2018 Fiscal Year Research-status Report
Improvement of magnetic properties of soft magnetic metallic glasses by nanophase separation and development of soft magnetic materials with high saturation magnetization
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17K06775
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| Research Institution | Akita Prefectural University |
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Principal Investigator |
尾藤 輝夫 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (40315643)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | アモルファス合金 / 軟磁性材料 / ガラス形成能 / 飽和磁化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、(Fe, Co)-B-Si-(Nb, RE) (RE: 希土類元素)合金の結晶化過程について調査を行った。昨年度の研究で、合金のガラス形成能向上の効果はY = Dy > Nd > Smの順に大きくなることが明らかとなっていた。今年度の研究で、ガラス形成能が小さいRE = Sm, Ndにおいては結晶後にα-FeとFe3Bの混相となるのに対し、ガラス形成能が大きなRE = Y, Dyにおいてはα-FeとFe23B6の混相であることが分かった。Fe23B6は大きなガラス形成能を有するFe基金属ガラスの結晶化の際に良く見られる準安定相である。Fe-RE系の平衡状態図において、Fe-Y, Fe-Dy系ではFe23RE6相が平衡相として存在するが、Fe-Nd, Fe-Sm系では存在しない。Fe23B6相とFe23RE6相は、化学量論組成だけでなく、属する空間群とPearson記号も同一であり、格子定数が1 nmを超えるほど大きいことなども共通している。また、Fe23RE6相が安定相として存在するTbについても検討を行い、Y, Dyと同様にガラス形成能が向上することを確認した。これらの結果から、Fe23B6相と類似した構造を持つFe23RE6相を形成するRE元素の方が、(Fe, Co)-B-Si-Nb合金のガラス形成能向上には効果的であると考えられる。
一方、(Fe, Co)-B-C(-Si)合金へのY, Smの添加効果について検討を行った結果、ガラス形成能向上の効果は認められるものの、その効果は比較的小さいことが分った。
また、高いFe濃度を有するFe-B-C合金に、Feと相分離する傾向を有するCuを少量添加し、アモルファス単相化を試みた。その結果、Cuの添加によりアモルファス形成領域を高Fe濃度側に拡張することができ、高飽和磁化を有する合金が開発可能であるとが確認できた。
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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
希土類元素の性質とガラス形成能の関係が明らかになった。また、少量のCuの添加によるガラス形成能向上効果が確認できた。これらの結果は、高いガラス形成能と高い飽和磁化を両立した下新しい材料の開発に関して、非常に有益である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今年度は、当初の計画通り、超高飽和磁化を示す合金への展開を試みる。昨年度は、飽和磁化は高いもののガラス形成能が低く、実用化が断念されていたFe-B-C合金のガラス形成能を向上させる手法の予備的な検討として、Y, Sm, Cuの添加について検討を行った。その結果、前記の通り、少量のCuの添加によりガラス形成能が向上できることが分った。今年度は昨年度までの研究成果を受け、Fe-B-C(-Si)合金へのCuの添加効果について詳細に調査を行い、高い飽和磁化と高いガラス形成能、更には低コストを兼ね備えた材料の開発を試みる。
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| Causes of Carryover |
初年度に導入を予定していたミクロ分析天秤の購入を取りやめ、昨年度はその分の費用を追加の原材料費と消耗品費(①検討する希土類元素の種類を増やす、②(Fe, Co)-B-C(-Si)系合金へのY, Smの添加の検討、③Fe-B-C系合金へのCuの添加の検討を新たに行うため)に充てた。しかし、②(Fe, Co)-B-C(-Si)系合金へのY, Smの添加については、予備的な検討の結果、十分な効果が得られない可能性が高いと判断して本格的な検討を見送ったため、予算の未使用分が生じた。未使用分は、昨年度から前倒しで開始した③Fe-B-C系合金へのCuの添加の検討をより広範囲の合金組成について行うための原材料費に充てる。また、アーク溶解でFe-B-C系合金の母合金を作製の際は高価なタングステン電極の消耗が激しいため、これらの消耗品を購入する費用にも充てる。
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