# Fileset

[1B-a05_Banno_Nb3Sn-Ti-position.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/29944acc-ece5-41a7-9aa3-d8632d403564/download)

## Creator

[伴野 信哉](https://orcid.org/0000-0002-7141-541X), 浅井 航希, 谷貝 剛

## Rights

[In Copyright](http://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/)

## Other metadata

[Nb3Sn層形成を促進するTi添加場所に関する検討](https://mdr.nims.go.jp/datasets/3876b919-8736-49d6-8dc5-823d4aaf89ef)

## Fulltext

講演概要の書き方（14ポイント）Nb3Sn層形成を促進する Ti添加場所に関する検討 Investigation on Ti-doped locations that promote Nb3Sn layer formation  伴野信哉 (NIMS); 浅井航希 (上智大学, NIMS); 谷貝 剛 （上智大学） BANNO Nobuya, (NIMS); ASAI Koki (Sophia Univ., NIMS); YAGAI Tsuyoshi (Sophia Univ.)  E-mail: banno.nobuya@nims.go.jp   1．はじめに  Ti は Nb3Sn の高磁場特性を向上させる添加元素として広く知られている。内部スズ法 Nb3Sn 線材では、Ti 添加場所として Sn 芯、Nb 芯、Cu マトリクスの３通りが考えられる[1]。前回、Sn 芯および Cu マトリクスへの Ti 添加を主に調査し、Cu に Ti を添加することで、Sn および Ti拡散が促進することを報告した。Ti を Sn 芯に添加した場合に形成される Ti化合物層の抑制が主な要因と考えられる。今回、Nb 芯に Ti を添加する新しい方法を検討し、さらなる Nb3Sn 生成促進を確かめた。Ti を Nb 側に添加することで、Ti 化合物の形成はほぼ抑制され、Nb3Sn 層への Ti拡散が進み、特に高磁場特性の大きな改善効果が見られた。 2．断面設計コンセプト 微量 Tiを直接 Nbに固溶させず、Nb芯の中心に Nb-47Ti芯を配置し Ti の供給源とする。これによって流通する Nbと NbTi 合金を利用することができ、製造コストの増大を抑制できると考えられる。まず外径 15.5mm の Nb ロッド中心にΦ3.5mm の穴をあけ、外径 3.4mm の Nb-47Ti ロッドを挿入し、外径／内径=18/16mm の Cu 管を被せて冷間加工を施す。加工の際、適宜中間焼鈍を行って材料を軟化させる。NbTi 芯は Nb の中心に配置されているので、Nb がバリアの役目となって Cu/Ti の相互拡散が防がれている。この設計で Nb 芯におけるオーバーオールの Ti 組成は1.76at%と見積られる。 上記複合材を冷間加工により 1 mm 高さの六角形状にしたのち、121 本束ね、15/12.4mm Cu パイプに挿入して高さ0.8 mm の六角形状まで伸線し Nb モジュールとする。一方で、高さ 0.8 mm の Sn 単芯線（13/10 mm Cu パイプ／9.5mm Sn ロッドを伸線）を準備する。その後、Nb モジュールを12 本、Sn 単芯線を 7 本、Fig. 1 のような配置で組み込み、Nb バリア用パイプ（6.5/4.5 mm）と Cu パイプ（8/6.6 mm）に挿入してΦ0.6 まで伸線する。Nb バリア内の体積比は Cu:Nb:Sn=46:32:22 である。 作製した線材は 500℃-50 h＋685℃-100 h(もしくは200 h)の熱処理を施し Nb3Sn層を形成させた。試料の Nb3Sn層を観察するとともに臨界電流を測定した。本試料はバリア厚が大きいので、non-Cu Jcの代わりに、バリアの内側面積で Icを割った Matrix Jcを求めた。 3．実験結果と考察 Nb/NbTi モジュールの伸線加工性は、適切な中間焼鈍を施すことで良好に保たれる。Fig. 2 に、100 h 保持後の Nbモジュール部の EDS マップを示す。Sn 芯に Ti を添加していた際に Nb モジュール外周に形成されていた NbSnTiCu化合物の発生は確認されず、Sn が内部まで均一に拡散している様子がわかる。 Fig. 3 に、Ti 添加場所の異なる 3 種類の試料の Matrix Jcを比較した。Nbへ Ti を添加した試料で、高磁界特性が劇的に改善することが確認された。   謝辞 本研究は JSPS科研費 JP23K04453の助成を受けたものです。 参考文献 [1] T. Morita, T. Yagai, N. Banno, JALCOM 848 (2020) 155465,  https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155465    Fig.1. Cross-sectional design for distributed-Sn type Nb3Sn precursor wires.  Fig. 2. EDS maps of Nb module after 685 ºC for 100 h.  Fig.3. Comparison of Matrix Jc. 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 200500100015002000 Ti dope to Sn Ti dope to Cu Ti dope to Nbshort: 1V/cm Matrix Jc (A/mm2)Magnetic field (T)4.2 K685 oC x 100 hhttps://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155465