2019 Fiscal Year Annual Research Report
Production of anisotropic nanocomposite magnets with enhanced area fraction of good interphase boundaries
| Project/Area Number |
18K14034
|
|---|
| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
|---|
Principal Investigator |
細川 明秀 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (10748461)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 永久磁石 / 交換結合 / 強加工 / 圧縮加工 / 高圧ねじり加工 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ナノコンポジット磁石はハード磁性相 (例えば Nd2Fe14B相) とソフト磁性相 (例えば α-Fe相) を数十 nm 程度の間隔で複合化させた磁石材料で、界面で交換結合が働く事で各々の相が持つ高保磁力と高飽和磁化を合わせ持った次世代磁石材料候補になると期待されているが、いまだに実現には至っていない。最近の報告によれば、ハード相／ソフト相界面の交換結合定数は界面方位関係に依存し、ある特定の方位関係 (= (001)Nd-Fe-B//(001)α-Fe) を有する界面だけが正の交換結合を示し (= 「良い界面」になる)、それ以外の界面は負の交換結合定数を示す (= 「悪い界面」になる) という第一原理計算の予測に基づき、「良い界面」だけを選択的に配置した多層構造薄膜で非常に優れた磁気特性が得られる事が示された。本研究では、粉末冶金法と塑性加工を活用した材料組織制御法でハード磁性相の配向化とソフト磁性相の扁平化を同時に達成し、「良い界面」の面積率を最大化したバルク異方性NC磁石実現の可能性を探った。
まず、液体急冷で作製したFeリッチNd-Fe-B合金ナノ結晶体に高圧ねじり加工による組織制御を試したところ、ソフト磁性相のアスペクト比が7を超える扁平なソフト磁性α-Fe粒子を得る事ができたが、マトリクスのハード磁性相を変形集合組織機構で配向化する事はできなかった。一方で、FeリッチNd-Fe-B合金に低融点なNd-Cu共晶合金を添加する事で、従来のNd-Fe-B磁石でよく見られる圧縮応力軸にC軸が向いたNd2Fe14B結晶粒が優先的に成長する機構によりハード相を配向化し、圧縮加工によってソフト磁性相の扁平化も同時に達成する事ができた。しかし非磁性Nd-Cu合金の添加により磁化が減少し、期待したほど高特性にならなかった。多結晶を原料とした手法では組織制御は困難である事がわかった。
|
