Revealing the coercivity enhancement mechanism in Nd-Fe-B magnets by differential phase contrast STEM

通过微分相衬 STEM 揭示 Nd-Fe-B 磁体矫顽力增强机制

基本信息

批准号：
22KJ0691
负责人：
村上善樹
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

電気モーター等に利用される永久磁石の保磁力は，微細組織制御により向上できることが経験的に知られる．しかし多結晶体である永久磁石には様々な微細組織が存在する一方，磁気構造と微細組織の観察を同一局所領域で行う手法が存在せず，各微細組織がどのように保磁力の向上に寄与しているかの詳細はよく理解されていない．この局所複合観察には高い実空間分解能を有する走査透過型電子顕微鏡の磁場観察手法である微分位相コントラスト(DPC STEM)法は構造由来の信号の重畳が避けられず多結晶体への応用は困難であった．そこで本研究では，構造由来の信号の重畳を低減し多結晶体への応用が可能な傾斜平均化DPC法(tDPC法)の開発を前年度に引き続き行い，その適用例として磁性体中のナノスケールの磁気構造である磁壁の観察及びその幅の計測を行った．観察は代表的な永久磁石であるNd-Fe-B系磁石およびフェライト系磁石の多結晶試料を用いて行い，まずtDPC法によって磁壁の高分解能観察を行った．得られた像に対して解析解の関数フィッティングにより磁壁の幅の計測を行った．得られた結果はバルクでの計測および先行研究と矛盾しないものであり，また局所の組成変化などによって磁壁幅が変化することを直接的に計測することに成功した．さらに，実験での条件と合わせたマイクロマグネティクス理論に基づくシミュレーションも行い．実験で得られた像の解釈に用いた．本研究結果は学会での報告の他，査読付き論文として投稿中である．

从经验中知道，在电动机中使用的永久磁体的强制力可以通过控制精细的结构来改善。但是，虽然多晶永久磁铁具有各种微观结构，但没有方法可以观察到同一局部区域中的磁结构和微观结构，以及每个微观结构如何有助于提高胁迫性的细节。对于这种局部复合观察，差异相位对比度（DPC茎）是一种磁场观察技术，用于扫描具有高实空间分辨率的扫描透射电子显微镜，很难应用于多晶，因为很难避免叠加结构衍生信号的叠加。因此，在这项研究中，我们继续开发一种梯度平均DPC方法（TDPC方法），该方法减少了结构衍生的信号的叠加，可以应用于多晶体体，作为应用程序的一个例子，我们观察到了域壁，该结构壁是磁性体内的纳米磁结构，并测量了其宽度。使用ND-FE-B和铁氧体磁铁的多晶样品进行观察，这些样品是典型的永久磁体，并使用TDPC方法对域壁进行了首次高分辨率观察。使用分析溶液在获得的图像上的功能拟合来测量域壁的宽度。所获得的结果与批量测量和先前的研究一致，我们能够直接测量由于局部组成变化而引起的域壁宽度的变化。此外，基于微磁理论的模拟还结合了实验条件。它用于解释实验中获得的图像。除了学术会议的报告外，目前还将这项研究的结果作为同行评审的论文提交。