| 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。
|
