1994 Fiscal Year Annual Research Report
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04555166
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| Research Institution | Institute for Materials Research |
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Principal Investigator |
増本 健 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (20005854)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上埜 修司 ユニチカ株式会社, 中央研究所, 研究員
渋谷 清 川崎製鉄株式会社, 鉄鋼研究所, 主任研究員
西山 信行 帝国ピストンリング株式会社, 新製品開発部, 研究員
牧野 彰宏 アルプス電気株式会社, 中央研究所, 研究開発主任
菊地 迪夫 東北大学, 金属材料研究所, 助手 (30204837)
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| Keywords | 軟磁性材料 / アモルファス合金 / ナノbcc合金 / ナノ結晶化 / 高磁束密度 / 透磁率 / 磁歪 |
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| Research Abstract |
1.6T以上の高飽和磁束密度をもつ鉄基軟磁性材料を開発するための基礎研究を行った結果、Fe-Co-Zr-Mb-B系のアモルファス相を873Kで3.6ksの焼なましを行いナノbcc相を主相とする部分結晶化組織において、1.6T以上の高飽和磁束密度、10^5に達する極めて高い透磁率(1KHz)、ほぼ零の磁歪特性が同時に得られることを見出した。最終的に得られた最適組成は、Fe-2at%Co-2%Zr-5%Nb-5%Bであり、この組成合金を用いることにより単ロール急速凝固法により、幅12mm、厚さ20um、長さ100m以上の広幅、長尺のアモルファス薄帯を作製できる。また、アモルファス薄帯は良好な曲げ延性を有しているために、直径10mmのリング状に打抜き加工を容易に行うことができる。このリング状アモルファス合金を873Kで3.6ks焼なましを行うことにより、直径約10〜20nmで球状のナノbcc粒が約5nm周幅の残留アモルファス相で囲まれたナノ複相組織が得られる。ナノビーム組成分析を行った結果、bcc粒にはCoが温化され、一方残部のアモルファス相中にZr,Nb,Bが富化しており、結晶化のこの組成分配化がナノ結晶組織が形成され、優れた軟磁性の発現に不可欠であることを明らかにしている。特に、ナノbcc粒の直径と粒子間隔が磁壁幅である約50nmより小さく、強磁性発現の交換相互作用が有効に働いていることが、本ナノ結晶材料において重要であることを指摘している。このようにして開発したナノ結晶薄帯を高分子樹脂で積層化し、実用を想定した積層材で鉄損および透磁率の周波数依存性を50Hzから10MHz域まで測定した結果、本ナノ結晶合金の高い飽和磁束密度と零磁歪のために、商用のFe-3mass%Si銅やFe-Si-B系アモルファス合金薄帯よりもはるかに優れた値を示すことを見出し、束ナノ結晶合金が新しいタイプの高磁束密度軟磁性材料として実用化できる見通しが得られた。
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[Publications] M.Nakamura: "High-Relolution Electron Microscopy Study of Microstructural Changes in Maganetic Fe-Nb-B Films in the Course of Annealing" Materials Science and Engineering. A179,A180. 487-490 (1994)
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[Publications] A.Makino: "Magnetic Core Properties and Their Thermal Stability in a bcc Fe-Zr-B-Cu Alloy with Nanoscale Grain Size" Electrical Engineering in Japan. 113. 559-566 (1994)
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[Publications] A.Makino: "Magnetic Properties and Microstructure of Nanocrystalline bcc Fe-M-B(M=Zr,Hf,Nb) Alloys" Journal of Mgnetism and Magnetic Materials. 133. 329-333 (1994)
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[Publications] Y.Kawamura: "Nanocrystalline Fe86 Zr7B6Cul Soft-Magnetic Cores Produced by Hot-Pressing Amorphous Powder" PM'94 Magnetic Materials. 1695-1698 (1994)
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[Publications] Y.Kawamura: "Fabrication of Nanocrystalline Fe86Zr7B6Cul Soft-Magnetic Compacts with High Saturation Magnetization" Journao of Applied Physics. 76. 5545-5551 (1994)
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[Publications] J.Saida: "The Formation of Nanostructured Materials by Consolidating Ultrafine Amorphous Alloy Particles Prepared by Chemical Reduction" Materials Science and Engineering. A179,A180. 632-636 (1994)
