Innovation of soft magnetic permendur alloys based on surface-induced recrystallization

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02474
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26050:Material processing and microstructure control-related
• Research Institution: Ibaraki University
• Principal Investigator: Sato Shigeo 茨城大学, 応用理工学野, 教授 (40509056)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 茂 東北大学, マイクロシステム融合研究開発センター, 教授 (40143028) ; 星川 晃範 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 准教授 (60391257) ; 永野 隆敏 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 講師 (70343621) ; 小貫 祐介 茨城大学, フロンティア応用原子科学研究センター, 産学官連携助教 (50746998)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: パーメンジュール合金 / 集合組織 / 相変態 / 中性子回折 / 軟磁気特性

Outline of Final Research Achievements

The purpose of this project is to realize a crystal orientation control process for permendur (Fe-Co) alloys driven by the “difference in surface energy depending on crystal orientation” and “diffusion-induced phase transformation”. When the Co content of permendur alloys is reduced to 20-30%, the magnetic permeability decreases. To solve this problem, it is essential to control the crystallographic orientation of the plate surface with {100} planes, which have excellent permeability. Therefore, {100} grains with low surface energy are nucleated and grown on the plate surface layer by Mn and de-Mn heat treatment of the permendur alloy. We optimized the heat treatment temperatures based on the phase transformation temperatures observed from neutron diffraction, and succeeded in forming a {100} recrystallized texture on the surface.

Free Research Field

組織制御学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

熱処理に伴う組成変化を表面で生じさせ、それに伴う相変態を駆動力とした表面再結晶現象はほぼ未開拓の学術分野である。本研究ではこの表面再結晶を利用したND//{100}集合組織制御を実現している点に学術的意義がある。特に、この手法を優れたCoを減量したパーメンジュール合金に適用したことにオリジナリティがある。{100}集合組織を持つCo減量パーメンジュール合金は軟磁気特性と高い飽和磁束密度を有することから、ドローンやeVTOLなどに向け、軽量高出力のモータコアとして活用されることが期待される。