高保磁力化に向けたNdFeB焼結磁石の最適粒界構造の探索と制御

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当該年度は,高保磁力化に有効なDy改質処理を施したNd-Fe-B系熱間加工磁石におけるDy拡散メカニズムに関して,球面収差補正装置を装備した高分解能走査透過電子顕微鏡を用いて解析する研究に精力的に取り組んだ.Dy改質処理を施すと,主相粒界を拡散したDyがNd_2Fe_<14>B強磁性主相粒の最表面のNdを置換して(Nd,Dy)_2Fe_<14>B層を形成することを前年度に報告したが,STEM-HAADF観察の結果,このDy置換はNd_2Fe_<14>B主相のα軸方向に優先して生じることを明らかにした.さらにSTEM-EDS原子カラムマップを取得し,Dy置換がNd_2Fe_<14>B主相粒の表層から約3nmまで起こり,主相単位胞に存在する2種類のNdサイト(4gと4f)のうち4fサイトに優先的に起こることを解明した.以上のように,Nd_2Fe_<14>B主相におけるDyの優先拡散方向,深さだけでなく,その優先的な置換サイトまでもを原子レベルで明瞭にした.近年Dyを添加してNd-Fe-B系磁石を高保磁力化させる研究は盛んであるが,このようにDyの優先拡散方向と置換サイトの存在を指摘した報告例はこれまでになく,Nd-Fe-B系磁石材料における省Dy化を進める上で非常に価値の高い結果である.加えて,本磁石試料のような表面活性な金属磁性材料について,置換サイトまでも特定したSTEM-EDS元素カラムマップ像を取得した例は報告がないため,微細構造解析の観点から学術的かつ工業的にも非常に意義深い結果と云える.これらの成果の一部はすでに国内外の計3回の学会で発表し,第62回金属学会組織写真賞 透過電子顕微鏡部門最優秀賞を受賞しており,大きな反響を得ている.