強度の圧縮加工による層状材料の形成と巨大磁気抵抗効果

1997 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 08650841
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 大槻 徴 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教授 (10026148)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 石原 慶一 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教授 (30184550) ; 新宮 秀夫 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (20026024)
• Keywords: 多層構造材料 / 人工格子 / ナノスケール / Fe / Ag / Fe / Cu

Research Abstract

ナノスケールを有するFe/AgあるいはFe/Cu系積層構造バルク材を、それと相似な関係にあるマクロ材料から機械加工(圧縮・圧延)により作成した。従来、気相成長法でのみ作成可能であったナノスケール多層構造材料を大量に生産する技術を開発することが出来た。得られた材料は、大きな巨大磁気抵抗効果(GMR)や高い強度など優れた性質を示し機能材料のみならず、バルクの利点を生かした高強度材料としての応用も考えられる。
具体的には、厚さ50μmのFe箔と30μmのAgまたはCu箔を交互に100枚重ね合わせ、873Kで熱間圧縮した後、573Kで熱間圧延をした試料を適当な大きさに切断したのち重ね合せ、再び同じ条件で圧縮・圧延を施し、以下、所定の超微細組織が得られるまでこの操作を繰り返した。
従来、GMR効果は蒸着薄膜でのみ確認されていたため、試料面に平行に電流を流した結果(CIP-MR)が主に報告されているが、本研究ではバルク材料である点を利用してこれに加えて試料面に垂直方向にも電流を流して測定(CPP-MR)する事にも成功した。CPP-MRは従来測られているCIP-MRの約5倍の大きな磁気抵抗効果を示すことが見い出された。多層構造体は5-10nmの厚さのAgとFeよりなる完全なエピタキシャル関係を示した。試料全体の積層数は数万枚にも及ぶ。本研究ではバルク材が得られるため引張試験を容易に行うことが出来るようになった。Fe-Cu系では、160kgf/mm_2の引張強度と0.75%の伸びを示した。

Research Products

• [Publications] A.Otsuki et al.: "Stored energy and electromotive-force of mechanically milled copper" Meterials Science Forum. 235-238. 949-952 (1996)
• [Publications] P.H,Shingu et al.: "Nano-Scale metal multilayes produced by repeated press-rolling" Meterials Science Forum. 235-238. 35-41 (1996)
• [Publications] K.Yasuna et al.: "Study of magnetoresistance in nano-structured Co-Ag alloys produced by mechanical alloying" Materials Science Forum. 235-238. 825-828 (1996)
• [Publications] K.Yasuna et al.: "Bulk metallic multilayers produced by repeated press-rolling and their perpendicular magnetoresistance" J.Appl.Phys.82. 2435-2438 (1997)
• [Publications] 石原慶一.他: "メカニカルアロイングの原理と応用" 機械の研究. 49・10. 1027-1031 (1997)
• [Publications] 石原慶一.他: "カオス材料<くり返し圧延による多層膜材料の作成>" 配管材料. ・9. 29-31 (1997)