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武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
Proceedings of 21st International Workshop on Rare-Earth Permanent Magnets and their Applications (REPM 2010), p.161 - 164, 2010/08
現状では希少金属であるDyの添加が不可欠な高温で使われるNd-Fe-B焼結磁石のDy使用量を減らすのに鍵となる、焼結磁石内部の平均構造に関する情報を得るために、原子力研究開発機構の研究用原子炉JRR-3に設置されている小角散乱装置、SANS-J-IIを用いて、中性子小角散乱測定を行った。2次元検出器上で観測された中性子小角散乱の強度マップは、焼結や焼結後の熱処理条件で大きく変わり、中性子小角散乱法が、焼結磁石内部の平均構造を調べるのに、非常に有効な研究手段であることを示している。
武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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われわれは、Dy使用量を著しく下げたNd-Fe-B焼結磁石で、室温以上の使用環境化でも高保磁力を実現する鍵を握る、主相の結晶粒の大きさと保磁力、また、界面ナノ構造と保磁力との間の定量的な相関を明らかにするために、JRR-3に設置されているSANS-J-IIを使って、中性子小角散乱法により調べてきた。今回は、結晶粒径と焼結条件の違いにより保磁力が大きく変化すること、また、それに伴って中性子小角散乱パターンが敏感に変化する様子を報告するとともに、内部平均構造と保磁力の相関について議論する。
武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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ネオジム鉄ボロン(Nd-Fe-B)焼結磁石は市販されている永久磁石の中で最も強力であるが、キュリー点が比較的低いために、室温よりも高温になると急速に保磁力が低下することが知られている。現状では、高温でも保磁力が維持できるようにネオジムの一部をディスプロシウム(Dy)に置換することが行われているが、Dyの添加は飽和磁化を下げる効果があるとともに、Dyそのものが希少金属であるために、省Dy又はDyフリーのネオジム鉄ボロン焼結磁石の開発が求められている。その実現のためには焼結粉末の微細化と焼結粒間の界面構造の制御が重要であると言われている。中性子小角散乱法はそのような内部構造を非破壊的に測定することのできる手法である。われわれは、JRR-3の中性子小角散乱装置SANS-J-IIを使って、Nd-Fe-B焼結磁石の内部構造と保磁力の間の定量的な関係を調べた。
武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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高温での使用において、現状では添加が必要不可欠な希少金属Dyの使用量を著しく下げた、さらにはDyフリーのNd-Fe-B焼結磁石で高保磁力を実現する鍵を握る、主相の結晶粒の大きさと保磁力、また、界面ナノ構造と保磁力との間の定量的な相関に注目し、中性子小角散乱法を用いて調べてきた。この講演では、結晶粒径と焼結条件の違いによる保磁力と中性子小角散乱パターンの変化について報告する。中性子小角散乱測定は日本原子力研究開発機構の研究用原子炉(JRR-3)に設置されている中性子小角散乱装置SANS-J-IIで行った。また、異なる結晶粒径の原料粉に対し、焼結温度を変化させることで、保磁力の値を変えた数種類の試料を測定に用いた。保磁力は、結晶粒径と焼結温度によって変化し、それに伴って、中性子小角散乱パターンも敏感に変化することがわかった。また2次元検出器上の小角散乱パターンは異方的であり、主相を構成する結晶粒も異方的な構造を持ち、焼結温度によってその異方性の度合いが変化することもわかった。講演では、実験の詳細とその解析結果による、内部平均構造と保磁力の相関について報告する。
武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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Nd-Fe-B焼結磁石は、実用化されている永久磁石の中で最も強力なものであり、ハイブリッド自動車をはじめとする省エネ機器で広範囲に使われている。しかし、現状では、高温での使用において、希少金属であるDyの添加が必要不可欠である。そこで、Dyの使用量を著しく下げた、さらにはDyフリーのNd-Fe-B焼結磁石の開発が急務となっている。われわれは、保磁力機構の鍵を握る、主相の結晶粒の大きさと保磁力、また、界面ナノ構造と保磁力との間の定量的な相関に注目し、中性子小角散乱法を用いて調べてきた。この発表では、結晶粒径と焼結条件の違いによる、保磁力と中性子小角散乱パターンの変化について報告する。
武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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われわれは、高温での使用において高保磁力を維持するために、現状では添加が必要不可欠な、希少金属Dyの使用量を著しく下げたNd-Fe-B焼結磁石を実現する鍵を握る、主相の結晶粒の大きさや界面ナノ構造と保磁力との間の定量的な相関に注目し、中性子小角散乱法を用いて調べてきた。この講演では、日本原子力研究開発機構の研究用原子炉(JRR-3)に設置されている中性子小角散乱装置SANS-J-IIを使った測定で得られた、結晶粒径と焼結条件の違いによる中性子小角散乱パターンの変化と、シミュレーション結果との比較について報告する。
鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*; 武田 全康
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われわれは、最近、ハイブリッドカーの駆動モータ用の需要が急速に伸びているが、希少金属であるDyの添加が必要不可欠なNd-Fe-B焼結磁石からDyの使用量を削減した、Dyフリー高保磁力Nd-Fe-B焼結磁石を実現する鍵を握る、焼結磁石内の結晶粒の大きさと保磁力、また、界面構造と保磁力との相関を明らかにするために中性子小角散乱測定を行った。前回の日本物理学会では、実験的に得られた小角散乱パターンから、単純なモデルを仮定して解析する試みがある程度成功することを紹介した。今回は、そのシミュレーションの精度を上げる試みについて紹介する。
武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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Nd-Fe-B焼結磁石は、実用化されている永久磁石の中で最も強力なものであり、ハイブリッド自動車をはじめとする省エネ機器で広範囲に使われている。しかし、現状では、高温での使用において、希少金属であるDyの添加が必要不可欠である。そこで、Dyの使用量を著しく下げた、さらにはDyフリーのNd-Fe-B焼結磁石の開発が、その原料供給の不安定さから急務となっている。われわれは、保磁力機構の鍵を握る、主相の結晶粒の大きさと保磁力、また、界面ナノ構造と保磁力との間の定量的な相関に注目し、中性子小角散乱法を用いて調べ、前回の日本中性子科学会年会で発表した。今回は、その小角散乱パターンの定量的解析の試みと、J-PARCの物質・生命科学実験施設(MLF)に設置されている茨城県の材料解析装置(iMATERIA)を使って、小角散乱領域のみならず、結晶構造解析も可能な中角、広角にまで測定領域を拡張し、熱処理条件の違いによる磁石主相(Nd
Fe
B)以外の界面相の構造変化を観測したので、その詳細を報告する。本研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構の希少金属代替材料開発プロジェクト「希土類磁石向けディスプロシウム使用量低減技術開発」により行われているものである。
武田 全康; 鈴木 淳市; 山口 大輔; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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Nd-Fe-B焼結磁石は、実用化されている永久磁石の中で最も強力なものであり、ハイブリッド自動車を始めとする省エネ機器で広範囲に使われている。しかし、現状では、高温での使用において、希少金属であるDyの添加が必要不可欠である。そこで、Dyの使用量を著しく下げた、さらにはDyフリーのNd-Fe-B焼結磁石の開発が、その原料供給の不安定さから急務となっている。われわれは、保磁力機構の鍵を握る、主相の結晶粒の大きさと保磁力、また、界面ナノ構造と保磁力との間の定量的な相関を明らかにすることを目的として、中性子小角散乱法による研究を行っている。発表では、実験の詳細と簡単なモデルによる現状での解析結果、そして、新たに開発中の解析ソフトウエアの概要について報告をする。
武田 全康; 鈴木 淳市*; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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希少金属代替材料プロジェクト「希土類磁石向けディスプロシウム削減技術開発」で行った、中性子小角散乱測定により得られたNd-Fe-B焼結磁石内の内部平均構造情報をわかりやすく実空間で表示するために、われわれが取り組んでいる中性子小角散乱パターン解析法の開発状況について発表する。
武田 全康; 鈴木 淳市*; 秋屋 貴博*; 加藤 宏朗*; 宇根 康裕*; 佐川 眞人*
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中性子小角散乱(small-angle neutron scattering: SANS)法が測定対象とするのは、数nmから数
mスケールに渡る、物質内部の構造やその構造揺らぎである。Nd-Fe-B焼結磁石において、保磁力向上の鍵を握る、主相,粒界相、それらの間の2粒子粒界や3重点等が、SANS法の測定スケールに含まれているだけでなく、SANS法では、表面や断面の2次元構造情報ではなく、焼結磁石全体の平均的な構造情報が得られる。さらに、磁区に関する情報も得られるため、保磁力と焼結磁石内部の微細組織の相関を調べる際に、SANS法は、SEMやTEMといった実空間構造観察手法の相補的な役割を果たすことができる。われわれは、これまでの測定で、Nd-Fe-B焼結磁石のSANSパターンが、試料の焼結条件により敏感に変わることを見いだすとともに、SANSの強度と保磁力との相関を示唆する結果を得ている。講演では、SANS法によるNd-Fe-B焼結磁石の研究で、これまでに何がわかり、何が残されている課題なのか、SANS法を用いた研究の現状について発表する。