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2011 Fiscal Year Annual Research Report

省レアメタルを可能とするHRE理想界面を持ったナノマグネットモデル薄膜の創成

Research Project

Project/Area Number 22560688
Research InstitutionYamagata University

Principal Investigator

小池 邦博  山形大学, 大学院・理工学研究科, 准教授 (40241723)

KeywordsNd-Fe-B / 界面 / 粒界相 / 重希土類(HRE) / Dy / レアメタル / 保磁力 / 永久磁石
Research Abstract

高性能モーター用希土類永久磁石では,DyやTbなどの重希土類元素(HRE)を大量に消費するため,資源枯渇問題へと繋がる恐れが高い. よって,HREを極力使用せずに高い耐熱性を持つ高保磁力希土類焼結磁石の開発が急務である.本申請課題では高保磁力化の指導指針を獲得するために, HRE粒界拡散型Nd-Fe-B焼結磁石の粒界・界面と粒子サイズに着目し,薄膜プロセスを用いて単磁区サイズ以下の主相粒子とHREを含む粒界相との理想界面を持ったナノマグネットモデル膜を創成して保磁力メカニズムの解明を目指す. このために以下のモデル試料を作製し, その界面状態と保磁力の関係を系統的に調べた. 超高真空(UHV)スパッタ装置を用い, 高品位Nd_2Fe_<14>B粒子を作製するためにサファイア(c面)単結晶基板を導入した. この結果,Al_2O_3(0001)[2-1-10]//Mo(111)[1-10]のエピタキシャル方位関係を持つことが示されたが, Mo層とNd_2Fe_<14>B層の間にはエピ関係が示されなかった. しかし,高いc軸配向状態であることが明らかとなり, これに対応するように角形性の高い減磁曲線を持つ試料作製が可能であった. この試料へDy被覆し,様々な温度でポストアニールすることでDy/Nd_2Fe_<14>B界面状態を変化させた. その結果,室温でDy被覆した試料では保磁力の値は, 被覆前と変わらなかったが, アニール温度に依存して保磁力が増大し ,350℃でのアニールでわずかな保磁力増大現象を確認した. しかしながら, その保磁力増加量は,期待される値よりも低いものであった. さらに高温でのアニールによって保磁力が減少し, この際,DyFe相が析出することが明らかとなった. この結果から,今回,Dy被覆とポストアニールの組み合わせで作製した試料のモデル界面では, 高い保磁力を得ることが困難であることが明確となった. 一方,Nd被覆した試料については高い保磁力が得られていることから, Dy粒界拡散磁石の高い保磁力の原因としてNdの含まれている粒界相の形成が不可欠であることが示唆された.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

H22年度の研究期間中において東北大震災が発生したため,研究計画が遅れた. しかしながら, H23年度実施期間中には, 当初計画していた手法よりも, 簡便な方法で界面状態を変化させる方法と条件を取り入れたことで, 遅れを取り戻すことが出来た.

Strategy for Future Research Activity

界面状態を変化させる簡便法を用いて磁気特性との関係を明らかにすると共に, これに合わせてH24年度研究計画にそって界面状態の組成分布ならびに微細構造観察を行い, 極力Dyを使用しないネオジム磁石において高い保磁力を与えるメカニズムの解明に取り組む.

  • Research Products

    (10 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Evaluation of Exchange Coupling in α-Fe(100)/Nd2Fe14B(001) Interface2012

    • Author(s)
      D.Ogawa, K.Koike, T.Miyazaki, S.Mizukami, M.Oogane, Y.Ando, H.Kato
    • Journal Title

      J.Mag.Soc.Jpn.

      Volume: 36 Pages: 5-12

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 薄膜プロセスによるNd_2Fe_<14>Bの界面修飾と保磁力2012

    • Author(s)
      小池邦博, 草野貴尚, 梅澤仁, 小川大介, 加藤宏朗
    • Organizer
      日本金属学会2012年春期(第148回)大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学,常盤台キャンパス
    • Year and Date
      20120328-20120330
  • [Presentation] Nd-Fe-B磁石の界面状態と保磁力2012

    • Author(s)
      加藤宏朗, 小池邦博, 小川大介
    • Organizer
      日本金属学会2012年春期(第148回)大会
    • Place of Presentation
      横浜国立大学,常盤台キャンパス
    • Year and Date
      20120328-20120330
  • [Presentation] Nd_2Fe_<14>B系バルク単結晶の表面状態と磁化反転2011

    • Author(s)
      齋藤龍真, 小川大介, 水野善幸, 小池邦博, 加藤宏朗
    • Organizer
      第66回応用物理学会東北支部学術講演会
    • Place of Presentation
      いわて県民情報交流センター
    • Year and Date
      20111201-20111203
  • [Presentation] Nd-Fe-B微粒子膜の保磁力に与えるNd被覆の影響2011

    • Author(s)
      小池邦博, 草野貴尚, 梅澤仁, 小川大介, 加藤宏朗
    • Organizer
      日本金属学会 2011年秋期講演(第149回)大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター
    • Year and Date
      20111107-20111109
  • [Presentation] 微細なNd-Fe-B粒子をもつNd-Fe-B/Nd薄膜の保磁力2011

    • Author(s)
      小池邦博, 草野貴尚, 梅澤仁, 宮崎孝道, 水野善幸, 小川大介, 加藤宏朗
    • Organizer
      日本磁気学会第35回学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター,朱鷺メッセ
    • Year and Date
      20110927-20110930
  • [Presentation] Nd-Fe-B/Dy薄膜の界面状態と磁気特性2011

    • Author(s)
      梅澤仁, 小池邦博, 小川大介, 水野善幸, 稲葉信幸, 加藤宏朗
    • Organizer
      日本磁気学会第35回学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター,朱鷺メッセ
    • Year and Date
      20110927-20110930
  • [Presentation] Nd_2Fe_<14>B系バルク単結晶の表面状態と磁化反転2011

    • Author(s)
      齋藤龍真, 小川大介, 水野善幸, 小池邦博, 加藤宏朗
    • Organizer
      日本磁気学会第35回学術講演会
    • Place of Presentation
      新潟コンベンションセンター,朱鷺メッセ
    • Year and Date
      20110927-20110930
  • [Presentation] Effect of grain size and intergranular state on the coercivity in Nd-coated Nd2Fe14B films2011

    • Author(s)
      K.Koike, K.Takanao, O.Daisuke, U.Jin, M.Takamichi, M.Yoshiyuki, K.Hiroaki
    • Organizer
      European Congress on Advanced Materials and Processes
    • Place of Presentation
      Montpellier, France
    • Year and Date
      20110912-20110915
  • [Remarks]

    • URL

      http://i-physics.yz.yamagata-u.ac.jp/

URL: 

Published: 2013-06-26  

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