Coの添加による高磁束密度低鉄損FeCoSiBPCu軟磁性材料の創製

• 研究課題/領域番号: 15K18199
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 金属物性・材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 張 岩 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (80645135)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
• キーワード: 軟磁性 / ナノ結晶 / アモルファス / 磁束密度 / 保磁力 / 結晶化 / 磁歪 / 熱処理 / 飽和磁束密度 / 軟磁気特性 / 微細化

研究成果の概要

省エネルギーのために、低磁気損失な軟磁性材料の開発が期待され、低消費電力化、高効率化および高速化が求められている。本研究が目指すように、優れた軟磁気特性と高飽和磁束密度が両立した軟磁性材料の研究開発は、非常に重要な研究課題である。
組成探索した総濃度86.3at.%の鉄およびコバルト元素を有するFe81.3CoxSi0.5B13.5-xP4Cu0.7合金系（x=3-6 at.%）において、少量のCo添加により、高飽和磁束密度（1.85 T）と低保磁力（<10 A/m）の両立が可能となった。変圧器やモータ等に用いられる磁心材料の超小型化や軟磁気特性による鉄損エネルギーの超低減化が可能となった。

研究成果

• [雑誌論文] First principle study on the Si effect in the Fe-based soft magnetic nano-crystalline alloys (2018)
  • 著者名/発表者名: Wang Yaocen、Zhang Yan、Makino Akihiro、Kawazoe Yoshiyuki
  • 雑誌名: Journal of alloys and compounds 巻: 730 ページ: 196-200
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.09.311
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Structural and magnetic properties on the Fe-B-P-Cu-W nano-crystalline alloy system (2018)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhang, Yaocen Wang and Akihiro Makino
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 8 号: 4 ページ: 047703-047703
  • DOI: 10.1063/1.4993711
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enhanced Redox properties of amorphous Fe63.3-83.3Co0-20Si4B8P4Cu0.7 alloys via long-term CV cycling (2018)
  • 著者名/発表者名: Chaoqun Fu, Jiahui Qu, Zhenhua Dan, Fengxiang Qin, Yan Zhang, Nobuyoshi Hara, Hui Chang, Lian Zhou
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: In press ページ: 349-358
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2018.04.119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of minor precipitation of large size crystals on magnetic properties of Fe-Co-Si-B-P-Cu alloy (2017)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhang, Parmanand Sharma and Akihiro Makino
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 709 ページ: 663-667
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2017.03.193
  • 査読あり
• [雑誌論文] MnFeNiCuPt and MnFeNiCuCo high-entropy alloys designed based on L10 structure in Pettifor map for binary compounds (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Takeuchi, T. Wada and Y. Zhang
  • 雑誌名: Intermetallics 巻: 82 ページ: 107-115
  • DOI: 10.1016/j.intermet.2016.12.002
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Stress-Enhanced Transformations from Hypothetical B2 to Stable L1₀ and Amorphous to fcc Phases in Fe₅₀Ni₅₀ Binary Alloy by Molecular Dynamic Simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: A. Takeuchi, K. Takenaka, Y. Zhang, Y.C. Wang and A. Makino
  • 雑誌名: MATERIALS TRANSACTIONS 巻: 58 号: 4 ページ: 646-654
  • DOI: 10.2320/matertrans.M2016162
  • NAID: 130006777332
  • ISSN: 1345-9678, 1347-5320
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Amorphous Metallic NiFeP: A Conductive Bulk Material Achieving High Activity for Oxygen Evolution Reaction in Both Alkaline and Acidic Media (2017)
  • 著者名/発表者名: Fei Hu, Shengli Zhu, Shuangming Chen, Yu Li, Lu Ma, Tianpin Wu, Yan Zhang, Chengming Wang, Congcong Liu, Xianjin Yang, Li Song, Xiaowei Yang and Yujie Xiong
  • 雑誌名: Advanced Materials 巻: 709 号: 32 ページ: 663-667
  • DOI: 10.1002/adma.201606570
  • 査読あり
• [雑誌論文] Magnetic Properties of L1(0) FeNi Phase Developed Through Annealing of an Amorphous Alloy (2017)
  • 著者名/発表者名: Sharma, P; Zhang, Y; Makino, A
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 53 号: 11 ページ: 2100910-2100910
  • DOI: 10.1109/tmag.2017.2727959
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of substitution of Cu by Au and Ag on nanocrystallization behavior of Fe83.3Si4B8P4Cu0.7 soft magnetic alloy (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhenhua Dan, Yan Zhang, Akira Takeuchi, Nobuyoshi Hara, Fengxiang Qin, Akihiro Makino, and Hui Chang
  • 雑誌名: Journal of Alloys and Compounds 巻: 683 ページ: 263-270
  • DOI: 10.1016/j.jallcom.2016.05.027
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Investigation on the crystallization mechanism difference between FINEMET and NANOMET type Fe-based soft magnetic amorphous alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: Yaocen Wang, Yan Zhang, Akira Takeuchi, Akihiro Makino, and Yoshiyuki Kawazoe
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 120 号: 14
  • DOI: 10.1063/1.4964433
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Crystallization induced ordering of hard magnetic L10 phase in melt-spun FeNi-based ribbons (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Sato, P. Sharma, Y. Zhang, K. Takenaka, A. Makino，AIP Advances
  • 雑誌名: AIP Advances 巻: 6 号: 5 ページ: 0552181-9
  • DOI: 10.1063/1.4952968
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mechanism of active dissolution of nanocrystalline Fe-Si-B-P-Cu soft magnetic alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: Zhenhua Dan, Fengxiang Qin, Yan Zhang, Akihiro Makino, Hui Chang, and Nobuyoshi Hara
  • 雑誌名: Materials Characterization 巻: 121 ページ: 9-16
  • DOI: 10.1016/j.matchar.2016.08.012
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Fabrication and properties of under 10 μm sized amorphous powders of high Bs soft magnetic alloy for high frequency applications (2018)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Suzuki, Parmanand Sharma, Lixian Jiang, Yan Zhang and Akihiro Makino
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Confirmation of hard magnetic L10 FeNi phase precipitated in FeNiSiBPCu alloy by anomalous X-ray diffraction (2018)
  • 著者名/発表者名: Parmanand Sharma, Satoshi Okamoto, Hiroo Tajiri, Yan Zhang, Osamu Kitakami and Akihiro Makino
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG 2018)
  • 国際学会
• [学会発表] Unusual influence of a heating rate on soft magnetic properties of Fe81.5Si0.5B4.5P11Cu0.5C2 nano-crystalline alloy (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang, Yan; Jiang, Lixian; Suzuki, Tsuyoshi; Tong, Xing; Makino, Akihiro
  • 学会等名: International Conference on Magnetism (ICM2018)
  • 国際学会
• [学会発表] NANOMET and FINEMET: Investigation on the crystallization mechanism between different kinds of Fe-based soft magnetic nano-composite alloys (2017)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhang, Yaocen Wang and Akihiro Makino
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of adding W and Si on the critical heating rate in fabricating the Fe-based nanocrystalline alloys (2017)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhang, Yaocen Wang and Akihiro Makino
  • 学会等名: 23rd Soft Magnetic Materials Conference (SMM23)
  • 国際学会
• [学会発表] Magnetic properties of L10 FeNi phase developed through annealing of an amorphous alloy. (2017)
  • 著者名/発表者名: P. Sharma, Yan Zhang, and Akihiro Makino
  • 学会等名: IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG 2017)
  • 国際学会
• [学会発表] Upper limit for obtaining high Bs and low Hc in nanocrystalline FeCoSiBPCu alloys (2016)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhang, Parmanand Sharma and Akihiro Makino
  • 学会等名: MMM2016
  • 発表場所: New Orleans, USA
  • 年月日: 2016-10-31
  • 国際学会
• [学会発表] Drastic increase in coercivity by minor addition of Cobalt in high Bs nanocrystalline FeCoSiBPCu alloy (2015)
  • 著者名/発表者名: 張 岩、シャルマ パーマナンド、牧野 彰宏
  • 学会等名: 第157回日本金属学会秋期講演大会
  • 発表場所: 九州大学 伊都キャンパス（福岡市西区 ）
  • 年月日: 2015-09-16
• [学会発表] Upper limit for the simultaneous existence of high Bs and low Hc in nanocrystalline FeCoSiBPCu alloys (2015)
  • 著者名/発表者名: Yan Zhang, Parmanand Sharma and Akihiro Makino
  • 学会等名: INTERMAG2015
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 2015-05-11
  • 国際学会
• [学会・シンポジウム開催] 23rd Soft Magnetic Materials Conference (SMM23) (2017)
• [学会・シンポジウム開催] IEEE International Magnetics Conference (INTERMAG 2017) (2017)