2021 Fiscal Year Final Research Report

Characterization of microscopic multiple strain in iron based alloys with large elastic anisotropy

Research Project

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Project/Area Number	17H03422
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Research Field	Material processing/Microstructural control engineering
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Suzuki Shigeru 東北大学, マイクロシステム融合研究開発センター, 教授 (40143028)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	今福宗行東京都市大学, 理工学部, 教授 (00183012) 佐藤成男茨城大学, 理工学研究科(工学野), 教授 (40509056) 小貫祐介茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 産学官連携助教 (50746998) 川又透東北大学, 金属材料研究所, 助教 (90638355) 熊谷正芳東京都市大学, 理工学部, 准教授 (20582498)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	磁気弾性効果 / 弾性異方性 / 機能性鉄合金
Outline of Final Research Achievements	In order to clarify the factors that cause magneto-elastic effects and other phenomena in ferromagnetic iron-based alloys, magnetostriction, reverse magnetostriction, elasticity, etc. were investigated using Fe-Ga alloy single crystals. Focusing on the anisotropy of magnetostriction and reverse magnetostriction due to the application of external magnetic field and stress, the relationship between the microscopic processes of magnetostriction and reverse magnetostriction and the magnetization process was investigated by magnetic domain observation and other methods. The characteristic magnetic domain wall motion induced by an external field on alloy single-crystals is related to the vibrational energy harvesting characteristics. The domain wall motion due to the external field corresponded to the magnetic flux change by the alloy, and was related not only to magnetostriction and inverse magnetostriction but also to electromagnetic induction.
Free Research Field	材料工学
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	磁歪合金や軟磁性合金は振動発電に用いる材料として注目されているが、その発電機構については不明な点が多かった。本研究では、その発電機構の基礎となる外部の磁場や応力による磁区構造の変化、それらと磁歪や逆磁歪との対応などに関して検討し、振動発電分野等に必要な基礎的知見を得た。例えば異なる種類の磁壁の外場による応答性の特徴を解明し、磁壁運動は磁束変化、磁歪や逆磁歪の発生に対応することを示した。これらの成果は特定方位の大型Fe-Ga合金単結晶を振動発電に用いる上での重要な情報であり、磁場と合金との相対運動による電磁誘導の発電への寄与も明らかにできたので、環境発電技術等への貢献度は大きい。