2015 Fiscal Year Research-status Report
Coの添加による高磁束密度低鉄損FeCoSiBPCu軟磁性材料の創製
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15K18199
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
張 岩 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (80645135)
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2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アモルファス / ナノ結晶 / 軟磁気特性 / 微細化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成27年度は、主にFe-Co-Si-B-P-Cu合金系において、合金作製および探査、熱的安定性の調査および合金組織の解明を行った。Fe-Co-Si-B-P-Cu六元合金系に、同時に元素組成の変更による材料の磁気特性の反映が複雑である。アモルファス形成能が低い本研究の合金系においては、現在の液体急冷作製技術の急冷速度制限により、鉄とコバルト元素総濃度をさらに向上させることは難しいと考えられる。限界値より鉄とコバルトの総濃度が高い場合は、薄帯の急冷成形性が悪化する。コバルト濃度が高い合金において、ホウ素（B）の含有量が低減となり、アモルファスマトリックスに大きな結晶粒子が析出することが確認され、アモルファス形成能力が低減したと考えられる。
過去のデータおよび相関文献を調べてまとめたあと、鉄とコバルト元素総濃度を～83.3-86.3 at.%、コバルトを3-5 at.%、珪素を0.5-1.5 at.%、ホウ素を7-10.5 at.%の濃度範囲に調整した。作製条件において、加熱温度、噴射圧力、スリット寸法およびそれと銅ロール面の距離などを調査した。
Fe81.3CoxSi0.5B13.5-xP4Cu0.7合金系（x=3, 3.5, 4, 4.5, and 5 at.%）において、単ロール液体急冷法により大気中でヘテロアモルファス構造を有する薄帯状合金の作製に成功した。得られた薄帯試料は、X線回折法（XRD）および透過型電子顕微鏡（TEM）による構造解析を行い、アモルファス構造の形成と合金組成との関係を明らかにした。さらに、示差走査熱量測定（DSC）装置を用い、合金組成調整による熱的安定性の変化を測定し、高鉄および高鉄コバルト濃度アモルファス合金の作製における最適合金組成が確定できた。探索されたアモルファス合金作製可能の鉄とコバルト元素総濃度の限界値は86.3at.%である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
飽和磁束密度に大きな貢献を有する大量のα-Fe・α-(FeCo)結晶粒子の析出は重要であるため、鉄とコバルト元素総濃度はできるだけ向上にしたいと考えられる。一方、Herzerらのランダム磁気異方性モデルにより、軟磁気特性はナノ結晶粒子の粒径と緊密な関係を持っている。軟磁気特性を求めるため、マイクロ構造において、大量のα-Fe・α-(FeCo)結晶粒子の粒度均一化と結晶粒子の微細化（ナノサイズ）に着目をしなければならない。アモルファス構造からの結晶化方法はα-Fe・α-(FeCo)結晶相を得るための重要な手段である。すなわち、高鉄-コバルト濃度Fe-Co-Si-B-P-Cu合金系においての優れたアモルファス材料の作製の成功はその後の結晶化処理の決定的な鍵となると考えられる。合金成分と作製条件の何回で調整を繰り返し、大きな結晶粒子が存在しないヘテロアモルファスは薄帯状合金試料の作製に成功した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究計画のとおりに、平成28年度は平成27年度で得られた最適合金に対して、磁気特性を詳しく解明する。Fe-Co-Si-B-P-Cu アモルファス合金を熱処理させた後、ナノ結晶合金は高飽和磁束密度を示す同時に、優れた軟磁気特性を保持する。
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| Causes of Carryover |
今年度（平成27年度）、ナノ結晶化するため必要なアモルファス構造を有する合金組成を早い段階で開発したことにより、原材料の購入を抑えることができた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
来年度（平成28年度）は、実験の再現性を確認するため、合金作製の量を増やす計画である。
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