高Fe濃度ナノ結晶永久磁石材料の開発および硬質磁性発現機構の解明

高Fe浓度纳米晶永磁材料的研制及硬磁表达机制的阐明

• 批准号: 08750808
• 负责人: 竹内 章
• 金额: $ 0.64万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08750808/
• 关键词: 高鉄濃度; 永久磁石; ナノ結晶; 残留非晶質; 部分結晶化; 磁気的交換結合; 高磁束密度; 二段熱処理

本研究では、高Fe濃度ナノ結晶硬質磁性材料の開発とその発現機構をより詳細に解明することを目的とし、研究開始当初、以下の6項目を設定した。すなわち、1) Fe-Nd-Bおよび多元合金で最大エネルギー積が100kJ/m^3を越える優れた硬質磁性を示す合金系および組成の探査、2)高Fe濃度高Fe-Nd-B合金が優れた硬質磁性を発現する機構の解明、3)熱処理プロセスを様々に変化させることによる最適条件の詳細な調査、4)試料をバルク化する条件の調査、確立、5)窒化処理の可否、および硬質磁性の向上の有無の調査、6)超微粒子作製により、本合金のナノ結晶の生成機構を明らかにする、である。その結果、1)最適合金は、Feを約90原子%含む高Fe濃度のFe-Nd-B系合金であり、残留磁束密度(β_r) 1.2〜1.3T、保磁力(_iH_c)250〜280kA/m、最大エネルギー積(BH)_<max>120〜145kJ/m^3の優れた永久磁石特性が得られることを見出した。2)この優れた硬質磁石をもたらしている高い残留磁束密度は強磁性アモルファス相を介したbcc-Fe粒子間の磁気的結合により、さらに比較的大きな_iH_cは強磁性のbcc-Feとアモルファス相を介したFe_<14>Nd_2B粒子間の磁気的交換結合により発現していると考察した。さらに、3)Fe_<90>Nd_7B_3合金において、二段熱処理が有効であることを見出した。具体的には、最適熱処理(923K, 180s)から723K, 180sへ2段熱処理をすることにより、B_r, _iH_c, (BH)_<max>はそれぞれ1.08 T, 250 kA/m, 100 kJ/m^3から1.16 T, 258 kA/m, 130 kJ/m^3へ向上した。これは、二段熱処理により残留非晶質相からbcc-Feが析出し、その体積分率が増加すると共に、非晶質相を介してFe_<14>Nd_2B相との磁気相関が強くなったためと考えられる。4)については、バルク化に必要なアモルファス形成能が不足、5)では合金系が不適切のため、また、6)に関しては、Nd組成の制御が不能のため、本研究の期間内での実験を遂行することができなかった。

In this study, the development mechanism of crystalline hard magnetic materials with high Fe concentration was explained in detail. The following six items were set at the beginning of the study. 1) Investigation of the composition of Fe-Nd-B alloy and multi-dimensional alloy systems with maximum product up to 100kJ/m3; 2) Analysis of the mechanism for the development of Fe-Nd-B alloys with high Fe concentration; 3) Detailed investigation of the optimum conditions for the transformation of heat treatment; 4) Investigation, establishment, and optimization of sample conditions. 5) Investigation on the feasibility of chemical treatment and the existence of hard magnetism; 6) Investigation on the formation mechanism of ultrafine particles and crystals of the alloy. The results are as follows: 1) Fe-Nd-B-based alloys with high Fe concentration are most suitable for Au, Fe, about 90 atomic %, residual magnetic beam density (β_r) 1.2 ~ 1.3T, magnetic retention (iH_c)250 ~ 280kA/m, maximum product (BH)<max>_120 ~ 145kJ/m^3, and excellent permanent magnet characteristics. 2) The high residual magnetic beam density of these excellent hard magnets is due to the ferromagnetic interaction between bcc-Fe particles and the magnetic exchange between Fe_<14>Nd_2B particles. 3)Fe_<90>Nd_7B_3 alloy was treated by two-stage heat treatment. The optimum heat treatment (923K, 180s) ranges from 723K, 180s to 2-stage heat treatment<max>: 1.08 T, 250 kA/m, 100 kJ/m^3 to 1.16 T, 258 kA/m, 130 kJ/m^3. The residual amorphous phase, Fe_(2) phase and Fe_(2) phase in the two-stage heat treatment <14>are strongly correlated with each other. 4) The formation energy of Nd is insufficient; 5) The alloy system is not suitable; 6) The Nd composition is not suitable; 7) During the period of this study, the formation energy of Nd is insufficient.

项目成果

A. Takeuchi: "Improvement of Hard Magnetic Properties of Fe_<90>Nd_7B_3 Alloy by Two-Stage Crystallization Treatment" Mater. Sci. Eng.A(印刷中). (1997)

A. Takeuchi：“通过两阶段结晶处理提高 Fe_90Nd_7B_3 合金的硬磁性能”，Mater.A（出版中）。