し、多結晶粉末を得た。焼成の加熱温度および加熱時間は、それぞれ９３０℃および５時間であった。
【0118】
（予備焼結工程）
内径１０ｍｍの黒鉛容器に多結晶粉末を充填した。次いで、ＳＰＳ法を用いて黒鉛容器を加熱加圧することによって、多結晶粉末を焼結し、φ１０ｍｍのペレットを得た。加熱加圧において、加熱温度、加熱時間および成形圧はそれぞれ、７００℃、１０分および５０ＭＰａであった。
内径１０ｍｍの黒鉛容器に多結晶粉末を充填した。次いで、ＳＰＳ法を用いて黒鉛容器を加熱加圧することによって、多結晶粉末を焼結し、φ１０ｍｍのペレットを得た。加熱加圧において、加熱温度、加熱時間および成形圧はそれぞれ、７００℃、１０分および５０ＭＰａであった。
【0119】
（本焼結工程）
内径２０ｍｍの黒鉛容器に、得られたφ１０ｍｍのペレットを入れた。したがって、黒鉛容器のキャビティサイズは、ペレットの主面サイズよりも大きかった。次いで、ＳＰＳ法を用いた一軸加圧により黒鉛容器を加熱加圧することによって、ペレットを変形および焼結し、第１の実施例の超伝導バルク体を得た。加熱温度、加熱時間および成形圧はそれぞれ、７００℃、１０分および３ＭＰａであった。なお、一軸加圧前のペレットは厚み５．１ｍｍであり、一軸加圧後の第１の実施例の超伝導バルク体は、厚み２．２ｍｍであった。
内径２０ｍｍの黒鉛容器に、得られたφ１０ｍｍのペレットを入れた。したがって、黒鉛容器のキャビティサイズは、ペレットの主面サイズよりも大きかった。次いで、ＳＰＳ法を用いた一軸加圧により黒鉛容器を加熱加圧することによって、ペレットを変形および焼結し、第１の実施例の超伝導バルク体を得た。加熱温度、加熱時間および成形圧はそれぞれ、７００℃、１０分および３ＭＰａであった。なお、一軸加圧前のペレットは厚み５．１ｍｍであり、一軸加圧後の第１の実施例の超伝導バルク体は、厚み２．２ｍｍであった。
【0120】
〔第２の実施例〕
本焼結工程における成形圧、および一軸加工後の超伝導バルク体の厚みを表１に示すように変更したことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第２の実施例の超伝導バルク体それぞれを得た。なお、第１～２の実施例の間で一軸加圧前のペレットの厚みについて存在する差は、製造装置の動作誤差に由来するものである。
本焼結工程における成形圧、および一軸加工後の超伝導バルク体の厚みを表１に示すように変更したことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第２の実施例の超伝導バルク体それぞれを得た。なお、第１～２の実施例の間で一軸加圧前のペレットの厚みについて存在する差は、製造装置の動作誤差に由来するものである。
【0121】
第１～２の実施例の本焼結工程における成形圧、ならびに一軸加工前のペレットおよび一軸加工後の超伝導バルク体の厚みを、表１に示す。
【0122】
〔第１の参考例〕
本焼結工程における成形圧、および一軸加工後の超伝導バルク体の厚みを表１に示すように変更したことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第１の参考例の超伝導バルク体の製造を試みた。しかしながら、第１の参考例において、本焼結工程中にペレットが粉砕してしまったため、超伝導バルク体の代わりに第１の参考例の小片を得た。
本焼結工程における成形圧、および一軸加工後の超伝導バルク体の厚みを表１に示すように変更したことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第１の参考例の超伝導バルク体の製造を試みた。しかしながら、第１の参考例において、本焼結工程中にペレットが粉砕してしまったため、超伝導バルク体の代わりに第１の参考例の小片を得た。
【0123】
〔第１の比較例〕
本焼結工程を実施しないことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第１の比較例のペレットとして、予備焼結工程によるφ１０ｍｍのペレットを得た。すなわち、焼結工程としては、成形圧５０ＭＰａを用いた予備焼結工程のみを実施した。
本焼結工程を実施しないことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第１の比較例のペレットとして、予備焼結工程によるφ１０ｍｍのペレットを得た。すなわち、焼結工程としては、成形圧５０ＭＰａを用いた予備焼結工程のみを実施した。
【0124】
〔第２の比較例〕
予備焼結工程および本焼結工程を実施しないことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第２の比較例の粉末として、焼成工程による多結晶粉末を得た。
予備焼結工程および本焼結工程を実施しないことを除いて、第１の実施例と同一の方法を用いて、第２の比較例の粉末として、焼成工程による多結晶粉末を得た。
【0125】
（ｃ軸の配向度の評価）
ｃ軸の配向度を評価するために、第１～第２の実施例の超伝導バルク体、第１の参考例の小片、第１の比較例のペレット、および第２の比較例の粉末のＸＲＤ測定を行った。得られたＸＲＤパターンを図５に示す。図５に示されるＸＲＤパターンにおいて、星形は化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物に由来するピークを表し、逆三角形は化学式ＣａＦｅ２Ａｓ２で表される化合物に由来するピークを表し、円形は化学式ＦｅＡｓで表される化合物に由来するピークを表す。
ｃ軸の配向度を評価するために、第１～第２の実施例の超伝導バルク体、第１の参考例の小片、第１の比較例のペレット、および第２の比較例の粉末のＸＲＤ測定を行った。得られたＸＲＤパターンを図５に示す。図５に示されるＸＲＤパターンにおいて、星形は化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物に由来するピークを表し、逆三角形は化学式ＣａＦｅ２Ａｓ２で表される化合物に由来するピークを表し、円形は化学式ＦｅＡｓで表される化合物に由来するピークを表す。
【0126】
また、第１～第２の実施例の超伝導バルク体、第１の参考例の小片、および第１の比較例のペレットについて、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度を算出した。算出結果を、表１に示す。
【0127】
さらに、配向組織の形成を評価するために、第２の実施例の超伝導バルク体、および第１の比較例のペレットの断面における走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）イメージ、および対応する断面の後方散乱電子回折（ＥＢＳＤ）マップを撮影した。撮影結果を図６に示す。図６において、右上に示すグレースケールは、ＥＢＳＤマップに示す結晶粒の結晶方位と対応している。
【0128】
（酸化物分布の評価）
粒界に存在する酸化物の分布を評価するために、第２の実施例の超伝導バルク体、および第１の比較例のペレットの断面における走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）イメージ、および対応する断面のエネルギー分散Ｘ線（ＥＤＸ）マップを撮影した。撮影結果を図７に示す。図７の右列に示すＥＤＸマップにおいて、酸化物が分布する領域は淡色を付して表される。
粒界に存在する酸化物の分布を評価するために、第２の実施例の超伝導バルク体、および第１の比較例のペレットの断面における走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）イメージ、および対応する断面のエネルギー分散Ｘ線（ＥＤＸ）マップを撮影した。撮影結果を図７に示す。図７の右列に示すＥＤＸマップにおいて、酸化物が分布する領域は淡色を付して表される。
【0129】
（臨界電流密度の評価）
第２の実施例の超伝導バルク体、および第１の比較例のペレットの、臨界電流密度Ｊｃの印加磁場依存性を温度４．２Ｋ（絶対温度）にて測定した。測定結果を図８に示す。また、第１～２の実施例の超伝導バルク体、および第１の比較例のペレットの、温度４．２Ｋ、印加磁場５Ｔにおける臨界電流密度Ｊｃを表１に示す。
第２の実施例の超伝導バルク体、および第１の比較例のペレットの、臨界電流密度Ｊｃの印加磁場依存性を温度４．２Ｋ（絶対温度）にて測定した。測定結果を図８に示す。また、第１～２の実施例の超伝導バルク体、および第１の比較例のペレットの、温度４．２Ｋ、印加磁場５Ｔにおける臨界電流密度Ｊｃを表１に示す。
【0130】
【表1】
【0131】
＜考察＞
図５に示すように、本焼結工程に実施して得られた第１～２の実施例の超伝導バルク体それぞれは、化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物が構成する結晶構造の（００２）方向に対応するピークを２θ＝１４度付近に示した。また、これらのピークの強度は、本焼結工程を実施せずに得られた第１の比較例のペレット、および第２の比較例の粉末の対応するピークの強度よりも大きかった。具体的には、表１に示すように、第１～２の実施例の超伝導バルク体それぞれは、０．４以上の高いｃ軸の配向度を示した。このことは、本焼結工程を実施することにより、ペレットに含まれる結晶粒が高い配向度にて整列し、配向組織が形成されたことを示す。
図５に示すように、本焼結工程に実施して得られた第１～２の実施例の超伝導バルク体それぞれは、化学式ＣａＫＦｅ４Ａｓ４で表される化合物が構成する結晶構造の（００２）方向に対応するピークを２θ＝１４度付近に示した。また、これらのピークの強度は、本焼結工程を実施せずに得られた第１の比較例のペレット、および第２の比較例の粉末の対応するピークの強度よりも大きかった。具体的には、表１に示すように、第１～２の実施例の超伝導バルク体それぞれは、０．４以上の高いｃ軸の配向度を示した。このことは、本焼結工程を実施することにより、ペレットに含まれる結晶粒が高い配向度にて整列し、配向組織が形成されたことを示す。
【0132】
図６に示すように、第１の比較例と比較して、第２の実施例の超伝導バルク体において、当該結晶粒のｃ軸が加圧方向に配向する結晶粒がより多かった。このことは、本焼結工程を実施することにより、結晶粒は、高い配向度にて整列すると共に、超伝導バルク体の主面の法線方向と、ｃ軸の配向方向とが対応するように整列したことを示す。
【0133】
図７に示すように、第１の比較例のペレットにおいて、酸化物は粒界において連続的に分布していた。対して、第２の実施例の超伝導バルク体は、酸化物は島状に分布していた。また、第２の実施例の超伝導バルク体が含む結晶粒は、第１の比較例のペレットが含む結晶粒と比較して、より細かく粉砕されており、より小さい粒径を有していた。このことは、本焼結工程を実施することにより、一部の結晶粒および一部の酸化物が粉砕および移動し、酸化物が局在化して、酸化物を介さない結晶粒同士の接合が促進されたことを示す。
【0134】
図８に示すように、第２の実施例の超伝導バルク体は、４．２Ｋ、０．５Ｔ～５Ｔの条件下で、第１の比較例のペレットよりも向上した臨界電流密度Ｊｃを示した。表１に示すように、第１の実施例の超伝導バルク体もまた、向上した臨界電流密度Ｊｃを示した。このことは、鉄系超伝導体の多結晶である超伝導バルク体であって、ロットゲーリング法によるｃ軸の配向度が０．２以上である、超伝導バルク体が、従来よりも向上した臨界電流密度Ｊｃを示すことを示す。
【0135】
表１に示すように、第１～２の実施例において、本焼結工程における加工率が高いほど、ｃ軸の配向度が高くなる傾向があった。また、第１～２の実施例の超伝導バルク体の評価結果は、ｃ軸の配向度が高いほど、臨界電流密度Ｊｃが高くなることを示唆していた。また図示は省略するが、第１～２の実施例の超伝導バルク体は、実用のために好ましい機械的強度を有していた。
【符号の説明】
【0136】
Ｂ 超伝導バルク体
Ｂ１，Ｂ２ 主面
ＮＢ 法線方向
１ 結晶粒
Ｐ ペレット
Ｐ１，Ｐ２ 主面
Ｃ１，Ｃ２ キャビティ
Ｂ１，Ｂ２ 主面
ＮＢ 法線方向
１ 結晶粒
Ｐ ペレット
Ｐ１，Ｐ２ 主面
Ｃ１，Ｃ２ キャビティ
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】