成果報告書 2019年3月

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成果報告書詳細
管理番号20180000000211
タイトル平成29年度成果報告書 エネルギー・環境新技術先導プログラム/革新的正方晶FeCo多元合金磁石の物質・組織デザイン
公開日2019/3/27
報告書年度2017 - 2017
委託先名国立大学法人秋田大学
プロジェクト番号P14004
部署名イノベーション推進部
和文要約まずFeCo-XY(X=置換型元素,及びY=侵入型元素)の正方晶構造の安定性について,形成エンタルピーを第一原理計算から算出した.X,Yの適切な組み合わせを持つFeCo-XY合金おいて、軸比c/a=1.1?1.3を有する正方晶構造の安定化が計算上示された.次に,窒素によって正方晶化が実験的に実現されているα”-Fe16N2規則合金に注目し,Feの一部をCoで置換したα”-(Fe1-XCoX)16N2の一軸磁気異方性Kuを評価した.その結果,あるxにおいてFeCo合金のKuに匹敵する特性が計算上得られた.このことから,FeCo合金への窒素侵入は正方晶化と高Kuの実現に効果があることが示された.但し,この場合のN原子は,α”-Fe16N2規則構造で示されるような規則配列となる必要があり,FeCo格子間に不規則に侵入したような配列では,著しくKuが低下することもわかった.またα”-(Fe0.5-xCo0.5-xX2x)8N合金のKuを計算したが,α”-Fe16N2 と同程度のKuになり,Fe0.5Co0.5合金のKuには至らないことがわかった.さらにFe0.45Co0.45X0.1不規則合金についての計算を行ったが,いずれのKuもFe0.5Co0.5二元合金のKuには至らないことが計算上分かった.

次に正方晶FeCo基合金のバルク化を見据えて、液体急冷・圧延等のバルクプロセスによる合金作製を試みた.ある添加元素Xの試料の保磁力は約400 Oeであったが、いずれの試料においても正方晶構造は観察されなかった。
英文要約To search for the tetragonal B2 FeCo-XY intermetallic compounds having large magnetic anisotropy constant, we first calculated the formation enthalpy. The structural stability of FeCo-XY intermetallic compounds was studied by evaluating formation enthalpy. It is found that tetragonal FeCo-XY compounds are stabilized by a proper combination of X and Y. Next, the magnetic anisotropy constant Ku of α”-(Fe1-XCoX)16N2 ordered alloys (c/a=1.1) was calculated. The results indicate that the highest Ku is comparable with that of tetragonal Fe0.5Co0.5 alloy at a certain x, from which we can expect to realize high Ku system in Co-substituted α”-Fe16N2. However, we found that such performance requires ordered arrangement of N atoms as well as in the α”-Fe16N2 ordered alloy. In the lack of ordered arrangement, the Ku is extremely decreased. Next, we calculated the Ku values for α”-(Fe0.5-xCo0.5-xX2x)8N (X = transition metals) and obtained Ku is found to be less than that of Fe0.5Co0.5.

Attempts to produce bulky tetragonal FeCo alloys were done by two different methods; liquid quenching methods and rolling methods. The magnetic coercivity of FeCo-X alloy was improved by both methods and was 400 Oe.
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