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特表2022-529751粉末充填されたコア管を有するＮｂ含有ロッドエレメントをベースとする、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材のためのサブエレメントを製造する方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公表特許公報(A)
(11)【公表番号】
(43)【公表日】2022-06-23
(54)【発明の名称】粉末充填されたコア管を有するＮｂ含有ロッドエレメントをベースとする、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材のためのサブエレメントを製造する方法
(51)【国際特許分類】
H01B 13/00 20060101AFI20220616BHJP
【ＦＩ】
H01B13/00 565F
【審査請求】有
【予備審査請求】未請求
(21)【出願番号】P 2021577143
(86)(22)【出願日】2020-06-19
(85)【翻訳文提出日】2022-02-09
(86)【国際出願番号】 EP2020067236
(87)【国際公開番号】W WO2020260169
(87)【国際公開日】2020-12-30
(31)【優先権主張番号】102019209170.9
(32)【優先日】2019-06-25
(33)【優先権主張国・地域又は機関】DE
(81)【指定国・地域】
(71)【出願人】
【識別番号】516057440
【氏名又は名称】ブルーカー エーアーエス ゲーエムベーハー
【氏名又は名称原語表記】Ｂｒｕｋｅｒ ＥＡＳ ＧｍｂＨ
(74)【代理人】
【識別番号】100125254
【弁理士】
【氏名又は名称】別役 重尚
(74)【代理人】
【識別番号】100118278
【弁理士】
【氏名又は名称】村松 聡
(72)【発明者】
【氏名】シュレンガ クラウス
(72)【発明者】
【氏名】ヴァニオア マテウス
(72)【発明者】
【氏名】アバッシェルリ ヴィタル
(72)【発明者】
【氏名】トエナー マンフレッド
(72)【発明者】
【氏名】ビューラー カール
(72)【発明者】
【氏名】ザイラー ベルント
【テーマコード（参考）】
5G321
【Ｆターム（参考）】
5G321AA11
5G321BA03
5G321CA09
5G321CA35
5G321CA36
5G321DA03
5G321DC11
(57)【要約】
【課題】本発明は、改善された超伝導電流容量を簡単かつ低コストな方式で実現することができる、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材のためのサブエレメントを提供する。
【解決手段】 本発明は、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材（５５）のためのサブエレメント（１）に関し、サブエレメント（１）は、
－Ｓｎ含有コア（２）と、
－Ｃｕを含み、Ｓｎ含有コア（２）を取り囲む内部マトリクス（５）と、
－内部マトリクス（５）を取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の領域（７）であって、Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれＮｂ含有コアフィラメント（９；３１）およびＣｕ含有フィラメント被覆（１０）を有するように構成される、特に、Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の領域（７）を取り囲む外部マトリクス（６）と、
を有するように構成され、
Ｓｎ含有コア（２）は、Ｓｎ含有粉末（４）が中に充填されたコア管（３）を含み、Ｓｎ含有粉末（４）は圧縮された状態であることを特徴とする。
【選択図】図１
【解決手段】 本発明は、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材（５５）のためのサブエレメント（１）に関し、サブエレメント（１）は、
－Ｓｎ含有コア（２）と、
－Ｃｕを含み、Ｓｎ含有コア（２）を取り囲む内部マトリクス（５）と、
－内部マトリクス（５）を取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の領域（７）であって、Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれＮｂ含有コアフィラメント（９；３１）およびＣｕ含有フィラメント被覆（１０）を有するように構成される、特に、Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の領域（７）を取り囲む外部マトリクス（６）と、
を有するように構成され、
Ｓｎ含有コア（２）は、Ｓｎ含有粉末（４）が中に充填されたコア管（３）を含み、Ｓｎ含有粉末（４）は圧縮された状態であることを特徴とする。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材（５５）のためのサブエレメント（１）を製造する方法であって、前記サブエレメント（１）は、
－Ｓｎ含有コア（２）と、
－Ｃｕを含み、前記Ｓｎ含有コア（２）を取り囲む内部マトリクス（５）と、
－前記内部マトリクス（５）を取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の領域（７）であって、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれＮｂ含有コアフィラメント（９；３１）およびＣｕ含有フィラメント被覆（１０）を有するように構成される、特に、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）を取り囲む外部マトリクス（６）と、
を有する方法であって、
前記Ｓｎ含有コア（２）は、次の各ステップ
ａ）コア管（３）にＳｎ含有粉末（４）を充填すること、
ｂ）前記Ｓｎ含有粉末（４）を含む前記コア管（３）に、断面を縮小させる成形を施すこと、ここで前記Ｓｎ含有コア（２）の前記Ｓｎ含有粉末（４）が圧縮されること、
によって別個に製作され、
別個に製作された前記Ｓｎ含有コア（２）が前記サブエレメント（１）の前記内部マトリクス（５）の陥凹（４３）に挿入される
ことを特徴とする方法。
【請求項2】
得られる前記サブエレメント（１）において、前記コア管（３）の壁厚ＷＳと前記コア管（１）の直径Ｄについて次式：ＷＳ≦０．１５＊Ｄ、好ましくはＷＳ≦０．１０＊Ｄ
が成り立つように前記方法が実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記Ｓｎ含有粉末（４）は少なくとも２つの異なる化学形態でＳｎを含む粉末混合物であり、特に、前記Ｓｎ含有粉末（４）は、次の化学形態：
－単体Ｓｎ、
－ＮｂとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、好ましくはＮｂＳｎ２および／またはＮｂ６Ｓｎ５、
－ＣｕとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴｉの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴａの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
のうちの少なくとも２つの化学形態で、Ｓｎを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記Ｓｎ含有粉末（４）はＣｕ含有粉末部分を含む粉末混合物であり、特に、前記Ｃｕ含有粉末部分は単体Ｃｕを含む
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記コア管（３）はＣｕ含有であって、特に、少なくとも２５重量％のＣｕ、好ましくは少なくとも５０重量％のＣｕを含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記コア管（３）はＮｂ含有であって、特に、少なくとも５０重量％のＮｂ、好ましくは少なくとも７５重量％のＮｂを含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
－互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）の前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（３０）の少なくとも一部は、Ｎｂに追加してＴｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含むＮｂ含有コアフィラメント（３１）を有するように構成され、且つ／若しくは－互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）に、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含む追加ロッドエレメント（２０）が混在される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記Ｓｎ含有粉末（４）は、Ｔａ含有および／またはＴｉ含有および／またはＨｆ含有および／またはＺｒ含有である粉末部分を含む粉末混合物であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）は、少なくとも１つの合金成分Ｘをさらに含み、前記Ｓｎ含有粉末（４）は、少なくとも１つのパートナー成分Ｐｋをさらに含み、
特に、前記Ｓｎ含有粉末（４）は、前記パートナー成分Ｐｋを含む粉末部分を含む粉末混合物であり、
前記合金成分Ｘおよび前記パートナー成分Ｐｋは、前記Ｓｎ含有コア（２）に由来するＳｎと前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）に由来するＮｂとが反応してＮｂ３Ｓｎになる前記サブエレメント（１）の反応熱処理において、析出物ＸＰｋが形成されるように選択されて配置される
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項10】
前記少なくとも１つのパートナー成分Ｐｋは酸素を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記Ｓｎ含有粉末（４）はＰｋ含有粉末部分を含み、前記Ｐｋ含有粉末部分は合金成分Ｘによって還元することができる金属酸化物を含み、特に、前記金属酸化物の金属はＳｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、および／またはＷを含み、且つ／若しくは前記金属酸化物はＳｎＯ２、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ａｇ２Ｏ、および／またはＮｂ２Ｏ５を含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記合金成分ＸはＮｂよりも貴でない金属を含み、特に、このとき、前記合金成分ＸはＺｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＢｅを含む
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（３０）の少なくとも一部において、前記合金成分Ｘが前記Ｎｂ含有コアフィラメント（９；３１）に含有されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記サブエレメント（１）は、－前記外部マトリクス（６）を取り囲む拡散バリア（１１）であって、特に、前記拡散バリア（１１）がＮｂ、Ｔａおよび／またはＶのうちの少なくとも１つの元素を含むものと、
－Ｃｕを含み、前記拡散バリア（１１）を取り囲む被覆構造（１２）と、
をさらに含み、
特に、前記被覆構造（１２）は六角形の外側断面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
得られる前記サブエレメント（１）において、前記コア管（３）と前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域の内側との間の、前記内部マトリクス（５）の最大径方向間隔ＧＡと、前記コア管（３）の直径Ｄとについて次式：ＧＡ≦０．３０＊Ｄ、好ましくはＧＡ≦０．２０＊Ｄ、特に好ましくはＧＡ≦０．１０＊Ｄ
が成り立つように前記方法が実施されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
得られる前記サブエレメント（１）において、前記Ｎｂ含有コアフィラメント（９；３１）間の外側から外側までの最小の間隔ＦＡと、前記Ｎｂ含有コアフィラメント（９；３１）の直径ＦＤとについて次式：ＦＡ≦０．３０＊ＦＤ、好ましくはＦＡ≦０．２０＊ＦＤ、特に好ましくはＦＡ≦０．１５＊ＦＤ、極めて好ましくはＦＡ≦０．１０＊ＦＤ
が成り立つように前記方法が実施されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
前記陥凹（４３）を有する前記内部マトリクス（５）と、互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）と、前記外部マトリクス（６）とを含む前記サブエレメント（１）の本体（４４）が別個に製作され、次の各ステップａ’）前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）を、Ｃｕを含む１部分または多部分の内部構造（４１）の周りに配置し、Ｃｕを含む少なくとも１つの外部構造（４２）を、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の周りに配置し、それによって中間体（４０）を得ること、
ｂ’）前記中間体（４０）に、断面を縮小させる成形を施すこと、
ｃ’）断面を縮小された前記内部構造（４１）に陥凹（４３）を穿設し、それによって前記陥凹（４３）を有する前記内部マトリクス（５）を得る、また、全体として前記本体（４４）を得ること、
を有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材（５５）を製造する方法であって、次の各ステップ：－請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法によって、複数のサブエレメント（１）を製作すること、
－製作された前記サブエレメント（１）に、断面を縮小させる成形を施すこと、
－成形された前記サブエレメント（１）を束ねて完成導体構造（５１）を形成すること、ここで複数の成形された前記サブエレメント（１）は、互いに隣接して配置され、Ｃｕ含有線材外部構造（５０）によって取り囲まれる、
－前記完成導体構造（５１）に、断面を縮小させる成形を施すこと、
－成形された前記完成導体構造（５１）を、特に、コイル（５３）を形成するように巻くことで、所望の幾何学形状にすること、
－形状化された前記完成導体構造（５１）に、前記サブエレメントに由来するＮｂとＳｎが反応してＮｂ３Ｓｎとなる反応熱処理を施すこと、
を含む方法。
【請求項19】
請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法によって製造されたサブエレメント（１）。【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材のためのサブエレメントに関し、サブエレメントは、
－Ｓｎ含有コアと、
－Ｃｕを含み、Ｓｎ含有コアを取り囲む内部マトリクスと、
－内部マトリクスを取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域であって、Ｎｂ含有ロッドエレメントはそれぞれＮｂ含有コアフィラメントおよびＣｕ含有フィラメント被覆を有するように構成される、特に、Ｎｂ含有ロッドエレメントがそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、Ｎｂ含有ロッドエレメントの領域を取り囲む外部マトリクスと、
を有するように構成される。
－Ｓｎ含有コアと、
－Ｃｕを含み、Ｓｎ含有コアを取り囲む内部マトリクスと、
－内部マトリクスを取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域であって、Ｎｂ含有ロッドエレメントはそれぞれＮｂ含有コアフィラメントおよびＣｕ含有フィラメント被覆を有するように構成される、特に、Ｎｂ含有ロッドエレメントがそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、Ｎｂ含有ロッドエレメントの領域を取り囲む外部マトリクスと、
を有するように構成される。
【背景技術】
【0002】
このようなサブエレメントは特許文献１から公知となっている。
【0003】
超伝導材料は実質的に抵抗損失なしに電流を流すことができるので、たとえば、特に高い磁場強度を生成することができる磁気コイルの構成などに利用されている。
【0004】
重要な超伝導材料、特に、磁気コイルを構成する重要な超伝導材料は、Ｎｂ３Ｓｎである。Ｎｂ３Ｓｎは塑性変形しにくいので、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材（略してＮｂ３Ｓｎ超伝導線材とも呼ぶ）を製造するために、通常、典型的にはマトリクス材料としてＣｕを有する、ＮｂとＳｎを含むプレ導体（サブエレメントとも呼ぶ）がまず製作される。プレ導体は、断面をテーパ状にする成形がなされ、複数のサブエレメントが束ねられることによって、完成導体となるように加工される。このような完成導体は、通常、断面がテーパ状になるように再度成形され、次いで、たとえばコイルを巻くことによって所望の形状に仕上げられる。続いて、反応熱処理において、超伝導性のＮｂ３Ｓｎ相が生成され、それにより、完成導体が完成したＮｂ３Ｓｎ超伝導線材となる。このようにＮｂ３Ｓｎ超伝導線材の製造は、多段階のプロセスであって、全体として困難を伴う。これに際しては多くの方法が開発されてきているが、それらには手順や生じる反応に関しする著しい相違があり、完成したＮｂ３Ｓｎ超伝導線材の品質に関わるものである。
【0005】
いわゆるブロンズ法では、プレ導体のＮｂと反応させるＳｎが、ブロンズマトリクスを介してプレ導体に提供される。ブロンズ法は比較的簡易に実行することができるが、ブロンズマトリクスのＳｎ含有量がＮｂ３Ｓｎ相の発生を制限してしまう。
【0006】
「内部スズ法」（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｔｉｎ ｒｏｕｔｅ）では、スズ源が、プレ導体中の、通常は中心部に配置され、反応熱処理において、コアに由来するＳｎが、通常はＣｕマトリクスを介して、プレ導体のＮｂと反応する。「パウダー・イン・チューブ」法（略してＰＩＴ）に基づく手順の場合、ＮｂまたはＮｂ合金からなる管の中にＳｎ含有粉末が配置される。充填されたＮｂ管がＣｕ含有のシースの中に配置され、それによってＰＩＴエレメントが得られる。複数のＰＩＴエレメントが伸線されて束ねられる。反応熱処理において、ＰＩＴコアの中のＳｎが、シースの役割をする（ｅｎｓｈｅａｔｈｉｎｇ）Ｎｂ管と直接反応する。典型的なＰＩＴプロセスが、たとえば特許文献２に記載されている。ＰＩＴプロセスは、ブロンズ法よりも複雑ではあるが、その一方で、より改善された電流容量を実現する。
【0007】
ＰＩＴプロセスの１つの態様を特許文献３が記載しており、ここでは、１つのＮｂ管に代えて、ＮｂまたはＮｂ合金からなる外側管と、ＮｂまたはＮｂ合金からなる内側管とが利用される。内側管は、がＳｎとＣｕを含有する粉末で別個に充填されて伸線され、その際に、含まれている粉末は圧縮される。引き続き、伸線された内側管が外側管に挿入される。
【0008】
「内部スズ法」は、「リスタック・ロッド・プロセス」（略してＲＲＰ、「Ｒｅｓｔａｃｋ Ｒｏｄ Ｐｒｏｃｅｓｓ」、再度ロッドを束ねることを含む）の原理に基づいて行うこともできる。この場合、多数の６角形のＮｂフィラメント（Ｎｂ含有ロッドエレメントとも呼ぶ）であって、典型的にはそれぞれがＮｂロッドおよびこれを取り囲むＣｕフィラメント被覆を含むものが、環状に束ねられ、Ｃｕマトリクスによって内側と外側を取り囲まれる。内側にはＳｎを含む中心部が配置され、外側には拡散バリアとＣｕ被覆とが配置される。このように構成されたサブエレメントが６角形の外側断面をなすように伸線され、束ねられ、銅マトリクスで取り囲まれて線材を構成する。特許文献４を参照。ＲＲＰプロセスによって、完成したＮｂ３Ｓｎ超伝導線材において非常に高い超伝導電流容量を実現することができる。
【0009】
特許文献１は、ＲＲＰプロセスのためのＮｂ３Ｓｎ超伝導線材の半製品を記載しており、Ｎｂ含有のロッドエレメントのために、追加的にＳｎも含有されるＣｕ含有フィラメント被覆が利用される。１つの態様では、内部のＣｕマトリクスの中央に配置されるＳｎ含有の構造体を、内部のＣｕ含有マトリクスの穴に含まれる単体Ｓｎからなる粉末によって形成することが提案されている。
【0010】
Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材のための完成導体のさらに具体的な態様は、ＮｂＣｕロッドとＣｕロッドの束であって、Ｃｕ外装の中にＮａＣｌを充填させたものを想定している。水でＮａＣｌが流されてＳｎで置き換えられる。特許文献５を参照。
【0011】
特許文献６には、Ｎｂ３Ｓｎ超伝導線材およびこれに対応する製造方法が記載されており、反応熱処理中に金属酸化物の析出物が形成される。類似のＮｂ３Ｓｎ超伝導線材が非特許文献１に記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0012】
【特許文献1】欧州特許出願公開第２７１７３４０号明細書
【特許文献2】欧州特許第３０６２３５９号明細書
【特許文献3】欧州特許第２７７９２５８号明細書
【特許文献4】米国特許第７，５８５，３７７号明細書
【特許文献5】米国特許第５，５３４，２１９号明細書
【特許文献6】国際公開第２０１５／１７５０６４号明細書
【非特許文献】
【0013】
【非特許文献1】Ｘ．Ｘｕ，他「Ｉｎｔｅｒｎａｌｌｙ Ｏｘｉｄｉｚｅｄ Ｎｂ３Ｓｎ Ｓｔｒａｎｄｓ ｗｉｔｈ Ｆｉｎｅ Ｇｒａｉｎ Ｓｉｚｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ Ｃｒｉｔｉｃａｌ Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ（微細な粒径と高い臨界電流密度を有する内部酸化型Nb3Sn素線）」，『Ａｄｖ．Ｍａｔｅｒ．（アドバンスド・マテリアルズ）』、２０１５年 ２７、１３４６～１３５０頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0014】
本発明は、改善された超伝導電流容量を簡易かつ低コストな方式で実現することができる、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導体線材のためのサブエレメントを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0015】
この目的は、本発明にかかる冒頭で述べたタイプのサブエレメントであって、Ｓｎ含有コアが、Ｓｎ含有粉末が中に充填されたコア管を含み、Ｓｎ含有粉末は圧縮された状態にあることを特徴とするものによって達成される。
【0016】
本発明は、圧縮されたＳｎ含有粉末をベースとするＳｎ含有のコアを有する、ＲＲＰプロセスのためのサブエレメントを意図する。Ｓｎ含有粉末を利用することで、Ｓｎ含有コアの組成を、特に、Ｓｎおよび特にＣｕなどのその他の元素の金属の元素割合の分布を、簡易な方式で調整して、所望の用途に合わせて適合化することができる；特に、異なる用途のために異なる組成の高価なＳｎ含有コアロッドを製造する必要がない。このようにして、反応熱処理（反応焼鈍とも呼ばれる）における超伝導相（Ｎｂ３Ｓｎ）の形成の最適化を行うことができ、ひいては完成した超伝導電線材の電流容量の最適化を簡単に且つ低コストで行うことができる。Ｓｎ含有コアの組成および／またはＳｎ含有粉末の組成を調整することで、完成した超伝導線材において重要な、いわゆる細粒Ｎｂ３Ｓｎ部分（微細なＮｂ３Ｓｎの部分、ｆｉｎｅ ｇｒａｉｎｅｄ Ｎｂ３Ｓｎ ｆｒａｃｔｉｏｎ）の電流容量（臨界電流密度）を高めることができる。
【0017】
本発明において意図されるように、Ｓｎ含有粉末の圧縮により、超伝導線材の断面において超伝導相の割合が特に高くなるだけでなく、Ｓｎ含有コアからＮｂ含有ロッドエレメントの領域へのＳｎの拡散を改善することもでき、また、Ｎｂ３Ｓｎの形成効率を全体的に改善することもできる。特に、細粒Ｎｂ３Ｓｎ部分におけるＳｎの割合、および細粒部分自体の割合もいっそう高めることができ、これによって、完成した超伝導線材の電流容量（線材断面積で積分した臨界電流密度）を全体的に向上させ、それと同時に、簡易な方式で組成を調整できるため当該部分の臨界電流密度も高く保つことができる。
【0018】
従来のＰＩＴサブエレメントを用いた超伝導線材の場合、ＲＲＰを用いた超伝導線材と比較して、重要な細粒Ｎｂ３Ｓｎ部分の割合は、通常、低くなる。本発明の記載内では、Ｎｂ含有ロッドエレメントが、Ｎｂ３Ｓｎ相を形成するＮｂの少なくとも大半の部分に寄与する。ＰＩＴ法では必要となる、Ｎｂの主原料となる高価なＮｂ管は、必要ではない。Ｎｂ源となるＮｂ含有ロッドエレメントの領域では、Ｃｕ含有フィラメント被覆が、迅速な拡散経路のネットワークを提供するため、Ｎｂ源となるＮｂ管と比較してＳｎの拡散が容易になる；このような経路を介することで、サブエレメントの径方向のさらに外側の領域にも、圧縮された粉末コアに由来するＳｎが到達しやすくなる。それにより、完成した超伝導線材における細粒Ｎｂ３Ｓｎ部分の割合（容積率）を高めることができ、これによって、完成した超伝導線材の超伝導電流容量（線材断面積で積分した臨界電流）が改善される。
【0019】
それと同時に、圧縮されたＳｎ含有粉末をＳｎ源として利用することにより、細粒Ｎｂ３Ｓｎ部分の超伝導電流容量（臨界電流密度）、および完成した微細構造におけるその割合（ｆｅｉｎｋsｒｎｉｇｅｎ Ｎｂ３Ｓｎ－Ｆｒａｋｔｉｏｎ）もまた高めることができるので、本発明に基づく対策を組み合わせることで、個別の対策から予想される効果をはるかに超えて、完成した超伝導線材における電流容量を全体的に改善することができる。
【0020】
特別に良好な電流容量を実現することができるのは、サブエレメントにおいてコア管の壁厚ＷＳが、コア管の直径Ｄに対して小さい場合、すなわちおおよそＷＳ≦０．１５＊Ｄ、好ましくはＷＳ≦０．１０＊Ｄのように小さい場合であって、且つ／若しくは、コア管とＮｂ含有ロッドエレメントの領域の内側との間の、内部マトリクスの最大径方向間隔ＧＡが、コア管の直径Ｄに対して小さい場合、すなわちおおよそＧＡ≦０．３０＊Ｄ、好ましくはＧＡ≦０．２０＊Ｄ、特に好ましくはＧＡ≦０．１０＊Ｄのように小さい場合であって、且つ／若しくは、Ｎｂ含有コアフィラメント間の間隔ＦＡ（外側から外側までの最小の間隔）が、Ｎｂ含有コアフィラメントの直径ＦＤに対して小さい場合、すなわちおおよそＦＡ≦０．３０＊ＦＤ、好ましくはＦＡ≦０．２０＊ＦＤ、特に好ましくはＦＡ≦０．１５＊ＦＤ、極めて好ましくはＦＡ≦０．１０＊ＦＤのように小さい場合である（後述の図１も参照）。これら３つすべての方策がそれぞれ単独で、好ましくは組合せで、Ｓｎ含有コアから、特に、圧縮されたＳｎ含有粉末から、Ｎｂ含有コアフィラメントへのＳｎの拡散を改善して均等化するのに寄与し、これにより、ひいては、細粒Ｎｂ３Ｓｎの割合がいっそう高くなり、電流容量をさらに改善することが可能になる。
【0021】
コア管の中の圧縮されたＳｎ含有粉末は、典型的には、理論密度の少なくとも２５％、好ましくは少なくとも４０％、特に好ましくは少なくとも５０％を有する。Ｓｎ含有粉末のＳｎ含有率（Ｓｎの化学的形態、特に単体Ｓｎ、合金に含まれるＳｎ、および金属間化合物相に結合したＳｎを含めた化学的形態には関係なく）は、典型的には少なくとも４０重量％、好ましくは少なくとも５０重量％、特に好ましくは少なくとも６０重量％である。
【0022】
好ましい実施形態
本発明によるサブエレメントの好ましい実施形態では、Ｓｎ含有コアの中のＳｎ含有粉末は、充填されたコア管の断面を縮小させる成形によって得られる圧縮された微細構造を有する。換言すると、特に、Ｓｎ含有粉末で充填されたコア管に対して事前に行われる伸線（Ｚｉｅｈｅｎ）、圧延、プレス、または押出成形によって、Ｓｎ含有粉末が略径方向に圧縮される。圧縮された微細構造は、例えば研磨した断面における粉末粒子の配向とその応力状態によって、および／若しくはＸ線回折測定によって、判定され得る。断面を縮小させる成形により、Ｓｎ含有粉末を簡単な方法で圧縮させることができ；しかも、このような圧縮は軸方向の圧縮方法と比較して非常に均等であり、比較的大きい軸方向長さにわたって問題なく実行することができる。
本発明によるサブエレメントの好ましい実施形態では、Ｓｎ含有コアの中のＳｎ含有粉末は、充填されたコア管の断面を縮小させる成形によって得られる圧縮された微細構造を有する。換言すると、特に、Ｓｎ含有粉末で充填されたコア管に対して事前に行われる伸線（Ｚｉｅｈｅｎ）、圧延、プレス、または押出成形によって、Ｓｎ含有粉末が略径方向に圧縮される。圧縮された微細構造は、例えば研磨した断面における粉末粒子の配向とその応力状態によって、および／若しくはＸ線回折測定によって、判定され得る。断面を縮小させる成形により、Ｓｎ含有粉末を簡単な方法で圧縮させることができ；しかも、このような圧縮は軸方向の圧縮方法と比較して非常に均等であり、比較的大きい軸方向長さにわたって問題なく実行することができる。
【0023】
Ｓｎ含有粉末が、少なくとも２つの異なる化学形態でＳｎを含む粉末混合物である実施形態も好ましく、
特に、Ｓｎ含有粉末が、次の化学形態：
－単体Ｓｎ、
－ＮｂとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、好ましくはＮｂＳｎ２および／またはＮｂ６Ｓｎ５、
－ＣｕとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴｉの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴａの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金
のうちの少なくとも２つの化学形態で、Ｓｎを含む。これによって、Ｓｎ含有粉末におけるＳｎの割合の調整、同時に、他の元素の割合の調整が、単純化される。Ｓｎ含有コアの中にＳｎに追加して含まれる元素は、特に、成形特性の改善のため、拡散挙動の改善のため、あるいは電流容量の改善のため（たとえば三元相やピニングセンターの形成、もしくは一般的に微細構造の調整などによる）にも寄与し得る。
特に、Ｓｎ含有粉末が、次の化学形態：
－単体Ｓｎ、
－ＮｂとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、好ましくはＮｂＳｎ２および／またはＮｂ６Ｓｎ５、
－ＣｕとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴｉの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴａの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金
のうちの少なくとも２つの化学形態で、Ｓｎを含む。これによって、Ｓｎ含有粉末におけるＳｎの割合の調整、同時に、他の元素の割合の調整が、単純化される。Ｓｎ含有コアの中にＳｎに追加して含まれる元素は、特に、成形特性の改善のため、拡散挙動の改善のため、あるいは電流容量の改善のため（たとえば三元相やピニングセンターの形成、もしくは一般的に微細構造の調整などによる）にも寄与し得る。
【0024】
Ｓｎ含有粉末が、Ｃｕ含有粉末部分（Ｃｕ－ｈａｌｔｉｇｅｎ Ｐｕｌｖｅｒａｎｔｅｉｌ ｅｎｔｈuｌｔ）を含む粉末混合物である実施形態が好ましく、
特に、Ｃｕ含有粉末部分は単体Ｃｕを含む。Ｃｕを含むことによって、特に単体Ｃｕが粉末に含まれる場合に、サブエレメントもしくはコアの成形特性を改善することができる。また、Ｃｕにより、反応熱処理中におけるＮｂ含有ロッドエレメントへのＳｎの拡散の加速を図ることもできる。
特に、Ｃｕ含有粉末部分は単体Ｃｕを含む。Ｃｕを含むことによって、特に単体Ｃｕが粉末に含まれる場合に、サブエレメントもしくはコアの成形特性を改善することができる。また、Ｃｕにより、反応熱処理中におけるＮｂ含有ロッドエレメントへのＳｎの拡散の加速を図ることもできる。
【0025】
好ましい実施形態では、コア管がＣｕ含有であって、特に、少なくとも２５重量％のＣｕ、好ましくは少なくとも５０重量％のＣｕを含有する（Ｃｕ含有である）。Ｃｕ含有コア管は、断面を縮小させる成形のための良好な成形特性を有する；これに加えて、含まれるＣｕは、コアからＮｂ含有ロッドエレメントへのＳｎ拡散の改善に寄与することができる。
【0026】
コア管がＮｂ含有であって、特に、少なくとも５０重量％のＮｂ、好ましくは少なくとも７５重量％のＮｂを含有する（Ｎｂ含有である）実施形態が特別に好ましい。Ｎｂ含有コア管により、反応熱処理中において、まずは高いＳｎ割合を有するＮｂ含有相を、特にはＮｂＳｎ２を、コア管に形成することができる；なお、さらに外側へと向かうＳｎ拡散は、まずブロックされる。そしてより高い温度のもとで、高いＳｎ割合を有するＮｂ含有相はＳｎとＮｂ３Ｓｎに分解し、これが、反応熱処理のその後の時点で、Ｎｂ含有ロッドエレメントの比較的近傍で、Ｓｎ源となる。それにより、特別に微細で均等なＮｂ３Ｓｎ微細構造を実現することができ（細粒Ｎｂ３Ｓｎの割合が高い）、これにより、超伝導電流容量が高まる。さらに、Ｎｂ３Ｓｎが形成されるサブエレメントの面積割合を高めることができる。これら両方が高い超伝導電流容量に寄与している。この実施形態のコア管は、典型的にはコア管の直径Ｄと比較して小さすぎないように選択された壁厚ＷＳをもって、たとえばＷＳ≧０．０１＊ＤあるいはＷＳ≧０．０２＊Ｄをもって、選択される。本発明の記載では、特に、好ましくは少なくとも５０重量％のＮｂの割合、且つ、少なくとも２５重量％のＣｕの割合であるＮｂ－Ｃｕ合金からなるコア管を使用することもできる。
【0027】
さらに、
－互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域のＮｂ含有ロッドエレメントの少なくとも一部が、Ｎｂに追加してＴｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含むＮｂ含有コアフィラメントを有するように構成され、且つ／若しくは
－互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域に、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含む追加ロッドエレメントが混在されること、を意図する実施形態が好ましい。反応熱処理によって生じるＮｂ３ＳｎでＴａ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＺｒが合金化されることで、完成した超伝導線材の電流容量を高めることができる（三元相の形成）。「ドーピングロッド」の利用によって、Ｎｂ３Ｓｎも形成される場所の特に近傍に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＺｒの各元素を的確に導入することが可能になる。Ｔｉ／Ｔａ／Ｈｆ／Ｚｒが合金化されたコアフィラメントを有するＮｂ含有ロッドエレメントが使用される場合、典型的には、サブエレメントのいくつかのＮｂ含有ロッドエレメントだけが、Ｔｉ／Ｔａ／Ｈｆ／Ｚｒが合金化されたＮｂ含有コアフィラメントを有するように構成される；あるいは、その代替として、すべてのＮｂ含有ロッドエレメントが、Ｔｉ／Ｔａ／Ｈｆ／Ｚｒが合金化されたＮｂ含有コアフィラメントを有するように構成されていてもよい。追加ロッドエレメントが混在される場合、それらは通常、Ｎｂを含まない（ただし、Ｎｂ部分（Ｎｂ－ａｎｔｅｉｌ）を有するように追加ロッドエレメントを構成することも可能である）。追加ロッドエレメントは均質な組成を有していてよく（すなわちコアフィラメントおよびフィラメント被覆を有さない）、または、ＣｕもしくはＣｕ含有被覆で取り囲まれていてもよい。
－互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域のＮｂ含有ロッドエレメントの少なくとも一部が、Ｎｂに追加してＴｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含むＮｂ含有コアフィラメントを有するように構成され、且つ／若しくは
－互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域に、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含む追加ロッドエレメントが混在されること、を意図する実施形態が好ましい。反応熱処理によって生じるＮｂ３ＳｎでＴａ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＺｒが合金化されることで、完成した超伝導線材の電流容量を高めることができる（三元相の形成）。「ドーピングロッド」の利用によって、Ｎｂ３Ｓｎも形成される場所の特に近傍に、Ｔａ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＺｒの各元素を的確に導入することが可能になる。Ｔｉ／Ｔａ／Ｈｆ／Ｚｒが合金化されたコアフィラメントを有するＮｂ含有ロッドエレメントが使用される場合、典型的には、サブエレメントのいくつかのＮｂ含有ロッドエレメントだけが、Ｔｉ／Ｔａ／Ｈｆ／Ｚｒが合金化されたＮｂ含有コアフィラメントを有するように構成される；あるいは、その代替として、すべてのＮｂ含有ロッドエレメントが、Ｔｉ／Ｔａ／Ｈｆ／Ｚｒが合金化されたＮｂ含有コアフィラメントを有するように構成されていてもよい。追加ロッドエレメントが混在される場合、それらは通常、Ｎｂを含まない（ただし、Ｎｂ部分（Ｎｂ－ａｎｔｅｉｌ）を有するように追加ロッドエレメントを構成することも可能である）。追加ロッドエレメントは均質な組成を有していてよく（すなわちコアフィラメントおよびフィラメント被覆を有さない）、または、ＣｕもしくはＣｕ含有被覆で取り囲まれていてもよい。
【0028】
さらにＳｎ含有粉末が、Ｔａ含有および／またはＴｉ含有および／またはＨｆ含有および／またはＺｒ含有である粉末部分を含む粉末混合物である実施形態が好ましい。反応熱処理によって生じるＮｂ３ＳｎにＴａ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＺｒを加え合金化することで、完成した超伝導線材の電流容量を高めることができる（三元相）。コアのＳｎ含有粉末における粉末部分としてＴａ、Ｔｉ、Ｈｆおよび／またはＺｒを導入することは、特に容易である。特に、（Ｔａ／Ｔｉ／Ｈｆ／Ｚｒの供給後に）それ自体ではＮｂ３Ｓｎを形成できなくなる「ドーピングロッド」が必要ない。さらに、このようにして反応熱処理中のＳｎ拡散を促進させることができ、これにより、超伝導特性に有益な影響がもたらされる。
【0029】
好ましい実施形態では、
互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域が、少なくとも１つの合金成分Ｘをさらに含み、
Ｓｎ含有粉末が少なくとも１つのパートナー成分Ｐｋをさらに含み、
特に、Ｓｎ含有粉末は、パートナー成分Ｐｋを含む粉末部分を含む粉末混合物であり、
合金成分Ｘおよびパートナー成分Ｐｋは、Ｓｎ含有コアに由来するＳｎとＮｂ含有ロッドエレメントに由来するＮｂとが反応してＮｂ３Ｓｎになるサブエレメントの反応熱処理において、析出物ＸＰｋが形成されるように選択されて配置されることが意図される。析出物ＸＰｋが形成されることで、超伝導相の電流容量（臨界電流密度）を高めることができるピニングセンターを創出することができる。ここでＸＰｋは、析出物中のＸおよびＰｋのすべての化学量論比を表す。Ｎｂ３Ｓｎを形成するための典型的な反応熱処理は、場合により中間プラトーを伴う、６００℃～８００℃の最高温度への温度上昇を含む。
互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域が、少なくとも１つの合金成分Ｘをさらに含み、
Ｓｎ含有粉末が少なくとも１つのパートナー成分Ｐｋをさらに含み、
特に、Ｓｎ含有粉末は、パートナー成分Ｐｋを含む粉末部分を含む粉末混合物であり、
合金成分Ｘおよびパートナー成分Ｐｋは、Ｓｎ含有コアに由来するＳｎとＮｂ含有ロッドエレメントに由来するＮｂとが反応してＮｂ３Ｓｎになるサブエレメントの反応熱処理において、析出物ＸＰｋが形成されるように選択されて配置されることが意図される。析出物ＸＰｋが形成されることで、超伝導相の電流容量（臨界電流密度）を高めることができるピニングセンターを創出することができる。ここでＸＰｋは、析出物中のＸおよびＰｋのすべての化学量論比を表す。Ｎｂ３Ｓｎを形成するための典型的な反応熱処理は、場合により中間プラトーを伴う、６００℃～８００℃の最高温度への温度上昇を含む。
【0030】
少なくとも１つのパートナー成分Ｐｋが酸素を含む、この実施形態の発展例が好ましい。コア内への酸素の提供、およびＮｂ３Ｓｎ微細構造での酸化析出物の形成は、特に容易に実現可能であり；特に、Ｓｎ含有コアおよび／または粉末コアの合金成分Ｘおよびパートナー成分Ｐｋを、通常、サブエレメントの成形特性を損なうことなく提供することができる。酸素（Ｏ）の代替または追加として使用するパートナー成分Ｐｋは、硫黄（たとえばＺｎＳを形成するため）、ケイ素（たとえばＣａ２Ｓｉを形成するため）、炭素（たとえばＦｅ３Ｃを形成するため）、または塩素やフッ素などのハロゲン（たとえばＣａＦ２を形成するため）であってよく、これらによって非酸化析出物を形成させることができる。
【0031】
この発展例では、Ｓｎ含有粉末がＰｋ含有粉末部分を含み、Ｐｋ含有粉末部分は合金成分Ｘによって還元することができる金属酸化物を含み、特に、金属酸化物の金属はＳｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、および／またはＷを含み、且つ／若しくは金属酸化物はＳｎＯ２、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ａｇ２Ｏ、および／またはＮｂ２Ｏ５を含むのが好ましい。このような材料系は、超伝導電流容量の優れた改善を示し、容易に適用することができ且つ低コストである。典型的に、金属酸化物はＮｂＯ２よりも低い酸化電位を有する。
【0032】
好ましい発展例では、合金成分ＸがＮｂよりも貴でない金属を含み、特に、このとき、合金成分ＸはＺｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＢｅを含む。このような合金成分は、簡易に取り扱うことができ、超伝導線材の電流容量を改善するのに効果的な析出物を形成する。
【0033】
別の好ましい実施形態では、Ｎｂ含有ロッドエレメントの少なくとも一部において、合金成分ＸがＮｂ含有コアフィラメントに含有されている。これはセットアップが容易であり、Ｎｂ３Ｓｎ構造の所望の位置に析出物を発生させることができる。
【0034】
サブエレメントが、
－外部マトリクスを取り囲む拡散バリアであって、特に、拡散バリアがＮｂ、Ｔａおよび／またはＶのうちの少なくとも１つの元素を含むものと、
－Ｃｕを含み、拡散バリアを取り囲む被覆構造と、をさらに含み、
特に、被覆構造が六角形の外側断面を有するものである、本発明によるサブエレメントの実施形態が好ましい。拡散バリアは、Ｓｎが径方向外側に向かって被覆構造の中に拡散するのを妨げ、すなわち防止する。これにより、被覆構造は、反応熱処理の後にも高い（常伝導の）導電性を維持し、これにより、施行中に超伝導線を安定化させ保護することができる。拡散バリアは、少なくとも５０重量％のＮｂ、Ｔａ、および／またはＶを有するように形成されるのが好ましい。被覆構造は、（完全に組み立てられた）サブエレメントが断面を縮小させる変形を初めて施される前において、六角形の外側断面を有するのが好ましい。
－外部マトリクスを取り囲む拡散バリアであって、特に、拡散バリアがＮｂ、Ｔａおよび／またはＶのうちの少なくとも１つの元素を含むものと、
－Ｃｕを含み、拡散バリアを取り囲む被覆構造と、をさらに含み、
特に、被覆構造が六角形の外側断面を有するものである、本発明によるサブエレメントの実施形態が好ましい。拡散バリアは、Ｓｎが径方向外側に向かって被覆構造の中に拡散するのを妨げ、すなわち防止する。これにより、被覆構造は、反応熱処理の後にも高い（常伝導の）導電性を維持し、これにより、施行中に超伝導線を安定化させ保護することができる。拡散バリアは、少なくとも５０重量％のＮｂ、Ｔａ、および／またはＶを有するように形成されるのが好ましい。被覆構造は、（完全に組み立てられた）サブエレメントが断面を縮小させる変形を初めて施される前において、六角形の外側断面を有するのが好ましい。
【0035】
また、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材のためのサブエレメントを製造する方法、特に、上述したような本発明によるサブエレメントを製造する方法も本発明に包含され、
サブエレメントは、
－Ｓｎ含有コアと、
－Ｃｕを含み、Ｓｎ含有コアコアを取り囲む内部マトリクスと、
－内部マトリクスを取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域であって、Ｎｂ含有ロッドエレメントがそれぞれＮｂ含有コアフィラメントおよびＣｕ含有フィラメント被覆を有するように構成される、
特に、Ｎｂ含有ロッドエレメントがそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、Ｎｂ含有ロッドエレメントの領域を取り囲む外部マトリクスと、
を有するように構成されるものであって、
Ｓｎ含有コアが次の各ステップ
ａ）コア管にＳｎ含有粉末を充填すること、
ｂ）Ｓｎ含有粉末を含むコア管に、断面を縮小させる成形を施すこと、ここでＳｎ含有コアのＳｎ含有粉末が圧縮されること、
によって別個に製作され、
別個に製作されたＳｎ含有コアがサブエレメントの内部マトリクスの陥凹に挿入されることを特徴とする。このようにして、完成した超伝導線材における高い超伝導電流容量を有するサブエレメントを、簡単かつ低コストな方式で製造することができる。外部マトリクスの周囲には、拡散バリアを配置してもよく、もしくは配置されていてもよい。
サブエレメントは、
－Ｓｎ含有コアと、
－Ｃｕを含み、Ｓｎ含有コアコアを取り囲む内部マトリクスと、
－内部マトリクスを取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域であって、Ｎｂ含有ロッドエレメントがそれぞれＮｂ含有コアフィラメントおよびＣｕ含有フィラメント被覆を有するように構成される、
特に、Ｎｂ含有ロッドエレメントがそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、Ｎｂ含有ロッドエレメントの領域を取り囲む外部マトリクスと、
を有するように構成されるものであって、
Ｓｎ含有コアが次の各ステップ
ａ）コア管にＳｎ含有粉末を充填すること、
ｂ）Ｓｎ含有粉末を含むコア管に、断面を縮小させる成形を施すこと、ここでＳｎ含有コアのＳｎ含有粉末が圧縮されること、
によって別個に製作され、
別個に製作されたＳｎ含有コアがサブエレメントの内部マトリクスの陥凹に挿入されることを特徴とする。このようにして、完成した超伝導線材における高い超伝導電流容量を有するサブエレメントを、簡単かつ低コストな方式で製造することができる。外部マトリクスの周囲には、拡散バリアを配置してもよく、もしくは配置されていてもよい。
【0036】
本発明による方法の１つの好ましい態様は、陥凹を有する内部マトリクスと、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメントの領域と、外部マトリクスとを含むサブエレメントの本体が別個に製作され、次の各ステップ
ａ’）前記Ｎｂ含有ロッドエレメントを、Ｃｕを含む１部分または多部分の内部構造の周りに配置し、Ｃｕを含む少なくとも１つの外部構造を、Ｎｂ含有ロッドエレメントの周りに配置し、それによって中間体を得ること、
ｂ’）中間体に、断面を縮小させる成形を施すこと、
ｃ’）断面を縮小された内部構造に陥凹を穿設し、それによって陥凹を有する内部マトリクスを得る、また、全体として本体を得ること、
を有する、というものを想定している。このような手順により、本体を簡単かつ低コストに個別に製作することができ、そしてその中に、同じく個別に製作されたＳｎ含有コアを挿入することができる。ステップａ’）のサブステップは、任意の順序で行うことができる。内部構造にある（連続する）陥凹は、典型的には穿孔によって穿設される。Ｃｕを含む外部構造（たとえば外部管）に追加して、外部構造とＮｂ含有ロッドエレメントとの間にバリア管を挿入することができる。バリア管の代替として、管をなすように巻かれたバリアシートを利用することもできる。内部構造は、もっとも単純に一体的なロッドとして構成されていてよい；あるいは内部構造は部分要素から、特に六角形の部分要素の束から、または扇形の部分要素の束から、成っていてもよい。必要に応じて、拡散バリアおよび該バリアを取り囲む被覆構造を有するように、本体を製造することができる。その目的のために、たとえば、ステップａ’）内で、（まだ変形していない）拡散バリア・プレ管と（まだ変形していない）被覆構造・プレ管とを用いて中間体を製作することができる。その代替として、たとえば、ステップｂ’）の後に拡散バリアと被覆構造を、断面積が縮小された中間体に装着させることもできる。
ａ’）前記Ｎｂ含有ロッドエレメントを、Ｃｕを含む１部分または多部分の内部構造の周りに配置し、Ｃｕを含む少なくとも１つの外部構造を、Ｎｂ含有ロッドエレメントの周りに配置し、それによって中間体を得ること、
ｂ’）中間体に、断面を縮小させる成形を施すこと、
ｃ’）断面を縮小された内部構造に陥凹を穿設し、それによって陥凹を有する内部マトリクスを得る、また、全体として本体を得ること、
を有する、というものを想定している。このような手順により、本体を簡単かつ低コストに個別に製作することができ、そしてその中に、同じく個別に製作されたＳｎ含有コアを挿入することができる。ステップａ’）のサブステップは、任意の順序で行うことができる。内部構造にある（連続する）陥凹は、典型的には穿孔によって穿設される。Ｃｕを含む外部構造（たとえば外部管）に追加して、外部構造とＮｂ含有ロッドエレメントとの間にバリア管を挿入することができる。バリア管の代替として、管をなすように巻かれたバリアシートを利用することもできる。内部構造は、もっとも単純に一体的なロッドとして構成されていてよい；あるいは内部構造は部分要素から、特に六角形の部分要素の束から、または扇形の部分要素の束から、成っていてもよい。必要に応じて、拡散バリアおよび該バリアを取り囲む被覆構造を有するように、本体を製造することができる。その目的のために、たとえば、ステップａ’）内で、（まだ変形していない）拡散バリア・プレ管と（まだ変形していない）被覆構造・プレ管とを用いて中間体を製作することができる。その代替として、たとえば、ステップｂ’）の後に拡散バリアと被覆構造を、断面積が縮小された中間体に装着させることもできる。
【0037】
Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材を製造する方法も同じく本発明に包含され、該Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材を製造する方法は、次の各ステップ：
－上述した本発明の方法によって、複数のサブエレメントを製作すること；
－製作されたサブエレメントに、断面を縮小させる成形を施すこと；
－成形されたサブエレメントを束ねて完成導体構造を形成すること、ここで複数の成形されたサブエレメントは、互いに隣接して配置され、Ｃｕ含有線材外部構造によって取り囲まれる；
－完成導体構造に、断面を縮小させる成形を施すこと；
－成形された完成導体構造を、特に、コイル（５３）を形成するように巻くことで、所望の幾何学形状にする（所望の幾何学形状を与える）こと；
－形状化された（形状を与えられた）完成導体構造に、サブエレメントに由来するＮｂとＳｎが反応してＮｂ３Ｓｎとなる反応熱処理を施すこと、
を有する。このような方法により、高い電流容量を有するＮｂ３Ｓｎ含有超伝導線材を簡単かつ低コストに得ることができる。
－上述した本発明の方法によって、複数のサブエレメントを製作すること；
－製作されたサブエレメントに、断面を縮小させる成形を施すこと；
－成形されたサブエレメントを束ねて完成導体構造を形成すること、ここで複数の成形されたサブエレメントは、互いに隣接して配置され、Ｃｕ含有線材外部構造によって取り囲まれる；
－完成導体構造に、断面を縮小させる成形を施すこと；
－成形された完成導体構造を、特に、コイル（５３）を形成するように巻くことで、所望の幾何学形状にする（所望の幾何学形状を与える）こと；
－形状化された（形状を与えられた）完成導体構造に、サブエレメントに由来するＮｂとＳｎが反応してＮｂ３Ｓｎとなる反応熱処理を施すこと、
を有する。このような方法により、高い電流容量を有するＮｂ３Ｓｎ含有超伝導線材を簡単かつ低コストに得ることができる。
【0038】
本発明のその他の利点は明細書と図面から明らかとなる。同様に、以上に挙げた構成要件および以下でさらに説明する構成要件を、本発明に基づいてそれ自体として単独で、または任意の組合せとして複数で、適用することができる。図示および記載されている各実施形態は完結した列挙として理解されるべきものではなく、むしろ、本発明を記述するための例示的な性質を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【0039】
【図1】本発明によるサブエレメントの第１の実施形態を模式的な断面図で示す。
【図2】本発明によるサブエレメントの第２の実施形態を模式的な断面図で示しており、Ｔａを含む追加ロッドエレメントがＮｂ含有ロッドエレメントに混在されている。
【図3】本発明によるサブエレメントの第３の実施形態を模式的な断面図で示しており、Ｎｂ含有ロッドエレメントの一部が、Ｔａを追加的に含むＮｂ含有コアフィラメントを有するように構成されている。
【図4】本発明によるサブエレメントを製造する本発明の方法の１つの態様を模式的に示す。
【図5】Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材を製造する本発明の方法の１つの態様を模式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【0040】
図１は、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材の製造のために利用することができる、本発明によるサブエレメント１（プレ導体とも呼ぶ）の第１の実施形態を模式的な断面図で示している。
【0041】
ここではサブエレメント１は、約５３重量％のＮｂおよび約４７重量％のＴｉを含む合金で製作されたコア管３と、コア管３に充填されたＳｎ含有粉末４（「粉末コア」）とによって構成されるＳｎ含有コア２を含んでいる。代替的な実施形態として、コア管３が単体Ｃｕで製作されていてもよい。
【0042】
Ｓｎ含有粉末４は、ここでは単体Ｓｎ粉末、単体Ｃｕ粉末、ＮｂＳｎ２粉末、ＳｎＴｉ２粉末、およびＣｕＯ粉末からなる粉末混合物である。粉末混合物中のＳｎ（単体Ｓｎ粉末、ＮｂＳｎ２粉末、およびＳｎＴｉ２粉末に由来する）の総含有率は、ここでは約６０重量％である。
【0043】
コア管３の壁厚ＷＳはコア管３の直径Ｄに比べて小さくなっており、ここではおおよそＷＳ＝０．０３＊Ｄである；一般にはＷＳ≦０．１５＊Ｄ、あるいはＷＳ≦０．１０＊Ｄ、さらにはＷＳ≦０．０５＊Ｄが好ましい。
【0044】
Ｓｎ含有粉末４は、ここでは先行する充填されたコア管３の断面を縮小させる成形の結果として、コア管３の中で圧縮された状態にある（これに関しては図４参照）。Ｓｎ含有粉末は、ここでは理論密度の約５０％に圧縮されており、すなわち一定の割合の空洞（「気孔（Ｐｏｒｅｎ）」）が依然として残っている。
【0045】
Ｓｎ含有コア２は、ここでは単体Ｃｕで製作された内部マトリクス５に取り囲まれている。内部マトリクス５と、ここでは同じく単体Ｃｕからなる外部マトリクス６との間に、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメント８の環状の領域７が位置している。Ｎｂ含有ロッドエレメント８の各々は、Ｎｂ含有コアフィラメント９と、Ｎｂ含有コアフィラメント９を取り囲むＣｕ含有フィラメント被覆１０とを含んでいる。
【0046】
Ｎｂ含有コアフィラメント９は、ここではＮｂとＨｆの合金でできている。この合金は、Ｎｂを主成分とした（Ｎｂが非常に多い）合金である；Ｈｆの割合は、ここでは１重量％以下である。Ｃｕ含有フィラメント被覆１０はここでは単体Ｃｕからなる；その代替として、Ｃｕ含有フィラメント被覆１０に、ある程度の割合のＳｎが与えられていてもよい。ここでは、Ｎｂ含有ロッドエレメント８は六角形の外側断面を有する。
【0047】
コア管３の外側とＮｂ含有ロッドエレメント８の領域７の内側との間の最大の径方向間隔ＧＡは、すなわち内部マトリクス５の最大の径方向壁厚は、コア管３の直径Ｄと比べて同じく小さくなっており、ここではおおよそＧＡ＝０．１０＊Ｄである；一般にはＧＡ≦０．３０＊Ｄ、あるいはＧＡ≦０．２０＊Ｄが好ましい。
【0048】
さらに図示した断面では、Ｎｂ含有コアフィラメント９の間の最小間隔ＦＡは、Ｎｂ含有コアフィラメント９の直径ＦＤと比べて小さくなっており、ここではおおよそＦＡ＝０．３０＊ＦＤである；一般にはＦＡ≦０．３０＊ＦＤ、あるいはＦＡ≦０．２０＊ＦＤ、あるいはＦＡ≦０．１５＊ＦＤ、さらにはＦＡ≦０．１０＊ＦＤが好ましい。
【0049】
図示した実施形態では、外部マトリクス６の周りに、ここでは単体Ｎｂで製作された管状の拡散バリア１１が配置されている。さらに拡散バリア１１は、ここでは単体Ｃｕで製作されていて六角形の外側断面を有する被覆構造１２によって取り囲まれている。
【0050】
サブエレメント１は、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材の製造のために利用することができ、このとき、典型的には複数のサブエレメント１が伸線され、束ねられ、所望の形状（Ｇｅｏｍｅｔｒｉｅ）にされ（この点については図５参照）、最終的に反応熱処理が施される。この処理において、Ｓｎ含有コア３に由来するＳｎが、特にＮｂ含有ロッドエレメント８の領域７に由来するＮｂと反応し、その際にＮｂ３Ｓｎが形成される。
【0051】
図示した実施形態では、Ｓｎ含有粉末４に含まれるＣｕが、径方向外側に向かうＳｎの拡散を加速する。ＳｎＴｉ２に由来する、またここでは、わずかではあるがＳｎ含有コア２のコア管３にも由来するＴｉが、（Ｎｂ、Ｓｎ、およびＴｉを含む）三元相の形成のために作用し、これによって、完成したＮｂ３Ｓｎ含有超伝導線材の超伝導電流容量が高められる；さらにＴｉは、径方向外側へと向かうＳｎの拡散を加速させるのにも寄与し得る。またさらに、Ｎｂ含有コアフィラメント９の（合金成分Ｘとしての）Ｈｆが、Ｓｎ含有粉末４のＣｕＯに由来する（パートナー成分Ｐｋとしての）酸素と反応して（析出物ＸＰｋとしての）Ｈｆ酸化物粒子となり、これがピニングセンターとしてＮｂ３Ｓｎ相の電流容量を高めることができる。
【0052】
ここでは製作されたＮｂ含有率の高いコア管３に、反応熱処理の過程においてＮｂＳｎ２の層が形成され、これが反応熱処理の第１の段階において、径方向外側に向かうＳｎの拡散をさらに遅らせる。さらに高い温度のもとでの反応熱処理の第２の段階で、ＮｂＳｎ２がＳｎとＮｂ３Ｓｎに分解し、その結果、Ｎｂ含有ロッドエレメント８の領域７の近傍でＳｎが径方向に放出される。このように、Ｎｂ含有ロッドエレメント８の以前の（ｖｏｒｍａｌｉｇｅｎ）領域７では、高い超伝導電流容量を有する、非常に細かい微細構造のＮｂ３Ｓｎを、反応熱処理の終了時に得ることができる。さらに、以前のコア管３またはその面の以前の領域でも、Ｎｂ３Ｓｎを得ることができる。
【0053】
図２は、第１の実施形態に類似する本発明のサブエレメント１の第２の実施形態を示している；主要な相違点のみを以下において説明する。
【0054】
Ｎｂ含有ロッドエレメント８の領域７で、ここではいくらかの追加ロッドエレメント２０がＮｂ含有ロッドエレメント８に混在されている（ハッチングで図示）。追加ロッドエレメント２０は同じく六角形の輪郭を有し、Ｎｂ含有ロッドエレメント８と同じサイズを有する。追加ロッドエレメント２０は、ここではＮｂとＴｉを含み、したがって、ここではＮｂとＴｉの合金からなる；これに加えてＨｆも（合金成分Ｘとして）含まれていてよい。追加ロッドエレメント２０は均質な（構造化されていない）組成を有する。このＴｉが、（Ｎｂ、Ｓｎ、およびＴｉからなる）三元相の形成を同じく可能にし、それにより、完成したＮｂ３Ｓｎ超伝導線材の電流容量が改善される。このケースでは、Ｓｎ含有コア２のＳｎ含有粉末４とＳｎＴｉ２との粉末混合物を取り入れる必要はない。
【0055】
図３は、第１の実施形態と類似する本発明のサブエレメント１の第３の実施形態を示す；ここでも同じく、主要な相違点のみを以下において説明する。
【0056】
Ｎｂ含有ロッドエレメント８，３０の領域７で、ここではいくらかのＮｂ含有ロッドエレメント３０が、Ｎｂに加えてＴｉも含むＮｂ含有コアフィラメント３１を有するように構成されている。したがって、Ｎｂ含有コアフィラメントはＮｂとＴｉの合金で製作されている；これに加えて、Ｈｆ（すなわち合金成分Ｘ）もさらに含まれていてよい。このＴｉが、（Ｎｂ、Ｓｎ、およびＴｉからなる）三元相の形成を同じく可能にし、それにより、完成したＮｂ３Ｓｎ超伝導線材の電流容量が改善される。このケースでも、Ｓｎ含有コア２のＳｎ含有粉末４とＳｎＴｉ２との粉末混合物を取り入れる必要はない。
【0057】
図４は、本発明によるサブエレメント１の製造の例示的な態様を、模式的な一続きの図で説明している。
【0058】
サブエレメント１を製作するために、まず、別個の製作プロセスで中間体４０が準備される。この中間体は、ここでは単体Ｃｕで製作される、一体的なＣｕ含有内部構造４１を有する。内部構造４１は外形が、円形の構成、または（図示のように）プロファイルされた構成を有していてよい。内部構造４１は、Ｎｂ含有ロッドエレメント８のリングで取り囲まれている。Ｎｂ含有ロッドエレメント８の周りに、ここでは単体Ｃｕで製作されたＣｕ含有外部構造４２が配置されている。外部構造４２は内形が、円形の構成、または（図示のように）プロファイルされた構成を有していてよい。
【0059】
図示した実施形態では、中間体４０は、外部構造４２の周りに配置された、ここでは単体Ｎｂからなる拡散バリア１１と、ならびに、拡散バリア１１の周りに配置され、ここでは六角形の外側形状を有する、ここでは単体Ｃｕからなる被覆構造１２とを有する。
【0060】
そして中間体４０に、たとえば押出成形などの断面を縮小させる成形が施される。次いで、（断面が縮小された）内部構造４２の中に、ここでは穴である陥凹（貫通孔）４３が穿設される。このように断面が縮小されて穿孔された中間体４０を、サブエレメント１の本体４４とも呼ぶ。そして、以前の内部構造４１は内部マトリクス５に相当し、以前の外部構造４２は外部マトリクス６に相当する。
【0061】
さらに別個の製造プロセスで、ここではＮｂとＴｉの合金からなるコア管３に、Ｓｎ含有粉末４が充填される。次いで、このように充填されたコア管３に、たとえば押出成形によって断面を縮小させる成形が施される。その際にＳｎ含有粉末４が圧縮され、すなわち具体的には、径方向に圧縮される。それにより、サブエレメント１のためのＳｎ含有コア２が得られる。
【0062】
次いで、別個に製作されたＳｎ含有コア２が、別個に製作された本体４４の陥凹４３に挿入され、それによって完成したサブエレメント１が得られる。
【0063】
なお、その代替として、拡散バリア１１と被覆構造１２を、本体４４とＳｎ含有コア２との統合後にサブエレメント１へ配置することもできる（詳細には図示せず）。
【0064】
次に図５は、本発明によるサブエレメント１に基づいて、本発明による、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材５５の製造の例示的な態様を、模式的な一続きの図で示している。
【0065】
たとえば図４に示されるように製作されたサブエレメント１（プレ導体とも呼ぶ）に、まず、たとえば押出成形などの断面を縮小させる成形を施すことができる。次いで、断面が縮小された複数のサブエレメント１を線材外部構造５０内において束ねることで、完成導体構造５１が得られる。サブエレメント１の外形が六角形であるため、束ねるのは容易に可能である。線材外部構造５０は（図示のように）内形が、円形の構成、またはプロファイルされた構成を有していてよい。外側は、外部ワイヤ構造５０はここでは円形に構成されている；とはいえ、たとえば長方形の外側形状など、ほかの外側形状も可能である。続いて、完成導体構造５１にたとえば押出成形などの断面を縮小させる成形が施される。
【0066】
そして、成形された完成導体構成５１は、所望の幾何学形状にされるのだが、その目的のために、図示した態様では例として、ボビン５２に巻き付けられて、コイル５３を、ここではソレノイドコイルを形成する。次いで、巻き付けられた完成導体構造５１ないしコイル５３が炉５４に装入され、その中でコイル５３が、典型的には６００℃から８００℃の間の最高温度まで加熱される。この反応熱処理中に、完成導体構造５１に含まれるサブエレメントの中で超伝導Ｎｂ３Ｓｎ相の形成が起こる。
【0067】
反応熱処理により、完成導体構造５１がすぐに使用可能なＮｂ３Ｓｎ含有超伝導線材５５となる。十分な冷却（たとえば液体ヘリウムによる）のもとで、Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材５５の中に構成されているＮｂ３Ｓｎフィラメントは、電流を損失なく運ぶことができる超伝導状態をとる。本発明によってＮｂ３Ｓｎ含有超伝導線材５５は、特別に高い電流容量を有する。
【0068】
【0069】
図６に示す変形例では、外側がプロファイルされた構造の内部構造４１は、４つのセクション６１，６２，６３，６４からなり、これらは実質的に扇形に構成されるとともに、中間体４０の内部空間を共同で形成、すなわち充填する。これにより、内部構造４１の製作を簡易化することができる。なお、図示した変形例では、それぞれのセクション６１～６４は同一の構成であって、向きのみが異なり、互いに当接するように配置される。
【0070】
中間体４０が断面を縮小させる成形を施されて陥凹４３が穿設された後に、本体４４が得られ、その内部マトリクス５も同じく－多部分からなる内部構造４１に対応して－多部分で構成される；しかしながら、マトリクス５の各部分は（特に相互の支持に起因して）本体４４の中で確り固定されているので、他の保持方策は必要なく、図４に示すように引き続き本体４４を取り扱うことができる。具体的には、本発明によるサブエレメントを得るために、図４に示すようにＳｎ含有コアを本体４４へ挿入することができる。
【符号の説明】
【0071】
１ サブエレメント
２ Ｓｎ含有コア
３ コア管
４ Ｓｎ含有粉末／粉末コア
５ 内部マトリクス
６ 外部マトリクス
７ Ｎｂ含有ロッドエレメントの領域
８ Ｎｂ含有ロッドエレメント
９ Ｎｂ含有コアフィラメント
１０ Ｃｕ含有フィラメント被覆
１１ 拡散バリア
１２ 被覆構造
２０ 追加ロッドエレメント
３０ Ｎｂ含有ロッドエレメントであって、そのＮｂ含有コアフィラメントが追加成分を含むもの／複数のＮｂ含有ロッドエレメントの一部
３１ 追加成分を有するコアフィラメント
４０ 中間体
４１ 内部構造
４２ 外部構造
４３ 陥凹／貫通口
４４ 本体
５０ 線材外部構造
５１ 完成導体構造
５２ ボビン
５３ コイル
５４ 炉
５５ Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材
６１－６４ 内部構造のセクション
Ｄ コア管の直径
ＦＡ Ｎｂ含有コアフィラメント間の最小の間隔
ＦＤ Ｎｂ含有コアフィラメントの直径
ＧＡ 最大の間隔
ＷＳ コア管の壁厚
２ Ｓｎ含有コア
３ コア管
４ Ｓｎ含有粉末／粉末コア
５ 内部マトリクス
６ 外部マトリクス
７ Ｎｂ含有ロッドエレメントの領域
８ Ｎｂ含有ロッドエレメント
９ Ｎｂ含有コアフィラメント
１０ Ｃｕ含有フィラメント被覆
１１ 拡散バリア
１２ 被覆構造
２０ 追加ロッドエレメント
３０ Ｎｂ含有ロッドエレメントであって、そのＮｂ含有コアフィラメントが追加成分を含むもの／複数のＮｂ含有ロッドエレメントの一部
３１ 追加成分を有するコアフィラメント
４０ 中間体
４１ 内部構造
４２ 外部構造
４３ 陥凹／貫通口
４４ 本体
５０ 線材外部構造
５１ 完成導体構造
５２ ボビン
５３ コイル
５４ 炉
５５ Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材
６１－６４ 内部構造のセクション
Ｄ コア管の直径
ＦＡ Ｎｂ含有コアフィラメント間の最小の間隔
ＦＤ Ｎｂ含有コアフィラメントの直径
ＧＡ 最大の間隔
ＷＳ コア管の壁厚
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【手続補正書】
【提出日】2022-03-17
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0009】
特許文献１は、ＲＲＰプロセスのためのＮｂ
３
Ｓｎ超伝導線材の半製品を記載しており、Ｎｂ含有のロッドエレメントのために、追加的にＳｎも含有されるＣｕ含有フィラメント被覆が利用される。１つの態様では、内部のＣｕマトリクスの中央に配置されるＳｎ含有の構造体を、内部のＣｕ含有マトリクスの穴に含まれる単体Ｓｎからなる粉末によって形成することが提案されている。
【手続補正3】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項1】
Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材（５５）のためのサブエレメント（１）を製造する方法であって、前記サブエレメント（１）は、
－Ｓｎ含有コア（２）と、
－Ｃｕを含み、前記Ｓｎ含有コア（２）を取り囲む内部マトリクス（５）と、
－前記内部マトリクス（５）を取り囲む、互いに当接するＮｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の領域（７）であって、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれＮｂ含有コアフィラメント（９；３１）およびＣｕ含有フィラメント被覆（１０）を有するように構成される、特に、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）がそれぞれ外側断面で六角形に構成されるものと、
－Ｃｕを含み、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）を取り囲む外部マトリクス（６）と、
を有する方法であって、
前記Ｓｎ含有コア（２）は、次の各ステップ
ａ）コア管（３）にＳｎ含有粉末（４）を充填すること、
ｂ）前記Ｓｎ含有粉末（４）を含む前記コア管（３）に、断面を縮小させる成形を施すこと、ここで前記Ｓｎ含有コア（２）の前記Ｓｎ含有粉末（４）が圧縮されること、
によって別個に製作され、
別個に製作された前記Ｓｎ含有コア（２）が前記サブエレメント（１）の前記内部マトリクス（５）の陥凹（４３）に挿入される
ことを特徴とする方法。
【請求項2】
得られる前記サブエレメント（１）において、前記コア管（３）の壁厚ＷＳと前記コア管（３）の直径Ｄについて次式：ＷＳ≦０．１５＊Ｄ、好ましくはＷＳ≦０．１０＊Ｄ
が成り立つように前記方法が実施されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項3】
前記Ｓｎ含有粉末（４）は少なくとも２つの異なる化学形態でＳｎを含む粉末混合物であり、特に、前記Ｓｎ含有粉末（４）は、次の化学形態：
－単体Ｓｎ、
－ＮｂとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、好ましくはＮｂＳｎ２および／またはＮｂ６Ｓｎ５、
－ＣｕとＳｎの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴｉの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
－ＳｎとＴａの１つまたは複数の異なる組成の金属間化合物相または合金、
のうちの少なくとも２つの化学形態で、Ｓｎを含む
ことを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
【請求項4】
前記Ｓｎ含有粉末（４）はＣｕ含有粉末部分を含む粉末混合物であり、特に、前記Ｃｕ含有粉末部分は単体Ｃｕを含む
ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項5】
前記コア管（３）はＣｕ含有であって、特に、少なくとも２５重量％のＣｕ、好ましくは少なくとも５０重量％のＣｕを含有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項6】
前記コア管（３）はＮｂ含有であって、特に、少なくとも５０重量％のＮｂ、好ましくは少なくとも７５重量％のＮｂを含有することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項7】
－互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）の前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（３０）の少なくとも一部は、Ｎｂに追加してＴｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含むＮｂ含有コアフィラメント（３１）を有するように構成され、且つ／若しくは－互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）に、Ｔｉ、Ｔａ、Ｈｆ、および／またはＺｒを含む追加ロッドエレメント（２０）が混在される
ことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項8】
前記Ｓｎ含有粉末（４）は、Ｔａ含有および／またはＴｉ含有および／またはＨｆ含有および／またはＺｒ含有である粉末部分を含む粉末混合物であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項9】
互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）は、少なくとも１つの合金成分Ｘをさらに含み、前記Ｓｎ含有粉末（４）は、少なくとも１つのパートナー成分Ｐｋをさらに含み、
特に、前記Ｓｎ含有粉末（４）は、前記パートナー成分Ｐｋを含む粉末部分を含む粉末混合物であり、
前記合金成分Ｘおよび前記パートナー成分Ｐｋは、前記Ｓｎ含有コア（２）に由来するＳｎと前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）に由来するＮｂとが反応してＮｂ３Ｓｎになる前記サブエレメント（１）の反応熱処理において、析出物ＸＰｋが形成されるように選択されて配置される
ことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項10】
前記少なくとも１つのパートナー成分Ｐｋは酸素を含むことを特徴とする請求項９に記載の方法。
【請求項11】
前記Ｓｎ含有粉末（４）はＰｋ含有粉末部分を含み、前記Ｐｋ含有粉末部分は合金成分Ｘによって還元することができる金属酸化物を含み、特に、前記金属酸化物の金属はＳｎ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｎｂ、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｃｏ、および／またはＷを含み、且つ／若しくは前記金属酸化物はＳｎＯ２、Ｃｕ２Ｏ、ＣｕＯ、ＺｎＯ、Ａｇ２Ｏ、および／またはＮｂ２Ｏ５を含む
ことを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項12】
前記合金成分ＸはＮｂよりも貴でない金属を含み、特に、このとき、前記合金成分ＸはＺｒ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｈｆ、および／またはＢｅを含む
ことを特徴とする請求項９乃至１１のいずれか１項に記載の方法。
【請求項13】
前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（３０）の少なくとも一部において、前記合金成分Ｘが前記Ｎｂ含有コアフィラメント（９；３１）に含有されていることを特徴とする請求項９乃至１２のいずれか１項に記載の方法。
【請求項14】
前記サブエレメント（１）は、－前記外部マトリクス（６）を取り囲む拡散バリア（１１）であって、特に、前記拡散バリア（１１）がＮｂ、Ｔａおよび／またはＶのうちの少なくとも１つの元素を含むものと、
－Ｃｕを含み、前記拡散バリア（１１）を取り囲む被覆構造（１２）と、
をさらに含み、
特に、前記被覆構造（１２）は六角形の外側断面を有する
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項15】
得られる前記サブエレメント（１）において、前記コア管（３）と前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域の内側との間の、前記内部マトリクス（５）の最大径方向間隔ＧＡと、前記コア管（３）の直径Ｄとについて次式：ＧＡ≦０．３０＊Ｄ、好ましくはＧＡ≦０．２０＊Ｄ、特に好ましくはＧＡ≦０．１０＊Ｄ
が成り立つように前記方法が実施されることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項16】
得られる前記サブエレメント（１）において、前記Ｎｂ含有コアフィラメント（９；３１）間の外側から外側までの最小の間隔ＦＡと、前記Ｎｂ含有コアフィラメント（９；３１）の直径ＦＤとについて次式：ＦＡ≦０．３０＊ＦＤ、好ましくはＦＡ≦０．２０＊ＦＤ、特に好ましくはＦＡ≦０．１５＊ＦＤ、極めて好ましくはＦＡ≦０．１０＊ＦＤ
が成り立つように前記方法が実施されることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項17】
前記陥凹（４３）を有する前記内部マトリクス（５）と、互いに当接する前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の前記領域（７）と、前記外部マトリクス（６）とを含む前記サブエレメント（１）の本体（４４）が別個に製作され、次の各ステップａ’）前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）を、Ｃｕを含む１部分または多部分の内部構造（４１）の周りに配置し、Ｃｕを含む少なくとも１つの外部構造（４２）を、前記Ｎｂ含有ロッドエレメント（８，３０）の周りに配置し、それによって中間体（４０）を得ること、
ｂ’）前記中間体（４０）に、断面を縮小させる成形を施すこと、
ｃ’）断面を縮小された前記内部構造（４１）に陥凹（４３）を穿設し、それによって前記陥凹（４３）を有する前記内部マトリクス（５）を得る、また、全体として前記本体（４４）を得ること、
を有することを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の方法。
【請求項18】
Ｎｂ３Ｓｎ含有超伝導線材（５５）を製造する方法であって、次の各ステップ：－請求項１乃至１７のいずれか１項に記載の方法によって、複数のサブエレメント（１）を製作すること、
－製作された前記サブエレメント（１）に、断面を縮小させる成形を施すこと、
－成形された前記サブエレメント（１）を束ねて完成導体構造（５１）を形成すること、ここで複数の成形された前記サブエレメント（１）は、互いに隣接して配置され、Ｃｕ含有線材外部構造（５０）によって取り囲まれる、
－前記完成導体構造（５１）に、断面を縮小させる成形を施すこと、
－成形された前記完成導体構造（５１）を、特に、コイル（５３）を形成するように巻くことで、所望の幾何学形状にすること、
－形状化された前記完成導体構造（５１）に、前記サブエレメントに由来するＮｂとＳｎが反応してＮｂ３Ｓｎとなる反応熱処理を施すこと、
を含む方法。
【国際調査報告】