# Fileset

[3A-a03_Banno_Nb3Sn-Ti-position.pdf](https://mdr.nims.go.jp/filesets/f57c11a9-f8fd-485f-b840-fac22e2aa2af/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層形成および超電導特性に与えるTi添加場所の影響](https://mdr.nims.go.jp/datasets/e983ba7f-06b7-450c-8f27-8e68aebaa8b9)

## Fulltext

講演概要の書き方（14ポイント）Nb3Sn層形成および超電導特性に与える Ti添加場所の影響 Impact of Ti-doping position on Nb3Sn layer formation and its superconducting property  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  核融合炉や粒子加速器マグネットにおいて、Nb3Sn 線材はキーコンポーネントであり、性能向上が切望されている。Nb3Snの高磁場特性を向上させる添加元素として Tiは極めて有効でこれまでも多くの研究がなされてきた。しかし Ti は Nb3Sn 層形成過程に非常に大きな影響を与える元素であり、その添加場所によって層形成が劇的に変わる。最近の研究では、Sn 芯に Ti 添加した場合、Nb3Sn 形成層と Cu-Sn層との界面で Tiを多く含む化合物層が形成され、Nb3Sn 層成長の抑制因子となることが明らかとなっている。本研究ではその抑制につながる、Ti 添加場所を検討するため、ラボラトリースケールの内部スズ法 Nb3Sn多芯線材を作製して、Nb3Sn 層形成および超電導特性に与える影響を調べた。 2．断面設計コンセプト 線材は基本的には分散スズの設計とする。線材作製手順を以下に概説する。まず 1 mm 高さの六角形状 Cu 被覆Nb単芯線（18/16mm Cuパイプ／15.5mm Nbロッドを伸線）を作製、121 本束ねたのち、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 バリア内の組成比は Cu:Nb:Sn=52:35:13(at%)である。 Ti 添加の場所として、2 通りを検討した（Fig. 1：Sn 芯添加、および Cu 母材添加）。ただし Cu 母材添加のポイントは、Ti 添加を Nb フィラメント周囲の Cu 母材に限ったことである（つまり Nb モジュールの外皮には Ti を添加しない）。単一拡散対を用いた過去の研究では、Nb の Cu外皮に Ti 添加すると、Nb モジュール周囲に Ti を含む化合物層が形成されることが確かめられている[1]。そこで今回は外皮の Ti 添加を無くすことで、多芯線において Ti化合物が抑制させるかを調べた。 作製した線材は 4 h で 685℃まで昇温その後保持してNb3Sn 層を形成させた。熱処理過程で適宜、サンプルを取り出して水冷し、SEMにより Nb3Sn層形成過程を観察した。 3．実験結果と考察 伸線加工性については、Ti を Sn 芯に添加した場合に断面が崩れていったのに対して Cu母材に添加した方は良好であった。Nb と Cu との硬さのバランスが取れたことが要因と考えられる。Fig. 2 に、両試料において、予備加熱なしで 650℃まで昇温しそのまま 50h保持した後の EDSマップを示す。Ti の母材添加で、明らかに良好な Sn 拡散が見られた。一方 Ti の Sn 芯添加では Ti コントラストが Nbモジュール外側で薄っすら強い様子が見られており、Tiの偏析があったことがうかがえる。  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.  (a)  (b)   Fig.2. EDS maps of Nb module in case of (a) Ti-addition in Sn and (b) Ti addition in Cu matrix after 685 ºC for 50 h. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2020.155465