高温超伝導セラミックスと金属の液相拡散接合
【研究分野】材料加工・処理
【研究キーワード】
超伝導 / セラミックス / 拡散接合 / インサート材 / 臨界温度(T_C) / 臨界電流密度(J_C) / X線回折 / 示差熱分析 / 臨界温度(Tc) / 臨界電流密度(Jc) / X線回析
【研究成果の概要】
酸化物系超伝導材料の実用化に際しては、材料の成形加工及び接合技術が不可欠であるが、接合技術についてはこれまでほとんど報告されていない。本研究では臨界温度T_Cが90K級のYBa_2Cu_3O_<7-X>系超伝導材料について、まず酸化銀添加の焼結性及び超伝導特性への影響を調べるため、焼結体の臨界温度Tc・臨界電流密度Jcの測定、及び密度変化・組織観察及びX線回折試験等を行った。つぎに超伝導体同士を直接またはインサート材を用いて接合し、せん断強度試験により接合性に及ぼす酸化銀の影響について検討した。さらに、示差熱分析により酸化銀の酸素解離現象を把握し、添加剤の挙動が超伝導特性に及ぼす効果について検討した。なお、インサート材としては、種々の比率の酸化銀と超伝導セラミックス原料の混合粉末を用いた。
以下に、本研究によって得られた主な結果をまとめて記す。
1.YBCO系超伝導体にAg_2Oを添加することによって超伝導体の密度が増加し強度も向上した。また、臨界電流密度Jcも向上した。さらに接合部のせん断強度も向上した。
2.超伝導体に酸化銀を添加しても、本研究の範囲ではX線回折結果には明らかな変化は見られなかった。SEM観察及びEDS分析結果によると、添加した酸化銀は焼結途上で酸素を解離し、銀単体粒子の形で粒界に分布していた。
3.最適組成の超伝導セラミックス原料粉末とAg_2O粉末の混合粉末インサート材としてを用いて接合すると、超伝導特性を損なわずに接合を行うことができる。
4.以上より、酸化銀添加剤は、超伝導体の結晶構造には大きな影響を与えないが、焼結体を緻密にし焼結体自体の強度および接合強度を向上させると共に、臨界電流密度Jcも向上させる効果がある。また、接合の超伝導特性を維持するにはYBCO-Ag_2O混合粉末インサート材の使用は有効であるといえる。
【研究代表者】