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

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555190
• Research Institution: Akita Prefectural University
• Principal Investigator: 牧野 彰宏 秋田県立大学, システム科学技術学部, 教授 (30315642)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 尾藤 輝夫 秋田県立大学, システム科学技術学部, 助手 (40315643)
• Keywords: ナノ結晶軟磁性合金 / 液体急冷法 / 高飽和磁束密度 / 高透磁率 / 低鉄損

Research Abstract

一昨年度見出した、大気中で液体急冷可能で、かつ優れた軟磁気特性を示すFe_<84.9>Nb_6B_8P_1Cu_<0.1>が優れた軟磁気特性を示す原因について、引き続き検討を行った。
1.Fe_<84>Nb_7B_9合金とFe_<84.9>Nb_6B_8P_1Cu_<0.1>合金の構造と軟磁気特性の熱処理温度(T_a)依存性を検討した結果、両方の合金とも結晶粒径は773【less than or equal】T_a【less than or equal】973Kの範囲では約10nmでほぼ一定であるが、軟磁気特性は大きく異なることを見出した。すなわち、Fe_<84>Nb_7B_9が優れた軟磁気特性を示すのはT_a【approximately equal】923K付近の狭い範囲に限られるが、Fe_<84.9>Nb_6B_8P_1Cu_<0.1>合金は823【less than or equal】T_a【less than or equal】948Kの広い範囲で30,000以上の高い透磁率、8A/m以下の低い保磁力を示した。
2.Fe_<84.9>Nb_6B_8P_1Cu_<0.1>合金はFe_<84>Nb_7B_9合金よりも粒間アモルファス相の体積分率(v_a)が小さく、従って粒間アモルファス相中の溶質元素濃度が高まり、キュリー温度(T^<am>_c)が約50Kも増加していることを確認した。
3.続いて、粒界で交換相互作用が弱められる効果を取り扱ったLoffler等の拡張ランダム異方性モデル用い、v_aとT^<am>_cが保磁力に対して与える影響について検討を行った。誘導磁気異方性が支配的な場合を想定し、メスバウワー効果で求められたアモルファス相の内部磁界を考慮することにより、これらの合金の保磁力の値を定量的に非常に良く再現できることが分かった。
4.従って,Fe_<84.9>Nb_6B_8P_1Cu_<0.1>合金が800K程度の低いT_aにおいて優れた軟磁気特性を示すのは、v_aが小さく、かつT^<am>_cが高いためであることが明らかになった。

Research Products

• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)
• [Publications] 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)