NB6962 ニオブ錫合金棒

ニオブ錫合金棒の説明

ニオブ錫合金棒は、高性能Nb₃Sn超電導線材を製造するための延性前駆体として機能し、A15結晶構造の卓越した特性を活用しながら、固有の脆さを回避します。この金属間化合物は、NbTi合金を大幅に上回る18Kの臨界温度を達成し、4.2Kの動作温度で12テスラの磁場下で2,000A/mm²を超える臨界電流密度を維持します。この性能は、Nb-25at%Sn付近での精密な化学量論的制御が要求されるものの、粒界における強力な磁束ピン止めに起因する。

反応したNb₃Sn相は、 超伝導コアとブロンズ拡散マトリックス間の熱膨張の不一致（Δα ≈ 6×10-⁶/K）によって悪化し、0.2%以下の破壊ひずみで極端な脆弱性を示す。 その結果、超電導相を形成する650-700℃の最終熱処理を行う前に、ロッド前駆体の形状により本質的な伸線とコイル巻きが可能となりました。

電磁気的特性には、絶対零度で30Tに近づく上限臨界磁場が含まれるが、性能はひずみに非常に敏感で、0.3%の引張ひずみで臨界電流が50%低下するため、磁石工学では圧縮予ひずみ設計が必要となる。チタンまたはガリウムのドーピング（3-7at%）により、ピン止め強度と耐放射線性が向上する。反応拡散中、ブロンズマトリックスからのSn輸送により、2-5μmのNb₃Sn結晶粒が生成され、Cu-Sn組成勾配が層成長速度を支配する。

これらの特性は総体として、ITER核融合トロイダル磁場コイル（13.5T）、CERNの高輝度LHCアップグレード（11Tダイポール）、23.5T NMR分光器などの最先端アプリケーションを可能にし、さらなるJc向上のための人工ピンニングセンターをターゲットとした研究が進行中である。

ニオブ錫合金棒の用途

1.核融合炉

ITERトロイダル磁場コイル（フランス）：プラズマ閉じ込め用に13.5テスラを発生する18個のNb₃Snコイル（蓄積エネルギー：41GJ）。

スパーク（MIT/CFS）：8.2TのNb₃Sn磁石を用いたコンパクトトカマクで、ネットエナジーゲインの実証（2025年以上）。

2.粒子加速器

LHC High-Luminosity Upgrade (CERN)：NbTiマグネットに代わる11T Nb₃Snダイポールにより、衝突率を10倍に高める（運転：2029年）。

FCC-hh (Future Circular Collider)：衝突エネルギー100TeVを目標とする16T電磁石の提案。

3.高磁場NMR分光器

1.2 GHz NMR (23.5T)：原子分解能でのタンパク質構造解析を可能にするNb₃Sn/NbTiハイブリッドマグネット（Bruker Ascend® Aeonなど）。

4.小型核融合装置

ARC Reactor (MIT)：9.2Tの磁場を達成し、迅速なメンテナンスが可能なオールNb₃Sn脱着式マグネット。

5.メディカルイメージング

次世代MRI：Nb₃Snコイルを搭載したプロトタイプの7T全身スキャナーにより、神経画像の解像度が向上する。

6.エネルギー貯蔵

SMES（超電導磁気エネルギー貯蔵）：系統安定化のための100 MJ Nb₃Snシステム（Swiss-SMESプロジェクトなど）。

ニオブ錫合金棒の包装

当社の製品は、材料の寸法に基づいて様々なサイズのカスタマイズされたカートンに梱包されています。小さな商品はPP箱にしっかりと梱包され、大きな商品は特注の木箱に入れられます。私たちは、輸送中に最適な保護を提供するために、包装のカスタマイズと適切な緩衝材の使用を厳密に遵守することを保証します。

梱包カートン、木箱、またはカスタマイズ。

参考のため、梱包の詳細をご確認ください。

製造工程

1.試験方法

(1)化学成分分析 - GDMSまたはXRFなどの技術を用いて検証し、純度要件に適合していることを確認する。

(2)機械的特性試験 - 引張強さ、降伏強さ、伸び試験を行い、材料の性能を評価する。

(3)寸法検査 - 厚さ、幅、長さを測定し、指定された公差に準拠していることを確認する。

(4)表面品質検査 - 目視および超音波検査により、傷、亀裂、介在物などの欠陥の有無を確認する。

(5)硬度試験 - 均一性と機械的信頼性を確認するため、材料の硬度を測定する。

詳細については、SAM 試験手順をご参照ください 。

ニオブ錫合金棒に関するFAQ

Q1.なぜNbTiではなくNb₃Snを選ぶのですか？

A15結晶構造は、より高い臨界パラメータを可能にします：Tc=18K（NbTiの9Kに対して）、Bc2(4.2K)>25T（8Tの限界に対して）。

Q2.製造上の主な課題は？

反応したNb₃Sn相は固有の脆さ（破壊ひずみ<0.2%）を示すため、ブロンズプロセス/内部錫法による延性Nb-Sn前駆体、次いで650-700℃拡散アニールが必要。

Q3.Nb₃Snが不可欠なのはどこですか？

1.核融合（ITERの13.5Tトロイダルコイル）

2.超高磁場加速器（LHCアップグレードの11Tダイポール）

3.1GHz以上のNMR分光器（23.5Tのハイブリッド磁石

関連情報

1.一般的な調製法

Nb₃Sn導体は、ブロンズ法（Sn-CuマトリックスにNbロ ッド）または内部錫法（NbチューブにSnコア）を用いた延性前駆体の作 製に依存しており、反応前の巻線が可能である。超伝導相は、650～700℃で50～200時間の固体拡散アニールによって形成され、SnがNbに浸透して脆いA15結晶を生成する。Nbとブロンズの間の熱膨張の不一致（Δα≈6×10-⁶ K-¹）が残留ひずみの原因となり、固有のもろさ（破壊ひずみ<0.2%）により特殊な取り扱いが必要となります。反応後の機械加工には、急冷保護用の銅被覆/安定剤が必要であり、磁石作動中の引張応力を相殺するための予備圧縮巻線(-0.6%ひずみ)が必要です。性能の最適化には、上部臨界磁場（Bc2>25T）と粒界ピン止め制御を強化するためのTi/Gaドーピング（3-7 at%）を含み、15TでJc>3,000 A/mm²を達成する。工業的スケーリングは、核融合アプリケーションのための反応の均一性（Snリークの回避）と放射線耐性設計の課題に直面し、前駆体の添加製造とREBCOとのハイブリッド・アーキテクチャに向けた研究を推進している。