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大気中で作製可能な高飽和磁束密度ナノ結晶軟磁性合金の開発

研究課題

研究課題/領域番号 13555190
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分展開研究
研究分野 構造・機能材料
研究機関秋田県立大学

研究代表者

牧野 彰宏  秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (30315642)

研究分担者 尾藤 輝夫  秋田県立大学, 助手 (40315643)
小島 章伸  アルプス電気(株), 磁気応用事業部・材料研究部, 主任技師(研究職)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
研究課題ステータス 完了 (2003年度)
配分額 *注記
9,000千円 (直接経費: 9,000千円)
2003年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2002年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2001年度: 6,400千円 (直接経費: 6,400千円)
キーワードナノ結晶合金 / 軟磁性材料 / 液体急冷法 / 高飽和磁束密度 / 高透磁率 / 低鉄損 / ナノ結晶軟磁性合金
研究概要

本研究では、大気中で作製可能で、かつ高い飽和磁束密度(B_s)と優れた軟磁気特性を兼備したナノ結晶Fe-Nb-系軟磁性合金の開発を目的とした。本合金の典型組成であるFe_<84>Nb_7B_9合金は、大気中液体急冷で作製すると著しく酸化してしまう。しかしNb量を6 at%程度まで低減した合金では大気中液体急冷で金属光沢を持つ薄帯が作製でき、かつB_sも1.5Tから1.6T程度まで増加可能であることを見出した。しかしその一方で、アモルファス形成能が低下することにより液体急冷時にアモルファス相中に数十mm程度の粗大なα-Fe相が析出し、結晶化後に均一なナノ結晶組織が得られず、軟磁気特性が著しく劣化することが判明した。
続いて、軟磁気特性の劣化を補うために種々の元素添加の検討を行った。その結果、1 at%Pと0.1 at%Cuの複合添加により、液体急冷時に析出するα-Fe相が数nm程度まで微細化され、結晶化後に均一なナノ結晶組織と優れた軟磁気特性が実現されることを見出した。また、ナノ結晶組織中に存在する粗大粒が軟磁気特性に与える影響を、ランダム異方性モデルを用いて理論的に解析した。更に、残留アモルファス相の体積分率とキュリー温度が軟磁気特性に与える影響について、理論的な解析を行った。その結果、優れた軟磁気特性を実現するためには、α-Fe相の粒径の均一化及び体積分率の向上、及び残留アモルファス相のキュリー温度の増加が重要であることを見出した。これらの検討の結果、大気中液体急冷が可能で、かつ41,000(at 1 kHz)の高透磁率、1.61Tの高B_s、0.11W/kg(50Hz,1.4T)の低鉄損を兼備したFe_<84.9>Nb_6B_8P_1Cu_<0.1>合金の開発に成功した。

報告書

(4件)
  • 2003 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 2002 実績報告書
  • 2001 実績報告書
  • 研究成果

    (47件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (47件)

  • [文献書誌] Teruo Bitoh, Akihiro Makino, Akihisa Inoue: "Nanostructure and Soft Magnetic Properties of Nb-Poor Fe-Nb-B(-P-Cu) Alloys"Proceedings of 16th Soft Magnetic Materials Conference. (印刷中). (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruo Bitoh, Akihiro Makino, Akihisa Inoue: "The Effect of Grain-Size Distribution on Coercivity in Nanocrystalline Soft Magnetic"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 277-276. 1445-1446 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino: "Nanocrystalline Fe-M-B(M=Zr, Nb, Hf) soft magnetic alloys with high magnetic flux density"Proceedings of Oxford-Kobe Materials Seminar. (印刷中). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 尾藤輝夫, 牧野彰宏, 井上明久, 増本健: "ナノ結晶Fe-Nb-B(-P-Cu)合金の微細構造と軟磁気特性"日本応用磁気学会誌. 28. 388-392 (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruo Bitoh, Akihiro Makino, Akihisa Inoue, Tsuyoshi Masumoto: "Random anisotropy Model for Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys with Grain-Size Distribution"Materials Transactions. 44. 2011-2019 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh: "As-Quenched and Nanocrystallized Structure for Nb-Poor Fe-Nb-B-P-Cu Soft Magnetic Alloys Melt-Spun in Air"Journal of Applied Physics. 93. 6522-6524 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh, Akihisa Inoue, Tsuyoshi Masumoto: "Nb-Poor Fe-Nb-B Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys with Small Amount of P and Cu Prepared by Melt-Spinning in Air"Scripta Materialia. 48. 869-874 (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 牧野彰宏, 吉沢克仁: "ナノ結晶軟磁性材料の動向と展望"まてりあ. 41. 392-396 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh, Akihisa Inoue, Tsuyoshi Masumoto: "Effect of P and Cu Additions on As-qnenched Structure and Soft Magnetic Properties of Fe-Nb-B Nanocrystalline Alloys"Proceedings of 4th Pacific Rim Int.Conf.On Advanced Materials and Processing. vol.I. 131-134 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akinori Kojima, Satoru Ito, Akihiro Makino, Akihisa Inoue: "Properties of Nanocrystalline Fe-Nb-B-P Alloys Produced in the Atmosphere by Melt-Spinning Method"Materials Transactions. 42. 1535-1539 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kinshiro Takadate, Akinori Kojima, AKihiro Makino, Akihisa Inoue: "Effect of Nd Substitution on the Soft Magnetic Properties of a Nanocrystalline Fe_<84>Nb_7B_9 Alloy"Scripta Materialia. 44. 1401-1405 (2001)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] 牧野彰宏: "柱上トランス用高B_s,低損失Fe-Nb-B系ナノ結晶合金"電気学会マグネティックス研究会資料. MAG-01-126. 67-72 (2001)

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  • [文献書誌] 牧野彰宏, 尾藤輝夫, 松田直人, 後藤正治: "ナノ結晶軟磁性Fe-Nb-B合金へのP添加効果"電気学会マグネティックス研究会資料. MAG-01. 73-78 (2001)

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  • [文献書誌] 牧野 彰宏: "ナノメタルの最新技術と応用開発"シーエムシー出版. 303 (2003)

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  • [文献書誌] 牧野彰宏: "電子顕微鏡法の実践と応用写真集"日本鉄鋼協会, 日本金属学会. 253 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihisa Inoue, Akihiro Makino: "Nanostructured Materials-Processing, Properties and Potential Applications"Noyes Publications. 612 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruo Bitoh, Akihiro Makino, Akihisa Inoue: "Nanostructure and Soft Magnetic Properties of Nb-Poor Fe-Nb-B(-P-Cu) Alloys"Proceedings of 16th Soft Magnetic Materials Conference. (in print). (2004)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruo Bitoh, Akihiro Makino, Akihisa Inoue: "The Effect of Grain-Size Distribution on Coercivity in Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. 272-276. 1445-1446 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino: "Nanocrystalline Fe-M-B (M=Zr,Nb,Hf) soft magnetic alloys with high magnetic flux density"Proceedings of Oxford-Kobe Materials Seminar. (in print). (2004)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruo Bitoh, Akihiro Makino, Akihisa Inoue, Tsuyoshi Masumoto: "Nanostructure and Soft Magnetic Properties of Nanocrystalline Fe-Nb-B(-P-Cu) Alloys"Journal of the Magnetic Society of Japan. 28. 388-392 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Teruo Bitoh, Akihiro Makino, Akihisa Inoue, Tsuyoshi Masumoto: "Random Anisotropy Model for Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys with Grain-Size Distribution"Materials Transactions. 44. 2011-2019 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh: "As-Quenched and Nanocrystallized Structure for Nb-Poor Fe-Nb-B-P-Cu Soft Magnetic Alloys Melt-Spun in Air"Journal of Applied Physics. 93. 6522-6524 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh, Akihisa Inoue, Tsuyoshi Masumoto: "Nb-Poor Fe-Nb-B Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys with Small Amount of P and Cu Prepared by Melt-Spinning in Air"Scripta Materialia. 48. 869-874 (2003)

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    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Yoshihito Yoshizawa: "The Trend and the Prospects of Nanocrystalline Soft Magnetic Materials"Materia Japan. 41. 392-396 (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh, Akihisa Inoue, Tsuyoshi Masumoto: "Effect of P and Cu Additions on As-quenched Structure and Soft Magnetic Properties of Fe-Nb-B Nanocrystalline Alloys"Proceedings of 4th Pacific Rim Int.Conf.On Advanced Materials and Processing. Vol.I. 131-134 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akinori Kojima, Satoru Ito, Akihiro Makino, Akihisa Inoue: "Properties of Nanocrystalline Fe-Nb-B-P Alloys Produced in the Atmosphere by Melt-Spinning Method"Materials Transactions. 42. 1535-1539 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Kinshiro Takadate, Akinori Kojima, Akihiro Makino, Akihisa Inoue: "Effect of Nd Substitution on the Soft Magnetic Properties of a Nanocrystalline Fe_<84>Nb_7B_9 Alloy"Scripta Materialia. 44. 1401-1405 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino: "Fe-Nb-B Based Nanocrystalline Alloy with High B_S and Low Core Loss for Pole Transformers"Technical Reports on IEEJ Magnetics study Group. MAG-01-126. 67-72 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh, Naoto Matsuda, Shoji Goto: "Effect of P Additions of Nanocrystalline Soft Magnetic Fe-Nb-B Alloys Produced in Air"Technical Reports on IEEJ Magnetics Study Group. MAG-01-95. 73-78 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino: "Advanced Technology and Application of Nano Metals"CMC Publishing. (2003)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihiro Makino: "Practical Electron Microscopy and Its Application to Materials"The Japan Institute of Metals, Iron and Steel Institute of Japan. (2002)

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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Akihisa Inoue, Akihiro Makino: "Nanostructured Materials-Processing, Properties and Potential Applications"Noyes Publications. (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      2003 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] Y.Gao, D.Shindo, T.Bitoh, A.Makino: "Mediated Exchange Interaction in Fe-Nb-B Nanocrystalline Soft Magnetic Materials"Physical Review B. vol.67. 172409.1-172409.4 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Bitoh, A.Makino, A.Inoue, T.Masumoto: "Random Anisotropy Model for Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys with Grain-Size Distribution"Materials Transactions. vol.44,no.10. 2011-2019 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Gao, D.Shindo, T.Bitoh, A.Makino: "Domain Structures of Nanocrystalline Fe_<90>Zr_7B_3 Alloy Studied by Lorentz Microscopy"Science and Technology of Advanced Materials. vol.4 no.4. 353-359 (2003)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 尾藤輝夫, 牧野彰宏, 井上明久, 増本健: "ナノ結晶Fe-Nb-B(-P-Cu)合金の微細構造と軟磁気特性"日本応用磁気学会誌. vol.28 no.3. 388-392 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Bitoh, A.Makino, A.Inoue: "The Effect of Gram-Size Distribution on Coercivity in Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys"Journal of Magnetism and Magnetic Materials. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] T.Bitoh, A.Makino, A.Inoue: "Nanostructure and Soft Magnetic Properties of Nb-Poor Fe-Nb-B(-P-Cu) Alloys"Proceedings of the 16th Soft Magnetic Materials Conference. (印刷中). (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 牧野彰宏: "ナノメタルの最新技術と応用開発、"ナノ結晶軟磁性合金""シーエムシー. 300 (2004)

    • 関連する報告書
      2003 実績報告書
  • [文献書誌] 牧野彰宏, 吉沢克仁: "ナノ結晶軟磁性材料の動向と展望"まてりあ. vol.41, no.6. 392-396 (2002)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Makino, T.Bitoh, A.Inoue, T.Masumoto: "Nb-Poor Fe-Nb-B Nanocrystalline Soft Magnetic Alloys with Small Amount of P and Cu Prepared by Melt-Spinning in Air"Scripta Materialia. vol.48, no.7. 869-874 (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] A.Makino, T.Bitoh: "As-Quenched and Nanocrystallized Structure for Nb-Poor Fe-Nb-B-P-Cu Soft Magnetic Alloys Melt Spun in Air"Journal of Applied Physics. vol.93, no.10(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Y.Gao, D.Shindo, T.Bitoh, A.Makino: "Magnetic Microstructure of Fe_<84>Nb_7B_9 Alloys Observed by Electron Holography"Journal of Applied Physics. vol.93, no.10(印刷中). (2003)

    • 関連する報告書
      2002 実績報告書
  • [文献書誌] Akihiro Makino, Teruo Bitoh, Akihisa Inoue, Tuyoshi Masumoto: "Effect of P and Cu additions on as-quenched structure and soft magnetic properties of Fe-Nb-B nanocrystalline alloys"Proceedings of 4th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing. Vol.I. 131-134 (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 牧野彰宏, 尾藤輝夫, 松田直人, 後藤正治: "ナノ結晶軟磁性Fe-Nb-B合金へのP添加効果"電気学会マグネティックス研究会資料. MAG-01-94. 7-12 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] 牧野彰宏: "柱上トランス用高B_S,低損失Fe-Nb-B系ナノ結晶合金"電気学会マグネティックス研究会資料. MAG-01-126. 7-12 (2001)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書
  • [文献書誌] Akihiro Makino: "Nanocrystalline Fe-M-B (M=Zr, Nb, Hf) soft magnetic alloys with high magnetic flux density"Proceedings of Oxford-Kobe Materials Seminar 2001. (印刷中). (2002)

    • 関連する報告書
      2001 実績報告書

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公開日: 2001-04-01   更新日: 2016-04-21  

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