Heterogeneous Nucleation Theory Applied for Creation of SmFe12 Bulk Magnetic Materials

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04688
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Watanabe Yoshimi 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50231014)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 田村 卓也 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 上級主任研究員 (30446588) ; 佐藤 尚 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50402649)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁性材料 / Sm(Fe,Co)12合金 / 急速冷却 / ヘテロ凝固核 / 液体急冷法 / 積層造形法

Outline of Final Research Achievements

It is known that a metastable SmFe12 phase with ThMn12 crystal structure has superior magnetic properties to the traditional Nd2Fe14B phase. However, synthesis of the bulk metastable SmFe12 is not succeeded. In this study, Fe-7.7mol%Sm alloy, has composition of the SmFe12 phase, was fabricated by the melt-spinning processing, and the effects of role speed on the amorphization of Fe-7.7mol%Sm alloy were studied. It was found that the cooling rate of from 5×10^ to 7×10^6 ℃/s and 1×10＾7 ℃/s were required to suppress the crystallization of the alpha-Fe phase and SmFe9 phase, respectively.

Free Research Field

金属材料学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ハイブリッド車や電気自動車の普及にともない，強力な磁石の開発が求められている．これらの駆動モータに使用されている磁石において，磁石がため込めるエネルギー量が１％増加するだけでモータの出力も約１％向上する．現在使用されている一番強力な磁石はネオジム磁石である．この磁石の性能はほぼ理論値に達しており，耐熱性が低いという欠点がある．これに対し，研究対象としたSm(Fe,Co)12合金のエネルギー量が高いと予測されているが，安定な物質でないため，製造が困難である．そこで，本研究遂行により, ネオジム磁石よりも強力な磁石の製造方法を提供するとともに，機能性材料におけるヘテロ凝固理論を確立する．