ネオジム-鉄基バルク非晶質合金作製、ナノ結晶化変態と硬質磁性

钕铁基大块非晶合金的制备、纳米晶转变及硬磁

• 批准号: 11750635
• 负责人: 竹内 章
• 金额: $ 1.47万
• 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: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-11750635/
• 关键词: 非晶質合金; ネオジム-鉄基合金; バルク非晶質合金; ナノ結晶; 硬質磁性; 臨界冷却速度; 混合エンタルピー; ミスマッチエントロピー

本年度は、ネオジム-鉄-シリコン合金に対してバルク試料の作製を試みるとともに、ナノ結晶化組織形成と硬質磁性発現機構の解明を試みた。その結果、ネオジム-鉄二元系合金に対するシリコンの添加が非晶質形成能を向上させること、試料厚さ80μmまでのネオジム-鉄-シリコン非晶質合金が液体急冷法により作製できること、またこの非晶質合金が室温で優れた磁気的性質を示すことがわかった。試料厚さの増大もしくは得られた非晶質薄帯に適切な熱処理を加えることにより、硬質磁性を改善させることができる。ネオジム-鉄-シリコン非晶質合金の硬質磁性は、非晶質母相中の強磁性クラスターの存在に起因して発現することを明らかにした。非晶質母相中に組成が異なるネオジム-ネオジム、ネオジム-鉄、ネオジム-鉄-シリコン磁気クラスターが存在し、これらの大きな磁気異方性を有するクラスターがそれぞれ磁気結合することにより硬質磁性が発現することが明らかになった。また、本研究では、代表的な金属ガラスの臨界冷却速度を算出する方法を考案し提唱し、これまでに知られている代表的な非晶質合金および金属ガラスに対して算出した。さらに、非晶質合金のデータベースを基として、非晶質合金のもつ混合熱および原子サイズ差を混合エンタルピー、ミスマッチエントロピーとして、合金組成の関数として算出した。これらの結果は、今後、バルク非晶質合金を作製する際の指針となるべき基礎的結果を含んでおり、今後、計算機科学を基礎としたバルク非晶質合金の開発の契機となると考えられる。

今年，我们尝试制备了钕铁硅合金的大块样品，并试图阐明纳米晶结构的形成和硬磁机制。结果表明，在钕铁二元合金中添加硅提高了非晶形成能力，通过液体淬火可以制备出样品厚度达80μm的钕铁硅非晶合金，并且该非晶合金具有良好的非晶态性。研究发现该晶态合金在室温下表现出优异的磁性能。通过增加样品厚度或对获得的非晶带进行适当的热处理可以改善硬磁性。研究表明，钕铁硅非晶合金的硬磁性是由非晶基体中铁磁簇的存在引起的。在非晶基体中存在不同成分的钕-钕、钕-铁、以及钕-铁-硅磁团簇，并且通过这些具有大磁各向异性的团簇的磁耦合而产生硬磁性。此外，在本研究中，我们设计并提出了一种计算典型金属玻璃临界冷却速率的方法，并对迄今为止已知的典型非晶合金和金属玻璃进行了计算。此外，基于非晶合金数据库，计算非晶合金的混合热和原子尺寸差作为合金成分的函数的混合焓和失配熵。这些结果包含的基本结果将作为未来大块非晶合金生产的指南，并被认为为基于计算机科学的大块非晶合金的未来发展提供了机会。

项目成果

A.Takeuchi: "Quantitative Evaluation of Critical Cooling Rate for Metallic Glasses"Mater.Sci.Eng.. 304-306. 446-451 (2001)

A.Takeuchi：“金属玻璃临界冷却速率的定量评估”Mater.Sci.Eng. 304-306。

H.Chiriac: "Structural and magnetic behavior of the Rapidly Quenched Nd-Fe-Si Alloy"Proceeding of ISMANAM'99. (発表予定). (2000)

H. Chiriac：“快速淬火 Nd-Fe-Si 合金的结构和磁性行为”ISMANAM99 论文集（即将发表）。

A.Takeuchi: "Calculations of Mixing Enthalpy and Mismatch Entropy for Temary Amorphous Alloys"Mater.Trans.,JIM. 41・11. 1372-1378 (2000)

A.Takeuchi：“三元非晶合金的混合熵和失配熵的计算”Mater.Trans.，JIM 41・11（2000）。

H.Chiriac: "Structural and Magnetic Behavior of the Rapidly Quenched Nd-Fe-Si Alloys"Mater.Sci.Forum. 343-346. 91-96 (2000)

H.Chiriac：“快速淬火 Nd-Fe-Si 合金的结构和磁性行为”Mater.Sci.Forum。

A.Takeuchi: "Quantitative Evaluation of Critical Cooling Rate for Metallic Glasses"Mater. Sci. Eng.. (発表予定). (2000)

A.Takeuchi：“金属玻璃临界冷却速率的定量评估”，Mater.（​​即将出版）。