電子線照射誘相転移による局所領域ナノ構造制御とデバイス材料開発

通过电子束辐照诱导相变的局域纳米结构控制和器件材料开发

基本信息

批准号：
18656209
负责人：
馬越佑吉
金额：
$ 2.18万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Exploratory Research
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

项目摘要

Nd-Fe-B系ナノコンポジット硬質磁性材料は、Nd-Fe-B系交換スプリング磁石とも呼ばれ、磁化の高い軟磁性相と保磁力の高い硬質磁性相の2相がナノ結晶オーダーで微細に組み合わされた組織を有する。つまり、単にナノ結晶組織を得るだけではなく、特定の相を組み合わせたナノコンポジット組織制御が必要になる。本研究では、従来法である金属ガラスの熱誘起結晶化法・金属液体の急冷凝固法の利用といった「熱的手法」ではなく、金属ガラス中への電子線照射によるアモルファス化・結晶化を利用した電子線照射誘起相変態を利用した新しいナノコンポジット組織制御法を開発した。その結果、磁気有害相である、Nd_2Fe_<23>B_3が、電子線照射誘起結晶-アモルファス-結晶転移によって磁気的有用相であるα-Feとアモルファス相へと変態することを見出した。本発見は、Nd-Fe-B系磁性材料のナノコンポジット組織制御における「電子線照射法などの機械的原子変位を利用した磁気的有害相消去プロセス」とも言える新技術であり、急冷凝固・粉末焼結とは異なる第3のNd-Fe-B系磁性材料作製プロセスの可能性を示唆している。また、Fe_<77.5>Nd_4B_<18.5>金属ガラスの電子線照射誘起結晶化を利用して得られたナノコンポジット組織が、実際に特異な磁区構造を形成することをローレンツ電子顕微鏡法により確認した。この手法を用いれば、ピンポイントでのナノ組織制御が可能となる。

Nd-Fe-B纳米复合硬磁材料也称为Nd-Fe-B交换弹簧磁体，由高磁化强度的软磁相和高矫顽力的硬磁相两相组成，具有复合组织。换句话说，不仅需要简单地获得纳米晶结构，还需要通过组合特定相来控制纳米复合结构。在这项研究中，我们通过电子束照射金属玻璃进行非晶化和结晶，而不是使用传统的“热方法”，例如金属玻璃的热诱导结晶和金属液体的快速凝固，我们开发了一种新的纳米复合材料结构控制方法。电子束照射引起的相变。结果发现，磁性有害相Nd_2Fe_<23>B_3通过电子束辐照诱导的晶体-非晶-晶体转变转变为磁性有用相α-Fe和非晶相。这一发现是Nd-Fe-B磁性材料纳米复合结构控制中可称为“利用电子束照射等机械原子位移来消除磁性有害相的过程”的新技术，是一项可用于纳米复合结构控制的新技术。用于控制 Nd-Fe-B 磁性材料的纳米复合结构，这表明了不同于烧结的第三种 Nd-Fe-B 磁性材料制造工艺的可能性。此外，我们通过洛伦兹电子显微镜证实，利用电子束辐照诱导Fe_<77.5>Nd_4B_<18.5>金属玻璃晶化获得的纳米复合结构实际上形成了独特的磁畴结构。使用这种方法，精确的纳米结构控制成为可能。