JPS5828341B2 - 高飽和磁化を有する鉄↓−ほう素固溶体合金 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高飽和磁化を特徴とする強磁性合金に関し、
特に体心立方（ｂｃｃ）構造を有する鉄−はう素置溶体
合金に関する。

α鉄（フェライト）及びγ−鉄（オーステナイト）にお
けるほう素の平衡固溶度は全く小さくそれぞれ０．０５
及び０．１１原子％未満である、Ｍ・ハンセンらの二成
分合金の構成、２４９−２５２ページ、マグロ−・ヒル
・ブック・カンパニー・インコーホレイテッド（１９５
８）参照。

鉄におけるほう素の固溶性を薄板急冷法により増大しよ
うという試みに既になされたが成功しなかった、例えば
Ｒ，Ｃ，ラールらのトランザクションズ・オフ・メタラ
ジカル・ソサイエテイ・オフ・ＡＩＭＥ、２４５巻、２
５３−２５７ページ（１９６９年）参照。

この薄板急冷は吹付は法を使ったがフェライト及びＦｅ
５Ｂを形成しただけでオーステナイト相の量には変化が
なかった。

はう素１，６及び３．２重量％（それぞれ７．７及び１
４．５原子％）を含有する組成が得られた。

これらの薄板急冷した合金及び二相を含有する平衡合金
は非常に脆くて商業用途に使用する薄いリボン又はスト
リップに容易に加工することができない。

本発明によれば高飽和磁化を有し、本質的にほう素約４
〜１２原子％、残部は本質的な鉄及び不可避の不純物よ
りなる鉄−はう素置溶体合金が提供される。

本発明の合金はｂｃｃ構造をもちそしてほう素約４〜１
２原子％の範囲にわたり全体的に置換型である。

本発明の合金は （ａ） 材料の溶融物を形成させ （ｂ） その溶融物を急速回転中の急冷表面上に沈積
させ、そして （ｃ） その溶融物を約１０４〜ｂ 急冷して連続繊維を形成さす。

ことを特徴とする方法により良い曲げ延性をもつ連続繊
維として有利に容易に造られる。

本発明の合金は適度に高い硬度及び強度、良い耐蝕性、
高い飽和磁化及び高い熱安定性を有する。

本発明の合金は例えば高飽和磁化を必要とする磁気鉄心
に用途がある。

本発明の範囲内の合金の組成は、急速冷却時から室温に
至るまでに保持される平衡構造及び相と共に第１表に表
示する。

Ｘ線回折解析によればチル鋳造リボンではｂｃｃ構造を
もつ単一準安定相α−Ｆｅ（Ｂ）が保持されていること
が判る。

第１表はまたほう素の濃度についての格子常数及び密度
の変化を要約する。

はう素の添加につれて格子が収縮し従ってα−鉄格子の
置換位置上に小さし場※はう素原子が主に溶解すること
を示しているのは明らかである。

これは更に第１表に表示した様に固溶体における単位胞
中の原子の数（密度及び格子定数から計算される）によ
り支持される。

単位胞当りの原子数は溶質の濃度に関係なく本質的に一
定の２（実験誤差内）に留まる。

周知の様にこれは置換型固溶体の特性である。

比較をいえば純鉄は室温でα相（平衡）で存在し、平均
密度７．８７＆／ｃＩｉｌ、格子定数２．８６６４、単
位胞当り２．０原子である。

本発明の合金によっては、Ｆｅ−Ｂ状態図から予期され
るα−Ｆｅ及びＦｅ２Ｂの平衡状態の混在も、また薄板
急冷により先に得られた斜方晶系Ｆｅ５Ｂ相も形成され
ぬことは注目さるべきである。

本発明の組成物中のほう素の量は二つの点から制限され
る。

約１２原子％という上限は冷却速度により指定される。

ここで使う約ｌＯ４〜１０’℃／秒の冷却速度では、は
う素約１２原子％超を含有する組成は本発明の組成物に
対して得られるｂｃｃ固溶体伏態状態もむしろ実質的ガ
ラス相を形成する。

約４原子％という下限は溶融組成物の流動性により指定
される。

はう素約４原子％未満を含有する組成物は溶融紡糸で繊
維を造るに必要な流動性をもたない。

はう素の存在は溶融物の流動性を増大し従って繊維の製
造性を増大する。

第２表は硬度、極限引張強度及び準安定合金が安定した
結晶状態に変態する温度を表示する。

はう素４〜１２原子％の範囲にわたって、硬度は４２５
〜９１９ｋｇ／扉ｍ２、極限引張強度は２０６〜３６０
ｋｓｉ、変態温度は８８０〜７７０にの範囲にある。

第 ２ 表 溶融紡糸したＦｅ（Ｂ）ｂｃｃ 固溶体リボンの機械的性質 合金の組成 硬 度 極限引張強度 変態温度（原子％
＞ （ｋｇ／ｇｍ２）（ｋｓｉ） （Ｋ）ｅｇ
６Ｂ４ Ｆ ｅ ｇ ４ Ｂ ６ ｅｇ２Ｂ６ Ｆｅ９０Ｂ１０ Ｆｅ８ｄＢ１２ ２５ ５７ ９８ ５０ １９ ０６ ４２ ８０ ０５ ６０ ８０ ６０ ２０ ９５ ７０ 変態温度では安定相、実質的純α−Ｆｅ及び正方晶系の
Ｆｅ２Ｂ、の混合物に至る漸進的変態が起る。

本発明の合金の高い変態温度はその高い熱安定性を表わ
す。

これらの合金の室温飽和磁化（Ｂｓ）はＦｅ、、Ｂ１□
の１６．６キロガウスからＦ ｅ ｇ６ Ｂ４の２０．
０キロガウスまでにわたる。

本発明の合金のその他の磁気的性質を第３表に表示する
。

それにはＦｅ原子当りのボーア磁子で表わした飽和モー
メント及びキュリ一温度がある。

比較のためにいえば純鉄（α−Ｆ ｅ ）の飽和モーメ
ントは２．２２μＢでありそのキュリ一温度は１０４３
にである。

本質的にほう素約４〜６原子□と残部鉄よりなる合金は
粒配向Ｆｅ−８ｉ変圧器用合金（Ｂ ｓ＝ １９．７キ
ロガウス）に匹敵するＢｓ値をもつ。

更にこの範囲の合金は延性をもつ。

従ってこれらの合金は変圧器鉄心に使用でき従って好ま
しいものである。

本発明の合金は連続繊維として造るのが有利である。

ここで使う用語「繊維」とは横断面の直径がその長さよ
りも非常に小さい任意の細長い物体を包含し、その例に
はリボン、針金、ス） ＩＪツブ、シートその他規則的
又は不規則な横断面をもつ類似物がある。

本発明の合金は適当な組成の合金溶融物を約１０’〜１
０６℃／秒の速さで冷却することにより造られる。

約り０４℃／秒未満の冷却速度はα−Ｆｅ及びＦｅ２
Ｂの周知の平衡相の混合物をもたらす。

約り０６℃／秒超の冷却速度は準安定の正方晶系のＦｅ
５Ｂ相及び／又はガラス質をもたらす。

少くとも約り０５℃／秒の冷却速度はｂｃｃ固溶相を容
易に与え、従って好ましい。

種々の方法が急冷した連続リボン、針金、シート等を造
るに使用できる。

代表的にいえば、特定の組成が選ばれ、所要の元素の所
望の割合での粉が溶融され均質化されそしてその溶融合
金が急速回転する円筒の様な急冷表面上に沈積すること
によって急冷される。

溶融物は種々の方法で沈積されるが、その例には米国特
許第３，８６２，６５８号で教示する様な溶融紡糸法、
米国特許第３，５２２，８３６号で教示する様な溶融引
張法、及び米国特許 第３，８６３，７００号で教示する様な溶融引出法等が
ある。

合金は大気中又は中度の真空中で造られる。

不活性ガスの様な他の周囲条件もまた使える。実施例 合金を成分元素（純度９９．９％以上）から造りその溶
融物を急冷して連続リボンの形にした。

このリボンの典型的な横断面の寸法は１．５ｍｇＸ４０
μｍであった。

密度は室温で空気中とブロモホルム（ＣＢ ｒ ４ 、
ｐ ＝２．８６５ ＆ ／ｃｒｄ ）中の試料の重量を
比較して決定した。

Ｘ線回折図はルルコ（Ｎｏｔｅｌｃｏ）回折計で戸先し
た鋼状射線を使ってとった。

分光計はけい素標準を使って±０．００１人と推定され
る格子定数の最大誤差をもって基準化した。

熱磁化データは４．２〜１０５０にの温度範囲で振動試
料磁気計でとった。

硬度はダイアモンド角錐法で、対向面の挟角１３６°を
もつ正四角錐の形のダイアモンドからなるピツカーズ型
圧子を使って測定した。

荷重１０（ｌを適用した。測定結果は第１．２及び３表
に要約しである。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ はう素４〜１２原子％と残部を実質的に占める鉄お
   よび不可避不純物とからなり、１６．６〜２０．０キロ
   ガウスの範囲の飽和磁化を有し、かつ体心立方構造に形
   成された固溶体相を有することを特徴とする強磁性体。 ２ 本質的にほう素４〜６原子％、残部は本質的に鉄お
   よび不可避不純物からなる特許請求の範囲第１項に記載
   の強磁性体。 ３ 実質的連続繊維の形態を有する特許請求の範囲第１
   項に記載の強磁性体。