JPH0375340A - 超磁歪合金 - Google Patents
超磁歪合金Info
- Publication number
- JPH0375340A JPH0375340A JP21142489A JP21142489A JPH0375340A JP H0375340 A JPH0375340 A JP H0375340A JP 21142489 A JP21142489 A JP 21142489A JP 21142489 A JP21142489 A JP 21142489A JP H0375340 A JPH0375340 A JP H0375340A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- alloy
- magnetstriction
- magnetostriction
- supermagnetstriction
- laves
- Prior art date
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- Pending
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は磁歪が大きく、磁気−機械変位変換デバイス等
に用いられる磁歪素子用として好適な超磁歪合金に関す
る。
に用いられる磁歪素子用として好適な超磁歪合金に関す
る。
（従来の技術）
磁性体に外部磁場を印加した除虫じる歪である磁歪の応
用として、磁歪フィルタ、磁歪センサ、超音波遅延線、
磁歪振動子等がある。従来はＮｉ基合金、Ｆｅ−Ｃｏ合
金、フェライト等が用いられている。
用として、磁歪フィルタ、磁歪センサ、超音波遅延線、
磁歪振動子等がある。従来はＮｉ基合金、Ｆｅ−Ｃｏ合
金、フェライト等が用いられている。
近年、計測工学の進歩および精密機械分野の発展に伴い
、ミクロンオーダーの微小変位制御に不可欠の変位駆動
部の開発が必要とされている。この変位駆動部の駆動機
構の一つとして磁歪物質を用いた磁気−機械変換デバイ
スが有力である。しかしながら従来の磁歪材料では変位
の絶対量が充分でなく、ミクロンオーダーの精密変位制
御駆動部材料としては絶対駆動変位量のみならず、精密
制御の点からも満足し得るものではなかった。
、ミクロンオーダーの微小変位制御に不可欠の変位駆動
部の開発が必要とされている。この変位駆動部の駆動機
構の一つとして磁歪物質を用いた磁気−機械変換デバイ
スが有力である。しかしながら従来の磁歪材料では変位
の絶対量が充分でなく、ミクロンオーダーの精密変位制
御駆動部材料としては絶対駆動変位量のみならず、精密
制御の点からも満足し得るものではなかった。
このような課題を解決すべく本発明者等が研究を進めた
結果、Ｄｙ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｍｎ系のラーベス型金属間化
合物で飽和磁歪（λＳ）が１０００ Ｘ １０’″６を
超えるものが得られることを見出した（特公昭６１−３
３８９２号）。
結果、Ｄｙ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｍｎ系のラーベス型金属間化
合物で飽和磁歪（λＳ）が１０００ Ｘ １０’″６を
超えるものが得られることを見出した（特公昭６１−３
３８９２号）。
（発明が解決しようとする課題）
特公昭６１−３３８９２号にも示されているように、実
用上は数ｋｏｅ程度の低磁界で大きな磁気歪を示し、か
つ高い靭性を有することが要求されている。
用上は数ｋｏｅ程度の低磁界で大きな磁気歪を示し、か
つ高い靭性を有することが要求されている。
しかしながらこの特公昭６１−３３８９２号に示されて
いる材料でもまだ不十分であり、より高性能の磁歪材料
が望まれている。
いる材料でもまだ不十分であり、より高性能の磁歪材料
が望まれている。
また微小変位を発生する際、問題となるのは使用温度範
囲内での磁歪特性の変化である。この様な温度特性が良
好でないと、変位量に温度依存性が生じてしまい、実用
上大きな問題となる。
囲内での磁歪特性の変化である。この様な温度特性が良
好でないと、変位量に温度依存性が生じてしまい、実用
上大きな問題となる。
本発明はこのような問題点を考慮してなされたもので、
低磁場で大きな磁歪を得ると共に温度変化に対する磁歪
値の変化を低減し、かつ機械的性質にも優れた超磁歪合
金を提供することを目的とする。
低磁場で大きな磁歪を得ると共に温度変化に対する磁歪
値の変化を低減し、かつ機械的性質にも優れた超磁歪合
金を提供することを目的とする。
〔発明の構成〕
（課題を解決するための手段及び作用）本発明は、［子
比で Ｄｙ１４Ｔｂ、（Ｆｅ、−ｘ−ｙＭｎｚＸｙ）ｚの組成
よりなるラーベス型金属間化合物を主相とすることを特
徴とした超磁歪合金である。
比で Ｄｙ１４Ｔｂ、（Ｆｅ、−ｘ−ｙＭｎｚＸｙ）ｚの組成
よりなるラーベス型金属間化合物を主相とすることを特
徴とした超磁歪合金である。
本発明者らは先にＤｙ−Ｔｂ−Ｆｅ−Ｍｎの４元系合金
で磁歪の優れたものを開発した（特許第１３７０４８８
号）。本発明はその合金の磁歪特性を落とすことなく温
度特性を改良したものである。
で磁歪の優れたものを開発した（特許第１３７０４８８
号）。本発明はその合金の磁歪特性を落とすことなく温
度特性を改良したものである。
第１図はＤｙ−Ｔｂ−Ｆｅ−ＭｎにＧｏ、Ｎｉを添加し
た超磁歪合金の温度−磁歪量特性を示すものである。同
図にはＧｏ、Ｎｉの添加のない比較例も併せて示すが、
同図より明らかな様に、−１００〜＋１００℃の間で本
発明に係るＧｏ、Ｎｉ添加の磁歪量はほとんど変化しな
い。これに対し比較例の場合は大きく変化している。
た超磁歪合金の温度−磁歪量特性を示すものである。同
図にはＧｏ、Ｎｉの添加のない比較例も併せて示すが、
同図より明らかな様に、−１００〜＋１００℃の間で本
発明に係るＧｏ、Ｎｉ添加の磁歪量はほとんど変化しな
い。これに対し比較例の場合は大きく変化している。
上記式中のＸ（Ｃｏ、Ｎｉ）量を示すＶであるが、０．
０５〜０．１の間で温度特性改善の顕著な効果が得られ
る。Ｖの値が大きすぎると磁歪特性が低下してしまいま
たＸ成分の添加はＭｎ添加によるキュリー温度の低下を
補償する効果があるが小さすぎると添加効果が顕著には
現われない。
０５〜０．１の間で温度特性改善の顕著な効果が得られ
る。Ｖの値が大きすぎると磁歪特性が低下してしまいま
たＸ成分の添加はＭｎ添加によるキュリー温度の低下を
補償する効果があるが小さすぎると添加効果が顕著には
現われない。
ＤｙとＴｂの比を表わすａが０．２〜０．９で良好な磁
歪特性を得るが、本発明の基本成分であるＤｙ−Ｔｂ−
Ｆａ−Ｍｎの４元素ではａ≧０．３５の領域で磁歪値の
ピークが認められる。従って好ましくはａ＝０．３５〜
０．９である。希土類金属の組成と磁歪特性との関係を
調べた結果を第２図に示す０合金組戒はＤＹｘ−ａＴｂ
ａ （Ｆｅｏ、ｓＭｎｏ、ａｓＸｏ、ｏｉ）ｘ、ｓ Ｃ
ただし、Ｘ ＝ Ｃｏ１である。磁歪特性の評価方法と
しては、歪ゲージ法により、１０ｋＯｅ迄の磁界を印加
して求めた６図中縦軸の磁歪値は、低磁界駆動（低入力
パワー）の実用性を考慮し、２ｋＯｅ（キロエルステッ
ド）の磁界を印加した時の各組成合金の磁歪値をＤ ｙ
Ｆ ｅ、の同条件下での磁歪値で規格化した相対値を
して示す、同図よりａ≧０．３５を越える領域でピーク
がみられることが分かる。
歪特性を得るが、本発明の基本成分であるＤｙ−Ｔｂ−
Ｆａ−Ｍｎの４元素ではａ≧０．３５の領域で磁歪値の
ピークが認められる。従って好ましくはａ＝０．３５〜
０．９である。希土類金属の組成と磁歪特性との関係を
調べた結果を第２図に示す０合金組戒はＤＹｘ−ａＴｂ
ａ （Ｆｅｏ、ｓＭｎｏ、ａｓＸｏ、ｏｉ）ｘ、ｓ Ｃ
ただし、Ｘ ＝ Ｃｏ１である。磁歪特性の評価方法と
しては、歪ゲージ法により、１０ｋＯｅ迄の磁界を印加
して求めた６図中縦軸の磁歪値は、低磁界駆動（低入力
パワー）の実用性を考慮し、２ｋＯｅ（キロエルステッ
ド）の磁界を印加した時の各組成合金の磁歪値をＤ ｙ
Ｆ ｅ、の同条件下での磁歪値で規格化した相対値を
して示す、同図よりａ≧０．３５を越える領域でピーク
がみられることが分かる。
Ｍｎ量を示す工は、Ｏ，ＯＳ〜０．４である。大きすぎ
るとキュリー温度が低下して実用上の問題が生じ、小さ
すぎると靭性及び加工性が低下する。
るとキュリー温度が低下して実用上の問題が生じ、小さ
すぎると靭性及び加工性が低下する。
希土類金属と遷移金属の比を示す２であるが、Ｚ＞２．
１では異相（希土類：遷移金属＝１＝３など）が生成し
、磁歪特性を低下する。またＺ）１．９５ではラーベス
型金属間化合物が合金体積中に占める割合がほぼ１００
％となり、延性に富む希土類金属相が消失するため靭性
が低下し、難加工性材料となり、磁歪特性も低下するた
め、望ましくはミニ１．９５である。一方、Ｚ＜１．４
ではラーベス型金属間化合物が合金体積中に占める割合
が５０％を下回り、磁歪特性が大幅に減少する０例えば
、Ｚ＝２において、１００％ラーベス型金属間化合物の
ときの磁歪定数を１００とした場合、Ｚ＜１．４では磁
歪定数が３０〜５０となり、磁歪特性の劣化が顕著であ
ることから実用材にはならない。
１では異相（希土類：遷移金属＝１＝３など）が生成し
、磁歪特性を低下する。またＺ）１．９５ではラーベス
型金属間化合物が合金体積中に占める割合がほぼ１００
％となり、延性に富む希土類金属相が消失するため靭性
が低下し、難加工性材料となり、磁歪特性も低下するた
め、望ましくはミニ１．９５である。一方、Ｚ＜１．４
ではラーベス型金属間化合物が合金体積中に占める割合
が５０％を下回り、磁歪特性が大幅に減少する０例えば
、Ｚ＝２において、１００％ラーベス型金属間化合物の
ときの磁歪定数を１００とした場合、Ｚ＜１．４では磁
歪定数が３０〜５０となり、磁歪特性の劣化が顕著であ
ることから実用材にはならない。
本発明では希土類元素はＤｙ−Ｔｂの２元素を基本とす
るが、本発明の特性を損なわない範囲で、Ｌａ、 Ｃｅ
、 Ｐｒ、 Ｎｄ、 Ｐａ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、
Ｈｏ。
るが、本発明の特性を損なわない範囲で、Ｌａ、 Ｃｅ
、 Ｐｒ、 Ｎｄ、 Ｐａ、 Ｓｍ、 Ｅｕ、 Ｇｄ、
Ｈｏ。
Ｅｒ、 Ｔａｇ、 Ｙｂ、 Ｌｕ、 Ｙの他の希土類元
素を添加しても良い。添加量の上限はｏｙ−’ｒｂの合
計量中の５０ａｔ％程度までである。
素を添加しても良い。添加量の上限はｏｙ−’ｒｂの合
計量中の５０ａｔ％程度までである。
本発明の希土類鉄系超磁歪合金では、主要合金（添加）
元素である鉄およびマンガンはテルビウムおよびディス
プロシウムとラーベス型金属間化合物を形成し、加工性
および靭性が良好で更に室温以上の温度領域における磁
歪特性を著しく向上せしめ、満足し得る特性に至らしめ
るものである。
元素である鉄およびマンガンはテルビウムおよびディス
プロシウムとラーベス型金属間化合物を形成し、加工性
および靭性が良好で更に室温以上の温度領域における磁
歪特性を著しく向上せしめ、満足し得る特性に至らしめ
るものである。
加工性および靭性の向上は、ラーベス型金属間化合物を
構成する遷移金属として、鉄とマンガンを選択すること
によって達成される。またさらに加工性および靭性を向
上せしめる手段としてはラーベス型金属間化合物（Ａ
Ｂ２） 中に延性に富む希土類金属α相（Ｒ）、を分
散せしめ破壊靭性値を向上せしめることである（第３図
）、シかしこの場合、ラーベス型金属間化合物以外の化
合物が生成すると磁歪特性が大幅に劣化することから、
熱平衡状態図より、上記希土類金属・遷移金属系に限定
される。
構成する遷移金属として、鉄とマンガンを選択すること
によって達成される。またさらに加工性および靭性を向
上せしめる手段としてはラーベス型金属間化合物（Ａ
Ｂ２） 中に延性に富む希土類金属α相（Ｒ）、を分
散せしめ破壊靭性値を向上せしめることである（第３図
）、シかしこの場合、ラーベス型金属間化合物以外の化
合物が生成すると磁歪特性が大幅に劣化することから、
熱平衡状態図より、上記希土類金属・遷移金属系に限定
される。
また本発明合金は鋳造体、焼結体など多結晶体でも良い
し、一方向凝固等による結晶配向やフローティングゾー
ンメルト法等を用いた結晶性を制御したものでも良い、
＜１１１＞方向が磁歪量の軸であり、この方向への制
御は有効であることが期待できる。
し、一方向凝固等による結晶配向やフローティングゾー
ンメルト法等を用いた結晶性を制御したものでも良い、
＜１１１＞方向が磁歪量の軸であり、この方向への制
御は有効であることが期待できる。
（実施例）
表１に示した合金をアーク溶解にて作成した後、９００
℃Ｘ１ｖｅｅｋの均一化処理を施した試料を切削加工に
て１０１ｍＸ１０閣×５閣厚の試験片とした。
℃Ｘ１ｖｅｅｋの均一化処理を施した試料を切削加工に
て１０１ｍＸ１０閣×５閣厚の試験片とした。
磁歪特性は、室温下で抗磁性ゲージを用い、磁界は対向
磁極型電磁石により発生させ、 ２ｋＯｅ印加磁界中
で評価した。
磁極型電磁石により発生させ、 ２ｋＯｅ印加磁界中
で評価した。
磁歪量の温度特性変化は上記評価方法を用いて試料の温
度を変えながら行なった。
度を変えながら行なった。
磁歪の温度特性は一１００℃から＋１００℃における変
化量を室温の磁歪値で規格化した値を求め、表１に示し
た。
化量を室温の磁歪値で規格化した値を求め、表１に示し
た。
靭性の比較評価法は鉄製敷板への落下試験を採用し、同
一形状（はぼ同一重量）の試験片を３ｍの位置より自然
落下させ破壊の有無を調べた。このとき、同じ組成の試
験片１０個を落下試験し、全数とも破壊しなかったとき
を０．１つでも破壊したものをΔ、全数破壊したものを
×とした。
一形状（はぼ同一重量）の試験片を３ｍの位置より自然
落下させ破壊の有無を調べた。このとき、同じ組成の試
験片１０個を落下試験し、全数とも破壊しなかったとき
を０．１つでも破壊したものをΔ、全数破壊したものを
×とした。
また、合金組成は光学顕微鏡、ＥＤＸにより２相状態あ
るいは単相状態であるかを同定した。
るいは単相状態であるかを同定した。
以下余白
表１に示した実施例から明らかな如く、本発明による希
土類・鉄系超磁歪合金は、低磁界において極めて大きな
磁歪特性を有しており、ラーベス型金属間化合物相と残
部となる希土類金属α相より増成される２相合金組織を
有していることから。
土類・鉄系超磁歪合金は、低磁界において極めて大きな
磁歪特性を有しており、ラーベス型金属間化合物相と残
部となる希土類金属α相より増成される２相合金組織を
有していることから。
靭性も大幅に改善されることが確認された。
比較のために、比較例１．２の特性を表１に併せて示す
。
。
比較例１は磁歪特性については良好な特性を示している
ものの、靭性が低く、脆弱である。
ものの、靭性が低く、脆弱である。
比較例２は、靭性が良好であるが、磁歪特性が著しく劣
化してしまう。
化してしまう。
以上説明した如く本発明により希土類−鉄系超磁歪合金
は従来の磁歪材料の特性に比べ、極めて優れた磁歪特性
を有するとともに磁歪の温度安定性、靭性が、良好であ
る等の実用材料に不可欠な要因をも満たし、特にミクロ
ンオーダーの微小変位制御用駆動部１強力超音波発生用
振動子、センサ等の構成材料として極めて優れた特性を
有するものである。
は従来の磁歪材料の特性に比べ、極めて優れた磁歪特性
を有するとともに磁歪の温度安定性、靭性が、良好であ
る等の実用材料に不可欠な要因をも満たし、特にミクロ
ンオーダーの微小変位制御用駆動部１強力超音波発生用
振動子、センサ等の構成材料として極めて優れた特性を
有するものである。
第１図は磁歪量の温度変化を示した特性図、第２図は磁
歪特性と組成比の関係図、第３図は２相合金組織の構成
図。
歪特性と組成比の関係図、第３図は２相合金組織の構成
図。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 原子比で Ｄｙ＿１＿−＿ａＴｂ＿ａ（Ｆｅ＿１＿−＿ｘ＿−＿ｙ
Ｍｎ＿ｘＸ＿ｙ）＿ｚただし０．２≦ａ≦０．９ ０．０５≦ｘ≦０．４ ０．０５≦ｙ≦０．１ １．４≦ｚ≦２．１ ｘ；Ｃｏ及びＮｉの少なくとも一種 の組成よりなるラーベス型金属間化合物を主相とするこ
とを特徴とした超磁歪合金。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21142489A JPH0375340A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 超磁歪合金 |
| EP89310001A EP0361969B1 (en) | 1988-09-29 | 1989-09-29 | Super-magnetostrictive alloy |
| DE68926768T DE68926768T2 (de) | 1988-09-29 | 1989-09-29 | Supermagnetostriktive Legierung |
| US07/671,074 US5110376A (en) | 1988-09-29 | 1991-03-18 | Super-magnetostrictive alloy |
| US07/845,827 US5223046A (en) | 1988-09-29 | 1992-03-06 | Super-magnetostrictive alloy |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21142489A JPH0375340A (ja) | 1989-08-18 | 1989-08-18 | 超磁歪合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0375340A true JPH0375340A (ja) | 1991-03-29 |
Family
ID=16605728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21142489A Pending JPH0375340A (ja) | 1988-09-29 | 1989-08-18 | 超磁歪合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0375340A (ja) |
-
1989
- 1989-08-18 JP JP21142489A patent/JPH0375340A/ja active Pending
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