弾性異方性の微視力学設計による巨大磁気異方性の発現と希土類フリー新強力磁石の開発

通过弹性各向异性微观设计表达巨磁各向异性并开发新型无稀土强磁体

• 批准号: 20656111
• 负责人: 若島 健司
• 金额: $ 2.24万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20656111/
• 关键词: 構造・機能材料; 磁性材料

資源的問題のある希土類元素を使用しない強力硬磁石を創製するために、磁歪および磁歪拘束による磁気異方性発現に着目した。微視力学的材料設計-複合材料化により弾性異方性を制御すれば、これにより巨大磁気異方性が発現できる可能性がある。例えば、単純計算からはひずみ量10^<-4>の磁歪拘束ができれば5〜10MJ/m^3程度の磁気異方性エネルギーとなり、これは現在最強の磁石であるNd-Fe-B系磁石と同様の巨大磁気異方性である。この発想を発展させるため、本研究では強磁性元素Ni、磁歪の大きいCoFe204、および、実用上ほぼ最大の磁歪を有するTerfenol-Dを強磁性体として選択し、磁場拘束のための高ヤング率材料としてCu-W一方向繊維強化材を用い、サンドイッチ接合により複合材料を作製し、その磁気特性を振動試料型磁力計で計測すると共に、一次元に楕円体モデルを適応した非線形型磁化曲線および磁気ひずみ曲線の構成方程式を考案し、実際の磁気ひずみとモデル解析とを比較した。特に、Terfenol-Dを用いた場合には無磁化場および飽和磁化場での接合を行った。理論的解析から、磁性体の磁気ひずみ量と磁気ひずみ勾配が複合材料における磁気異方性向上に大きく影響することを見出した。また、Terfenol-Dを用いた複合材料の実験値では計算結果より大きな磁気弾性効果が発現した。飽和磁化状態の時に接合したコンポジットの実験結果と計算結果は一致せず、消磁状態で接合したコンポジットでは計算結果が定性的に一致した。このことから、飽和磁化での接合では実験的な問題があるかあるいは理論式の改善が必要であることが指摘された。および、理論からは、初期に予想した巨大磁気異方性エネルギーの発現は、現存する材料の物性値からは困難であることが示唆されたが、期待より小さいものの複合材料化で磁気異方性は向上できることを示した。

为了创建一个不使用具有资源问题的稀土元素的强硬磁铁，我们专注于由于磁截图和磁截图的约束而引起的磁各向异性的发展。微机械材料设计 - 如果弹性各向异性受复合物质化的控制，则可能表现出巨大的磁各向异性。例如，从简单的计算中，如果可以达到10^<-4>的应变量的磁截例约束，则磁各向异性能量约为5至10 mJ/m^3，这是与ND-FE-B-B磁铁相同的巨型磁各向异性，目前是最强的磁铁。为了发展这一想法，在这项研究中，具有高磁磁体的含铁磁元素Ni，COFE204和Terfenol-D几乎具有实际用途中最大的磁性磁磁性，被选为铁磁体，并用CU-W单向纤维增强材料用作高年轻人的模量材料，并用作模量的材料，并用作模量的材料，并将其构造用于磁性材料。使用振动样品磁力计测量了性能，并设计了适应椭圆形模型的非线性磁化曲线和磁性应变曲线的本构方程，并比较了实际的磁性应变和模型分析。特别是，当使用Terfenol-D时，使用无磁化和饱和磁化场进行连接。从理论分析中可以发现，磁性应变量和磁性应变梯度对复合材料中磁各向异性的改善具有显着影响。此外，使用萜酚-D的复合材料实验值显示出比计算结果更大的磁弹性效应。在饱和磁化状态下键合的复合键的实验结果与计算结果不符，并且在撤电状态下的复合键的计算结果确实质量匹配。这表明存在饱和磁化的连接处存在实验问题，或者必须改善理论方程。该理论表明，最初预测的巨磁各向异性能量表达从现有材料的物理特性中很困难，但是尽管它比预期的要小，但是可以通过组合材料来改善磁各向异性。