包晶系合金および金属間化合物の急速凝固

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Nd-Fe-B磁石は非常に優れた磁気特性を持つため、ボイスコイルモータ(VCM)や医療用磁気共鳴装置(MRI)などの様々な機器に利用されている。現在報告されている最も高い最大エネルギー積BH(max)の値は444KJ/m^3であり、このような高い特性を得るためには、磁石中のソフト磁性相を除去すること、主相であるNd_2Fe_<14>Bハード磁性相の体積率を増やすこと,Nd_2Fe_<14>B相の配向度を向上させることの3つが重要である。本年度は、25mの高さがあるドロップチューブを用いてNd-Fe-B合金融液を無容器凝固させ、静的過冷却を利用した急速凝固によってγ-Fe相を含まないNd-Fe-B合金の生成が可能であるかを検討した。また、合金融液のサイズが小さいほど大きな過冷度が得られやすいことから、得られた球状試料の直径と組織の関係について調査し、液相から直接Nd_2Fe_<14>B相が成長しうる臨界直径を調べた。その結果、以下のことを明らかにした。1)直径が500μm以上の試料では、初晶γ-Feのデンドライトと、デンドライトの樹間を埋めるNd_2Fe_<14>B相から構成される.2)直径が400μmになると、過冷融液からNd_2Fe_<14>B相が直接生成するが、過冷度が十分でないため、組織はγ-Fe相のデンドライトとNd_2Fe_<14>Bの樹間の相から成る領域と、初晶として生成されたNd_2Fe_<14>B相の二つの領域から構成される。後者では粒界にNdが富化された領域が観察された。直径が350μmでは、過冷度が増加することにより液相から直接生成したNd_2Fe_<14>B相の体積律が増大する。さらに直径が250μmまで減少すると、γ-Feを全く含まないNd_2Fe_<14>B相のデンドライトのみから構成され、静的過冷却においてもγ-Fe相を含まないNd-Fe-B合金の生成が可能であることが分かった。