磁歪のメゾスコピックモデリング

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14655048
• Research Institution: Osaka City University
• Principal Investigator: 元木 信弥 大阪市立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40221626)
• Keywords: 磁気弾性効果 / 磁歪 / 磁区構造 / 磁歪アクチュエータ / 知的材料 / ΔE効果

Research Abstract

昨年度行った、単結晶の試験片に対する応力-ひずみ曲線の測定から、これまでの筆者の新しい考え方を用いた磁歪の記述手法に一部問題があることがわかったが、今年度はそれを解決すべく研究を行った。これまでの理論的予想とは逆に、[111]方向に負荷した場合に応力-ひずみ曲線の非線形性はもっとも大きくなるという結果を得ていたが、これは、初期磁区構造の不正によるものが原因であることが明らかにった。すなわち試料の作製過程での表面ひずみなどが磁区構造を変化させ、誤った結果を導くことがわかった。従って、理論の根本的な修正は必要ないことが明らかになり、本年度は、筆者の磁区体積を内部変数とする磁歪のモデリング手法が正しいものであることを、適切な試料を作製して確認した。すなわち、Fe/30%Crの単結晶試料を[100],[110],[111]方向にそれぞれ切り出し、それぞれの方向に単軸引張応力を負荷して応力-ひずみ曲線を測定した。その結果、[100]試料について非線形性が最も大きく現れた。これは筆者の理論の予測する結果である。ただし、[111]試料については、磁区の消長が比較的不安定なバランスの上に成り立っているため、実験が非常に困難であり、良好な結果が現れにくい傾向があった。理論的には磁区体積を内部変数として、内部変数の熱・力学理論を適用した磁歪の記述手法が適切なものであることが証明されたといえる。さらに、単結晶の応答から多結晶の応答を予測する単純な平均化手法を用いて、多結晶の応力-ひずみ曲線を予測した結果、理論と実験との間に良好な一致が見られ、この面からも成果があった。
ただし、表面の加工ひずみを完全に除去することが困難であったため、昨年度から計画していた、応力負荷による表面の磁区構造変化を直接観察することはできなかった。

Research Products

• [Publications] 元木信弥, 花井孝広: "磁区構造変化を考慮した強磁性材料の応力-ひずみ構成関係の理論"第3回産業技術総合研究所材料評価セミナー. 20-25 (2002)
• [Publications] 元木信弥, 花井孝広: "Fe-30%Cr単結晶材料の応力-ひずみ関係の非線形性"第4回産業技術総合研究所材料評価セミナー. 12-15 (2003)