CN114730826A - 磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

磁致伸缩构件由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成，是具有长边方向以及短边方向的板状体，板状体的正面以及背面中的至少一个面具有沿长边方向延伸的多个槽。

Description

磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法
技术领域
本发明涉及磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法。
背景技术
磁致伸缩材料作为功能性材料而受到关注。例如，作为铁系合金的Fe-Ga合金是显示出磁致伸缩效果以及逆磁致伸缩效果的材料，显示出100～350ppm左右的较大的磁致伸缩。因此，近年来，作为能量收集领域的振动发电用材料而受到关注，期待在可穿戴终端、传感器类等中的应用。作为Fe-Ga合金的单晶的制造方法，已知有基于提拉法(切克劳斯基法，以下简称为“Cz法”)的单晶的培育方法(例如，专利文献1)。另外，作为Cz法以外的制造方法，已知有垂直布里奇曼法(VB法)、垂直温度梯度凝固法(VGF法)(例如，专利文献2、专利文献3)。
Fe-Ga合金在晶体的<100>方位具有易磁化轴，能够在该方位呈现出较大的磁应变。以往，Fe-Ga合金的磁致伸缩构件通过从Fe-Ga的多晶以所期望的尺寸切割<100>方位取向的单晶部分来制造(例如，非专利文献1)，但由于晶体方位对磁致伸缩特性影响较大，因此据认为使需要磁致伸缩构件的磁致伸缩的方向与晶体的磁应变最大的<100>方位一致的单晶作为磁致伸缩构件的材料是最佳的。
Fe-Ga合金的单晶在相对于单晶的<100>方位平行地施加磁场时，呈现出正磁致伸缩(以下，称为“平行磁致伸缩量”)。另一方面，在相对于<100>方位垂直地施加磁场时，呈现出负磁致伸缩(以下，称为“垂直磁致伸缩量”)。若逐渐增强所施加的磁场的强度，则平行磁致伸缩量或者垂直磁致伸缩量分别饱和。磁致伸缩常数(3/2λ100)由饱和的平行磁致伸缩量与饱和的垂直磁致伸缩量之差决定，通过下述的式(1)求出(例如，专利文献4、非专利文献2)。
3/2λ100＝ε(//)―ε(⊥)…式(1)
3/2λ100：磁致伸缩常数
ε(//)：相对于<100>方向平行地施加磁场而饱和时的平行磁致伸缩量
ε(⊥)：相对于<100>方向垂直地施加磁场而饱和时的垂直磁致伸缩量
据认为Fe-Ga合金的磁致伸缩特性对磁致伸缩/逆磁致伸缩效应以及磁致伸缩式振动发电器件的特性产生影响，在进行器件设计方面成为重要的参数(例如，非专利文献4)。尤其是，已知磁致伸缩常数依赖于Fe-Ga合金单晶的Ga组成，在Ga组成为18～19at％和27～28at％时，磁致伸缩常数变得极大(例如，非专利文献2)，期望将这样的Ga浓度的Fe-Ga合金用于器件。进一步地，近年来，报告了除了磁致伸缩常数较大以外，还存在平行磁致伸缩量越大则输出电压等器件特性越高的倾向(例如，非专利文献3)。
磁致伸缩式振动发电器件例如由卷绕于线圈的Fe-Ga磁致伸缩构件、磁轭、励磁用永久磁铁构成(例如，专利文献5、非专利文献4)。在该磁致伸缩式振动发电器件中，形成为如下结构：若使器件的可动部的磁轭振动，则固定于磁轭的中央的Fe-Ga磁致伸缩构件连动地振动，通过逆磁致伸缩效应，卷绕于Fe-Ga磁致伸缩构件的线圈的磁通密度发生变化，产生电磁感应电动势而发电。在磁致伸缩式振动发电器件中，由于在磁轭的长边方向上施加力而引起振动，因此用于器件的Fe-Ga磁致伸缩构件优选以使作为易磁化轴的<100>成为长边方向的方式进行加工。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2016-28831号公报
专利文献2：日本特开2016-138028号公报
专利文献3：日本特开平4-108699号公报
专利文献4：日本特表2015-517024号公报
专利文献5：国际公开第2011-158473号
非专利文献
非专利文献1：Etrema公司，State of the Art ofGalfenol Processing.
非专利文献2：A.E.Clark et al.,Appl.Phys.93(2003)8621.
非专利文献3：Jung Jin Park,Suok-Min Na,Ganesh Raghunath,and AlisonB.Flatau.,AIP ADVANCES 6,056221(2016).
非专利文献4：上野敏幸，精密工学会志Vol.79,No.4,(2013)305-308.
发明内容
发明所要解决的问题
磁致伸缩式振动发电器件等的器件特性受到磁致伸缩构件的磁致伸缩特性的影响，因此要求磁致伸缩构件具有较高的磁致伸缩特性，磁致伸缩特性的偏差较小。其中，据认为若Fe-Ga合金的单晶的晶体方位为<100>，Ga浓度均匀，则能够得到磁致伸缩常数均匀的磁致伸缩构件。但是，如非专利文献3所记载的那样，公开了器件特性不仅受到磁致伸缩常数的影响，还受到平行磁致伸缩量的影响。本发明的发明人的调查结果是，判明了如上述那样制造的磁致伸缩构件即使磁致伸缩常数均匀，平行磁致伸缩量(或者垂直磁致伸缩量)也存在偏差，另外，磁致伸缩常数本身也存在偏差。
因此，本发明的目的在于提供一种磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法。
用于解决问题的手段
根据本发明的方式，提供一种磁致伸缩构件，其中，所述磁致伸缩构件由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成，所述磁致伸缩构件是具有长边方向以及短边方向的板状体，板状体的正面以及背面中的至少一个面具有沿长边方向延伸的多个槽。
另外，也可以构成为，具有多个槽的面的长边方向的表面粗糙度Ra比短边方向的表面粗糙度Ra小。另外，也可以构成为，长边方向的表面粗糙度Ra为0.3μm以上且1.5μm以下，短边方向的表面粗糙度Ra为0.6μm以上且4.5μm以下。另外，也可以构成为，磁致伸缩构件的磁致伸缩常数为200ppm以上，施加相对于长边方向平行的磁场而使长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量为200ppm以上。另外，也可以构成为，板状体的正面以及背面具有多个槽。另外，也可以构成为，沿磁致伸缩构件的长边方向延伸的多个槽的方向相对于所述长边方向为30°以内。另外，也可以构成为，磁致伸缩构件的厚度为0.3mm以上且2mm以下。另外，也可以是，晶体为单晶。另外，也可以是，铁系合金为Fe-Ga合金。另外，也可以构成为，多个槽通过平面磨削加工而形成。另外，也可以构成为，磁致伸缩构件是由一个晶体制造的多个磁致伸缩构件，多个磁致伸缩构件在施加相对于长边方向平行的磁场而使长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量的偏差为10％以内。
另外，根据本发明的方式，提供一种磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述磁致伸缩构件的制造方法具备：在由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成且在具有长边方向以及短边方向的板状体的正面以及背面中的至少一个面形成沿长边方向延伸的多个槽。
另外，也可以是，磁致伸缩构件的制造方法包含通过平面磨削加工来形成多个槽。另外，也可以是，平面磨削加工包含使用#40以上且#500以下的磨石来进行。另外，也可以是，磁致伸缩构件的制造方法包含形成多个槽，以使磁致伸缩常数为200ppm以上、且施加相对于长边方向平行的磁场而使长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量为200ppm以上。另外，也可以是，磁致伸缩构件的制造方法包含：由一个晶体制造多个磁致伸缩构件；以及在由一个晶体制造的多个板状体中，形成多个槽，以使施加相对于长边方向平行的磁场而使长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量的偏差为10％以内。
发明效果
本发明的方式的磁致伸缩构件具有磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的特性。本发明的方式的磁致伸缩构件的制造方法能够容易地制造磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的磁致伸缩构件。
附图说明
图1中的(A)以及图1中的(B)是表示实施方式所涉及的磁致伸缩构件的一个例子的附图代用照片，图1中的(A)是整体图像，图1中的(B)是将图1中的(A)的一部分放大后的图像。
图2是表示实施方式所涉及的磁致伸缩构件的制造方法的一个例子的流程图。
图3是表示单晶、薄板构件、磁致伸缩构件的第一例的图。
图4是表示单晶、薄板构件、磁致伸缩构件的第二例的图。
图5是表示单晶、薄板构件、磁致伸缩构件的第三例的图。
图6是表示实施例中使用的应变计法的图。
图7是表示比较例1的磁致伸缩构件的图。
具体实施方式
以下，参照附图进行说明。此外，在各附图中，适当地示意性地记载一部分或者全部，并变更比例尺来进行记载。
[实施方式]
以下，对本实施方式的磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法进行说明。
首先，对本实施方式的磁致伸缩构件进行说明。图1中的(A)以及图1中的(B)是表示实施方式所涉及的磁致伸缩构件的一个例子的附图代用照片，图1中的(A)是整体图像，图1中的(B)是将图1中的(A)的一部分放大后的图像。
如图1中的(A)所示，磁致伸缩构件1是具有长边方向D1以及短边方向D2的板状体。板状体在俯视时为长方形。板状体具有正面3以及背面4。优选正面3以及背面4相互平行，但也可以不相互平行。
磁致伸缩构件1由铁系合金的晶体构成。铁系合金只要具有磁致伸缩特性即可，没有特别限定。磁致伸缩特性是指在施加磁场时产生形状的变化的特性。铁系合金例如是Fe-Ga、Fe-Ni、Fe-Al、Fe-Co、Tb-Fe、Tb-Dy-Fe、Sm-Fe、Pd-Fe等合金。另外，也可以是在上述合金中添加有第三成分的合金。例如，也可以是在Fe-Ga合金中添加有Ba、Cu等的合金。在这些铁系合金中，Fe-Ga合金与其他合金相比磁致伸缩特性较大且加工也很容易，因此应用于能量收集领域的振动发电用材料、可穿戴终端、传感器类等。在以下的说明中，作为磁致伸缩构件1的一个例子，对磁致伸缩构件1由Fe-Ga合金的单晶构成的结构的例子进行说明。
Fe-Ga合金的单晶具有体心立方晶格结构，以密勒指数中的方向指数中的第一至第三的<100>轴(参照图3至图5)等价、密勒指数中的面指数中的第一至第三的{100}面(参照图3至图5)等价(即，(100)、(010)以及(001)等价)为基本。另外，Fe-Ga合金具有在晶体的特定方位呈现出较大的磁应变的特性。在将该特性利用于磁致伸缩式振动发电器件的情况下，优选在器件中使需要磁致伸缩构件1的磁致伸缩的方向与晶体的磁应变最大的方位(方向)一致。具体而言，如上所述，优选将单晶中的易磁化方向即<100>方向设定为磁致伸缩构件1的长边方向D1。将单晶中的易磁化方向即<100>方向设为磁致伸缩构件1的长边方向D1，例如能够通过如下方式实施，通过公知的晶体方位解析计算出单晶的晶体方位，并基于计算出的单晶的晶体方位切割单晶。
此外，能够用于本实施方式的磁致伸缩构件1的晶体可以是单晶，也可以是多晶。为了提高<100>方向的方位聚集度、提高作为磁致伸缩材料的特性，与多晶相比，单晶的使用更有利。此外，多晶虽然与单晶相比磁致伸缩特性降低，但能够以低成本生产，因此有时也使用多晶。
磁致伸缩构件1例如作为能量收集领域的振动发电器件用的材料(部件)、可穿戴终端、传感器类等的材料(部件)使用。例如，上述专利文献5所示的磁致伸缩式振动发电器件由线圈、卷绕于线圈的Fe-Ga合金的磁致伸缩构件、磁轭以及励磁用永久磁铁构成。该磁致伸缩式振动发电器件形成为如下结构：若使作为器件的可动部的磁轭振动，则固定于磁轭的中央部的磁致伸缩构件连动地振动，通过逆磁致伸缩效应而使卷绕于磁致伸缩构件的线圈的磁通密度发生变化，产生电磁感应电动势，由此进行发电。在以这样的结构使用的情况下，磁致伸缩构件1的形状优选设定为薄板状，在俯视时为细长的长方形。磁致伸缩构件1的厚度没有特别限定。厚度的下限优选为0.3mm以上，更优选为0.4mm以上，进一步优选为0.5mm以上。另外，磁致伸缩构件1的厚度的上限优选为2mm以下，更优选为1.8mm以下，进一步优选为1.5mm以下。磁致伸缩构件1的厚度优选为0.3mm以上且2mm以下，更优选为0.4mm以上且1.8mm以下，进一步优选为0.5mm以上且1.5mm以下。如上述说明的那样，基于磁致伸缩构件1的发电的结构是通过对磁致伸缩构件施加应力(振动)而通过逆磁致伸缩效果进行发电的结构。在磁致伸缩构件1的厚度小于0.3mm的情况下，在振动中容易破损。反之，在磁致伸缩构件1的厚度超过2mm的情况下，需要增大由振动引起的应力，效率变差。磁致伸缩构件1的形状以及大小根据作为目的的器件的大小而适当设定。例如，磁致伸缩构件1的大小为，长边方向D1的长度(尺寸)L1为16mm，短边方向D2的宽度(尺寸)L2为4mm，厚度为1mm。
此外，磁致伸缩构件1的形状以及尺寸分别没有特别限定。例如，磁致伸缩构件1也可以在俯视时不是长方形的。例如，磁致伸缩构件1的形状也可以在俯视时为椭圆状、跑道状、不定形。此外，在磁致伸缩构件1的形状在俯视时为长方形以外的形状的情况下，长边方向D1是长径方向、长轴方向等，短边方向D2是与长边方向D1正交的方向。
本发明的发明人如上所述那样制作了多个板状的磁致伸缩构件，它们由Fe-Ga合金的单晶构成，主面为{100}面，将作为易磁化方向的<100>方向设为磁致伸缩构件的长边方向的俯视的形状为长方形。针对从Ga浓度均匀的Fe-Ga合金的单晶切出而制成的多个磁致伸缩构件确认磁致伸缩特性的结果是，可知所制成的多个磁致伸缩构件的磁致伸缩常数为高位，但平行磁致伸缩量存在较大的偏差。另外，发现这些磁致伸缩构件的磁致伸缩常数本身也存在偏差，磁致伸缩常数根据从单晶切出磁致伸缩构件的位置而存在偏差。进一步调查的结果是，发现磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量与磁致伸缩构件的磨削方向相关联。本发明是基于上述见解而完成的。
磁致伸缩构件例如通过将所培育的铁系合金的晶体沿一定方向切割而制成薄板状的构件，并将制成的薄板状的构件切割成规定的大小来制造。以往的磁致伸缩构件对磁致伸缩构件的正背面实施研磨加工等，正背面被精加工为平滑。
如图1中的(A)以及图1中的(B)所示，本实施方式的磁致伸缩构件1的特征在于，正面3以及背面4(有时也统称为“正背面”)中的至少一个面具有沿长边方向D1延伸的多个槽2。以下进行详细说明。
如上所述，针对从Ga浓度均匀的Fe-Ga单晶切出的多个磁致伸缩构件确认磁致伸缩特性的结果是，可知磁致伸缩常数为高位，但平行磁致伸缩量存在偏差。根据本实施方式，即使在这样的平行磁致伸缩量存在偏差的磁致伸缩构件中，通过在磁致伸缩构件的正背面中的至少一个面形成沿长边方向D1延伸的多个槽2，也能够将磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量这双方改性为高位且构件间的偏差较小(也称为“磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性”)，尤其是能够对平行磁致伸缩量进行改性。据推测，该改性的现象是由于通过形成多个槽2而在晶体内施加残留应变等应力，使磁矩均匀地再排列并使磁致伸缩特性均匀化而产生的。
以下，对上述磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性进行说明。在本实施方式中，如后述的实施例所示，在形成多个槽2之前，在平行磁致伸缩量较低的磁致伸缩构件的样品中，在磁致伸缩构件的正背面的两面形成延伸方向不同的多个槽2，对由多个槽2的形成引起的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的变化进行了调查。在本实施方式中，在磁致伸缩构件形成有沿与长边方向D1相同的方向延伸的多个槽2的情况下(实施例3、13、16、17、19等)、形成有沿与短边方向D2相同的方向延伸的多个槽2的情况下(比较例2、3等)，对磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量进行了测定。将其结果示于表1。
在形成多个槽2之前平行磁致伸缩量较低的磁致伸缩构件的样品中，在磁致伸缩构件形成有沿与长边方向D1相同的方向延伸的多个槽2的情况下(实施例3、13、16、17、19等)，通过形成多个槽2，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量从低位变化为高位，在高位稳定。尤其是，平行磁致伸缩量因形成多个槽2而显著增加。另外，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的值在构件间(样品间)的偏差较小。
与此相对，在形成多个槽2之前平行磁致伸缩量较低的磁致伸缩构件的样品中，在磁致伸缩构件形成有沿与短边方向D2相同的方向延伸的多个槽2的情况下(比较例2、3)，平行磁致伸缩量与形成多个槽2之前同样地在低位稳定。另外，平行磁致伸缩量的值在构件间(样品间)的偏差较小。
进一步地，在本实施方式中，在形成多个槽2之前的平行磁致伸缩量较高的磁致伸缩构件的样品中，也在磁致伸缩构件的正背面的两面形成延伸方向不同的多个槽2，对由多个槽2的形成引起的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的变化进行了调查。在本实施方式中，在磁致伸缩构件形成有沿与长边方向D1相同的方向延伸的多个槽2的情况下(实施例2、5、6～11等)、形成有沿与短边方向D2相同的方向延伸的多个槽2的情况下(比较例1、4)，对磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量进行了测定。
在形成多个槽2之前平行磁致伸缩量较高的磁致伸缩构件的样品中，在磁致伸缩构件形成有沿与长边方向D1相同的方向延伸的多个槽2的情况下(实施例2、5、6～11等)，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量与形成多个槽2之前同样地在高位稳定。另外，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的值在构件间(样品间)的偏差较小。
与此相对，在形成多个槽2之前平行磁致伸缩量较高的磁致伸缩构件的样品中，在磁致伸缩构件形成有沿与短边方向D2相同的方向延伸的多个槽2的情况下(比较例1、4)，从形成多个槽2之前的高位变化为低位，并在低位稳定。另外，平行磁致伸缩量的值在构件间(样品间)的偏差较小。
根据上述的结果可知，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量受到磁致伸缩构件的表面的状态的影响。而且，可知通过在磁致伸缩构件的正面3以及背面4中的至少一个面形成沿长边方向D1延伸的多个槽2，能够将磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量这双方改性(修正)为高位且构件间的偏差较小。
另外，在本实施方式中，在实施例34～37、比较例7～9中，在形成有沿相对于长边方向D1为0°～60°的方向延伸的多个槽2的情况下，对磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量进行了测定。将其结果示于表6。在形成多个槽2之前平行磁致伸缩量较低的磁致伸缩构件的样品中，在形成有沿相对于长边方向D1为0°～60°的方向延伸的多个槽2的情况下，平行磁致伸缩量因形成多个槽2而增加，但多个槽2的延伸方向与长边方向D1所成的角度越接近于0°，越成为与形成有沿与长边方向D1相同的方向延伸的多个槽2的情况相同水准的值，随着上述角度变大，存在与形成有沿与短边方向D2相同的方向延伸的多个槽2的情况下的值接近的倾向。平行磁致伸缩量的值相对于长边方向D1在45°附近成为0°时的值与60°时的值的大致中间的值。该角度(多个槽2的延伸方向与长边方向D1所成的角度)优选小于40°，更优选为35°以下，更优选为30°以内。在上述角度为上述的优选范围的情况下，更可靠地表现出上述磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果。在上述角度为30°以内的情况下，能够更可靠地在200ppm以上的高位对平行磁致伸缩量进行管理。
另外，根据上述的结果可知，通过在磁致伸缩构件的正面3以及背面4中的至少一个面形成沿长边方向D1延伸的多个槽2，能够抑制起因于单晶内的相对位置的差异等的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量在高位稳定，该倾向在平行磁致伸缩量中显著。另外，根据上述的结果可知，平行磁致伸缩量根据长边方向D1与多个槽2的延伸方向所成的角度来决定，平行磁致伸缩量在长边方向D1与多个槽2的延伸方向平行的情况下变高，在该情况下推测为最大。如上所述，本实施方式的磁致伸缩构件1所具备的沿长边方向D1延伸的多个槽2能够对磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量这双方(至少平行磁致伸缩量)进行改性。本实施方式的磁致伸缩构件1所具备的沿长边方向D1延伸的多个槽2，在以实施例2所示的条件制造的通过抛光加工而精加工为平滑时平行磁致伸缩量较低(例如50ppm以下)的磁致伸缩构件中，能够进行使平行磁致伸缩量显著增加(例如200ppm以上，优选为250ppm以上)的改性。
此外，平行磁致伸缩量是施加相对于磁致伸缩构件1的长边方向D1平行的磁场而使长边方向D1的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量。另外，垂直磁致伸缩量是施加相对于磁致伸缩构件1的短边方向D2平行的磁场而使短边方向D2的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量。本实施方式的磁致伸缩构件1中的磁致伸缩常数、平行磁致伸缩量以及垂直磁致伸缩量是如后面说明的实施例的记载那样求出的值，磁致伸缩量是按照式(3)以应变系数对实际的应变检测值进行修正而求出的值，将磁场方向相对于应变计的长边方向平行时的磁致伸缩量设为平行磁致伸缩量，将磁场方向相对于应变计长边方向垂直时的磁致伸缩量设为垂直磁致伸缩量，磁致伸缩常数是按照式(1)以平行磁致伸缩量与垂直磁致伸缩量之差而求出的值。另外，多个槽2的延伸方向与长边方向D1所成的角度是对不同的多个槽中的值进行平均而得到的值。
接着，对多个槽2进行说明。多个槽2形成于正面3以及背面4中的至少一个面。在图1中的(A)以及图1中的(B)所示的例子中，多个槽2形成于正面3以及背面4这两面。在多个槽2形成于正面3以及背面4中的单面的情况下，与多个槽2形成于正面3以及背面4这两面的情况相比，存在上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果变小、磁致伸缩特性的偏差变大的倾向，因此优选多个槽2形成于正面3以及背面4这两面。
多个槽2形成为沿长边方向D1延伸。各槽2为线状(条纹状)。从有效地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果的观点出发，各槽2优选为直线状。此外，各槽2也可以为曲线状。各槽2的长边方向D1的长度没有特别限定。从有效地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果的观点出发，多个槽2优选在短边方向D2上以预定的间隔没有遗漏地形成于面内，优选形成于面内整体。此外，在本实施方式中，磁致伸缩构件1也可以在不损害本发明的效果的范围内包含沿上述长边方向以外的方向延伸的槽，虽然并不排除这样的磁致伸缩构件，但理想的是优选不存在沿上述长边方向以外的方向延伸的槽。
此外，在本实施方式中，多个槽2沿长边方向D1延伸包括多个槽2沿与长边方向D1平行的方向延伸、以及多个槽2沿与长边方向D1以小于40°的角度交叉的方向延伸。如上所述，若多个槽2所延伸的方向从与长边方向D1平行的方向偏离，则平行磁致伸缩量变低，因此多个槽2所延伸的方向优选为与长边方向D1平行的方向。
图1中的(B)所示的多个槽2例如能够通过对利用单晶的切割而得到的薄板构件的正面3以及背面4的至少一个面实施平面磨削加工而形成。在该情况下，多个槽2是在实施平面磨削加工后的加工面上形成的磨削痕(磨削条痕)。磨削痕是在平面磨削加工时由磨石形成的痕。该磨削痕是通过平面磨削加工而沿着磨削方向(磨石的移动方向或加工台的移动方向)形成为条纹状(线状)的痕。磨削痕的方向(多个槽2所延伸的方向)能够通过对磨削方向进行控制来实现控制。磨削痕能够通过磨石的粒度(粒度号)来实现控制。通过平面磨削加工而形成的多个槽2的状态能够通过显微镜等来进行确认。此外，形成多个槽2的方法并不限定于后面说明的平面磨削加工。此外，多个槽2既可以包含沿不同的方向延伸的槽，也可以包含长度或深度不同的形状的槽。
关于形成有多个槽2的面的表面粗糙度Ra，通常长边方向D1的表面粗糙度Ra比短边方向D2的表面粗糙度Ra小。多个槽2以沿长边方向D1延伸的方式形成为线状(条纹状)。因此，磁致伸缩构件1的短边方向D2成为凹凸形状，因此表面粗糙度Ra比长边方向D1大。另外，磁致伸缩构件1的长边方向D1仿照沿长边方向D1延伸的线状(条纹状)的槽2，因此表面粗糙度Ra比短边方向D2小。在本实施方式中，表面粗糙度Ra是对测定一个磁致伸缩构件1中的多个不同的部分而得到的值进行平均而得到的值。
在形成有多个槽2的面中，长边方向D1的表面粗糙度Ra比短边方向D2的表面粗糙度Ra小。在形成有多个槽2的面中，长边方向D1的表面粗糙度Ra的下限优选为0.3μm以上，上限优选为1.5μm以下，更优选为0.3μm以上且1.5μm以下。另外，在形成有多个槽2的面中，短边方向D2的表面粗糙度Ra的下限优选为0.6μm以上，更优选为0.7μm以上，上限优选为4.5μm以下，范围优选为0.6μm以上且4.5μm以下，更优选为0.7μm以上且4.5μm以下。在形成有多个槽2的面的长边方向D1或者短边方向D2的表面粗糙度Ra为上述范围的情况下，能够有效地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果。
对本实施方式的磁致伸缩构件1的特性进行说明。本实施方式的磁致伸缩构件1通过上述的结构，能够使磁致伸缩常数为200ppm以上，优选为250ppm以上。另外，磁致伸缩构件1通过上述的结构，能够使平行磁致伸缩量为200ppm以上，优选为250ppm以上。在将磁致伸缩构件1的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量设为上述的范围的情况下，优选由Fe-Ga合金的单晶形成磁致伸缩构件1。
另外，本实施方式的磁致伸缩构件1通过在磁致伸缩构件的正面3以及背面4中的至少一个面形成沿长边方向D1延伸的多个槽2，将磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量这双方改性(修正)为高位且构件间的偏差较小。因此，本实施方式的磁致伸缩构件1在为由一个晶体制造的多个磁致伸缩构件1的情况下，能够使多个磁致伸缩构件1中的磁致伸缩常数的偏差为15％以内，能够使平行磁致伸缩量的偏差为10％以内。另外，本实施方式的磁致伸缩构件1在为由一个晶体制造的多个磁致伸缩构件1的情况下，能够使多个磁致伸缩构件1中的磁致伸缩常数的变动系数优选为0.1以下，更优选为0.06以下，另外，能够使平行磁致伸缩量的变动系数优选为0.1以下，更优选为0.05以下。此外，在本实施方式中，多个磁致伸缩构件1中的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差是通过下述的式(2)计算出的值。
偏差(％)＝|平均值与最大的偏离值之差|/平均值…式(2)
此外，所培育的一个晶体是指所培育的晶体中作为磁致伸缩构件使用的有效晶体(实际作为部件使用的部分)。例如，对于通过BV法培育的晶体而言，指固化率为10％～85％的范围的部分，如果是通过CZ法培育的晶体，则指直径均匀的范围(除去培育肩部等的部分)。
如以上那样，本实施方式的磁致伸缩构件1由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成，且是具有长边方向以及短边方向的板状体，板状体的正面以及背面中的至少一个面具有沿长边方向延伸的多个槽。此外，在本实施方式的磁致伸缩构件1中，上述以外的结构是任意的结构。本实施方式的磁致伸缩构件1具有磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的特性。另外，本实施方式的磁致伸缩构件1进行了上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性，对以往的由同一单晶制造的磁致伸缩构件中的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差进行了修正，因此成品率较高且能够稳定地生产。本实施方式的磁致伸缩构件1由于磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高，因此能够适合用作显示出优异的磁致伸缩效果以及逆磁致伸缩效果的构件(材料)的最终产品。
接着，对本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法进行说明。本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法是上述的本实施方式的磁致伸缩构件1的制造方法。本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法具备：在由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成且具有长边方向D1以及短边方向D2的板状体的正面3以及背面4中的至少一个面形成沿长边方向D1延伸的多个槽2。此外，在以下的说明中，以由Fe-Ga合金的单晶锭制造磁致伸缩构件1的方法为一个例子进行说明，但本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法并不限定于以下的说明。另外，本说明书中的记载中的能够应用于本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法的内容也可应用于本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法。
图2是表示本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法的一个例子的流程图。图3至图5是表示单晶、薄板构件以及磁致伸缩构件的第一例至第三例的图。本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法具备晶体准备工序(步骤S1)、晶体切割工序(步骤S2)、槽形成工序(步骤S3)以及切割工序(步骤S4)。
在本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法中，首先，在晶体准备工序(步骤S1)中，准备具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体。所准备的晶体可以是单晶，也可以是多晶。另外，所准备的晶体可以是培育的晶体，也可以使用市售品。例如，在晶体准备工序中，准备Fe-Ga合金的单晶。Fe-Ga合金的单晶的培育方法没有特别限定。Fe-Ga合金的单晶的培育方法例如可以是提拉法、单向凝固法等。例如，在提拉法中可以使用Cz法，在单向凝固法中可以使用VB法、VGF法以及微下拉法等。
Fe-Ga合金的单晶通过将镓的含量设为18.5at％或27.5at％而使磁致伸缩常数变得极大。因此，在Fe-Ga的单晶中，镓的含量优选为16.0～20.0at％或25.0～29.0at％，更优选培育为镓的含量为17.0～19at％或26.0～28.0at％。所培育的单晶的形状没有特别限定，例如可以为圆柱状，也可以为四棱柱状。此外，所培育的单晶也可以根据需要利用切割装置将晶种、增径部或肩部(从晶种增加至预定的单晶的直径为止的部分)等切割，由此制成圆柱状的单晶。所培育的单晶的大小只要是能够在预定的方向上确保磁致伸缩构件的大小即可，没有特别限定。在培育Fe-Ga单晶的情况下，使用以使得培育轴方向为<100>的方式将晶种的上表面或下表面加工成{100}面的晶种进行培育。所培育的Fe-Ga合金单晶，在相对于晶种的上表面或下表面垂直的方向上培育晶体，且继承晶种的方位。
在晶体准备工序(步骤S1)之后，实施晶体切割工序(步骤S2)。晶体切割工序是将晶体切割而制作薄板构件的工序。薄板构件是成为本实施方式的磁致伸缩构件1的材料的构件。晶体切割工序例如是使用切割装置切割具有磁致伸缩特性的Fe-Ga合金的单晶而制作以{100}面为主面的薄板构件的工序。切割装置可以使用线放电加工机、内周刃切割装置、线锯等切割装置。其中，尤其是使用多线锯能够同时切割多个薄板构件，因此优选。在Fe-Ga的单晶的情况下，单晶的切割方向为<100>，以切割面即薄板构件的主面为{100}面的方式进行切割。单晶的切割方向没有特别限定。单晶的切割方向例如如图3至图5所示，相对于单晶的培育方向(晶体被培育的方向)，可以是垂直方向，也可以是平行方向。
在晶体切割工序(步骤S2)之后，实施槽形成工序(步骤S3)。在槽形成工序中，在所得到的薄板构件的正面3以及背面4中的至少一个面形成多个槽2。在槽形成工序中，在将薄板构件最终切割而形成磁致伸缩构件1时，以形成沿磁致伸缩构件1的长边方向D1延伸的多个槽2的方式，在薄板构件形成多个槽2。如上所述，通过对由晶体切割工序得到的薄板构件的正背面的至少一个面实施平面磨削加工，能够形成多个槽2。以下，对通过薄板构件的平面磨削加工来进行槽形成工序的例子进行说明。在通过平面磨削加工形成多个槽2的情况下，能够有效地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果。
平面磨削加工使用平面磨床来进行。在平面磨削加工中，从有效地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果的观点出发，优选形成于薄板构件的磨削痕的方向为与磁致伸缩构件1的长边方向D1平行的方向。基于该理由，磨削痕优选为直线状。在将磨削痕设为直线状的情况下，平面磨床优选为磨石或加工台的移动方向为直线的方式，优选使用利用平型磨石且加工台进行往复运动的方式的平面磨床。此外，也可以使用利用杯状磨石且加工台进行旋转运动的平面磨床，但在使用这样的平面磨床的情况下，由于磨削痕形成为曲线状，因此优选设定为使得磨削痕的曲率变小(弯曲程度变小)。
另外，上述磨削痕需要形成于磁致伸缩构件1的表面。因此，在通过薄板构件的厚度调整等进行加工的情况下，也可以在利用平面磨床以外的加工机、例如双面磨光装置、使用了杯状磨石等的平面磨床等进行了预定的加工之后，进行平面磨削加工。另外，也可以在与以往同样地进行研磨加工而将薄板构件(磁致伸缩构件)的表面精加工成镜面之后，进行平面磨削加工。从有效地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果的观点出发，优选对薄板构件的正背面的双方实施平面磨削加工。
关于在平面磨削加工中使用的磨石，例如磨石的粗糙度(粒度号)的下限优选为#40以上，更优选为#100以上，上限优选为#500以下，更优选为#400以下，范围优选为#40以上且#500以下，更优选为#40以上且#400以下，更优选为#100以上且#400以下。在磨石的粗糙度(粒度号)为上述范围的情况下，能够更可靠地发挥上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果。此外，若使用小于#40的磨石，则有时磨削痕的大小不稳定。若使用超过#500的磨石，则磁致伸缩构件的表面变得平滑，存在无法有效地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性的效果的隐患。
在槽形成工序中，如上所述，多个槽2优选形成为，在磁致伸缩构件1中，形成有多个槽2的面的长边方向D1的表面粗糙度Ra为上述的优选范围。例如，多个槽2优选形成为下限优选为0.3μm以上，上限优选为1.5μm以下，范围为0.3μm以上且1.5μm以下。另外，多个槽2优选形成为，在磁致伸缩构件1中，形成有多个槽2的面的短边方向D2的表面粗糙度Ra的下限优选为0.6μm以上，更优选为0.7μm以上，下限优选为4.5μm以下，范围优选为0.6μm以上且4.5μm以下。另外，多个槽2优选形成为，在磁致伸缩构件1中，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量成为上述的范围。例如，多个槽2优选形成为，在磁致伸缩构件1中，磁致伸缩常数为200ppm以上且平行磁致伸缩量为200ppm以上。形成为上述的优选的表面粗糙度Ra、磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的范围的多个槽2能够通过上述的平面磨削加工而形成。此外，槽形成工序只要能够在所得到的薄板构件的正面3以及背面4中的至少一个面形成多个槽2即可，也可以通过平面磨削加工以外的方法来实施。例如，也可以通过固定磨粒方式的线锯来制作薄板构件。即，也可以将通过固定磨粒方式的线锯对晶体进行切片加工而制作薄板构件时形成的槽作为多个槽2。在利用线锯进行的切割中，存在游离磨粒方式和固定磨粒方式，在游离磨粒方式中，一边将被加工物按压于以一定间距并行的多个极细线材列而沿线方向进给线材，一边向被加工物与线材之间供给包含磨粒的加工液(也称为研磨液)，由此进行切割，在固定磨粒方式中，一边沿线方向进给通过电沉积或粘接剂固定有金刚石等磨粒的线材，一边切割被加工物。游离磨粒方式的切割面形成为没有方向性的梨皮状，无法得到本发明的效果，但在利用固定磨粒方式的线锯进行切割的情况下，在线材的进给方向上产生磨削痕，能够形成与上述平面磨削加工同样的多个槽2。此外，在通过固定磨粒方式的线锯进行切割的情况下，能够共有晶体切割工序(步骤S2)和槽形成工序(步骤S3)，能够高效地制作薄板构件。另外，也可以通过砂纸等施加一定压力来形成多个槽2。
在槽形成工序(步骤S3)之后，实施切割工序(步骤S4)。切割工序是将通过槽形成工序形成有多个槽2的薄板构件切割而得到本实施方式的磁致伸缩构件1的工序。
在切割工序中，在将形成有多个槽2的薄板构件切割而形成磁致伸缩构件1时，切割薄板构件以形成沿磁致伸缩构件1的长边方向D1延伸的多个槽2。在切割工序中，将薄板构件切割成预定的大小。在切割工序中，将薄板构件切割为磁致伸缩构件1，以使磁致伸缩构件1在俯视时为长方形的板状体。在切割工序中，使用切割装置切割薄板构件。在切割工序中使用的切割装置没有特别限定，例如可以使用外周刃切割装置、线放电加工机、线锯等。从薄板构件切取磁致伸缩构件的方向没有特别限定，例如，设定为能够更有效地取得磁致伸缩构件的大小等的方向即可。
如以上那样，本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法具备：在由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成且具有长边方向D1以及短边方向D2的板状体的正面3以及背面4中的至少一个面形成沿长边方向D1延伸的多个槽2。此外，在本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法中，上述以外的结构是任意的结构。本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法能够制造具有磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的特性的磁致伸缩构件。本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法仅在具有磁致伸缩特性的材料上形成多个槽2即可，因此能够容易地实施。
以往，在从同一单晶切取的磁致伸缩构件中，根据来自单晶的磁致伸缩构件的切取位置，选定了存在平行磁致伸缩量的偏差、平行磁致伸缩量为高位的磁致伸缩构件，但在本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法中，由于进行上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性，对以往的由同一单晶制造的磁致伸缩构件中的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差进行修正，因此能够成品率高且稳定地生产具有磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高且构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的特性的磁致伸缩构件。
实施例
以下，使用本发明的实施例进行具体说明，但本发明不受这些实施例的任何限定。
[实施例1]
以化学计量比计，以铁与镓的比率为81∶19对原料进行调整，准备通过垂直布里奇曼(VB)法培育的圆柱状的Fe-Ga合金的单晶。单晶的培育轴方向为<100>。通过X射线衍射对与晶体培育轴方向垂直的单晶的上表面或下表面的{100}面进行方位确认。此外，此时，通过岛津顺序型等离子体发光分析装置(ICPS-8100)对晶体的上表面以及下表面样品进行测定的结果是，单晶的浓度中的镓的含量为17.5～19.0at％。
如下所述，由所培育的单晶制造磁致伸缩构件。首先，使用游离磨粒式线锯装置，沿相对于单晶培育方向平行的方向(相对于<100>方位平行)切割单晶，制作切割面即主面为{100}的薄板构件。接着，使用#200的平型磨石，通过平面磨床对所得到的薄板构件实施平面磨削加工，对薄板构件的厚度进行调整，并且在正背面形成多个槽(磨削痕)。之后，以磁致伸缩构件的长边方向为与平面磨削加工时的磨削方向即磨削痕方向相同的方向的方式设定切割位置，通过外周刃切割装置，切出长边方向的尺寸16mm×短边的尺寸4mm×厚度1mm的大小的磁致伸缩构件。
接着，针对切出的磁致伸缩构件对磁致伸缩特性进行测定。磁致伸缩特性的测定通过应变计法实施。如图6所示，在所制造的磁致伸缩构件的主面即{100}面，通过粘接剂粘接应变计(共和电业株式会社制造)。此外，由于应变计的长边方向为磁致伸缩的检测方向，因此以使应变计的长边方向与磁致伸缩构件的长边方向以及<100>方位平行的方式粘接。
磁致伸缩测定器(共和电业株式会社制造)由钕系的永久磁铁、桥箱、紧凑型记录系统、应变单元、动态数据采集软件构成。
磁致伸缩量是通过应变系数对实际的应变检测值进行修正而决定的。
此外，应变系数为下式的式(3)。
ε＝2.00/Ks×εi…式(3)
(ε：应变系数，εi：测定应变值，Ks：使用应变计的应变系数)
另外，将磁场方向相对于应变计的长边方向平行时的磁致伸缩量设为平行磁致伸缩量。另一方面，将磁场方向相对于应变计长边方向垂直时的磁致伸缩量设为垂直磁致伸缩量。磁致伸缩常数根据式(1)，由平行磁致伸缩量与垂直磁致伸缩量之差来决定。在以长边方向与磨削痕方向平行的方式进行加工时，该磁致伸缩构件的平行磁致伸缩量为280ppm，磁致伸缩常数为285ppm。
另外，针对磁致伸缩构件的表面，通过表面粗糙度计(株式会社KEYENCE制造，VK-X1050)以20倍的观察倍率，在磁致伸缩构件的长边方向和短边方向这两个方向上分别各五处，对表面粗糙度Ra进行测定，将其平均值作为表面粗糙度Ra。长边方向的表面粗糙度Ra为0.56μm，短边方向的表面粗糙度Ra为0.82μm。将制造条件以及评价结果示于表1。
[实施例2～3]
在实施例2、3中，为了对平面磨削加工前后的平行磁致伸缩量的变化进行确认，以不残留由平面磨削加工产生的磨削痕的方式，在进行了作为以往方法的基于杯状磨石的磨削加工之后，通过抛光加工将磁致伸缩构件的表面精加工为平滑，并切割为预定的大小，对平行磁致伸缩量、磁致伸缩常数进行测定。之后，设定为磁致伸缩构件的长边方向为与平面磨削加工时的磨削方向相同的方向，并进行基于平型磨石的平面磨削加工。除了上述以外，与实施例1相同。将制造条件以及评价结果示于表1。
[比较例1～2]
在比较例1、2中，替换为磁致伸缩构件的短边方向为与平面磨削加工时的磨削方向相同的方向来实施实施例2、3中的平面磨削加工。除了上述以外，与实施例2、3相同。将制造条件以及评价结果示于表1。将比较例1的磁致伸缩构件示于图7。
[实施例4～5、比较例3～4]
实施例4、5、比较例3、4分别是将实施例2、3、比较例1、2中的从单晶切出薄板构件的方向替换为相对于晶体培育方向垂直的方向而实施的。除了上述以外，与实施例4、5、比较例3、4相同。此外，省略了表面粗糙度的测定。将制造条件以及评价结果示于表1。
[实施例6～实施例15、实施例16～实施例23]
在实施例6～15以及实施例16～23中，由同一单晶制成多个薄板构件，从其中切取随机的磁致伸缩构件。其他与实施例4相同。即，实施例6～15以及实施例16～23分别是由同一单晶制造的磁致伸缩构件。将制造条件以及评价结果示于表1。将平行磁致伸缩量以及磁致伸缩常数的偏差的结果记载于表2、表3。此外，省略了表面粗糙度的测定。
[实施例24～实施例29、比较例5～6]
实施例24～实施例29以及比较例5～6是对单晶的切割方向以及平面磨削加工中使用的磨石的粒度(粒度号)的条件进行各种变更并进行比较的例子。实施例25与实施例2同样地进行。实施例24、实施例26除了变更了在平面磨削加工中使用的磨石的粒度(粒度号)的条件以外，与实施例2相同。实施例28与实施例4同样地进行。实施例27、实施例29除了变更了在平面磨削加工中使用的磨石的粒度(粒度号)的条件以外，与实施例4相同。比较例5与比较例1相同。比较例6与比较例3相同。各例中的表面粗糙度与实施例1同样地进行。将制造条件以及评价结果示于表4。
[实施例30～实施例33]
实施例30～实施例33是对磁致伸缩构件的板厚的条件进行各种变更并进行比较的例子。实施例31与实施例2同样地进行。实施例30、32～实施例33除了变更了在平面磨削加工中调整的板厚的条件以及所使用的磨石的粒度(粒度号)的条件以外，与实施例2相同。此外，各例中的表面粗糙度与实施例1同样地进行。将制造条件以及评价结果示于表5。
[实施例34～实施例37、比较例7～9]
实施例34～实施例37、比较例7～9是将多个槽2的延伸方向与长边方向D1所成的角度设为0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°并进行比较的例子。此外，板厚设为0.5mm。实施例34与实施例2同样地进行。实施例35、实施例36、比较例8、9除了分别将平面磨削加工中的磨削方向变更为10°、20°、40°、60°以外，与实施例2相同。实施例37、比较例8除了将平面磨削加工中的磨削方向变更为30°、50°以外，与实施例4相同。此外，各例中的表面粗糙度与实施例1同样地进行。将制造条件以及评价结果示于表6。
[实施例38～实施例42]
实施例38～实施例42使用多晶作为晶体的材料。实施例38～实施例42除了将所准备的单晶变更为多晶以外，与实施例2相同。对于所准备的多晶而言，以化学计量比计，以铁与镓的比率为81∶19对原料进行调整，准备通过垂直布里奇曼(VB)法培育的圆柱状的Fe-Ga合金的多晶。多晶的培育轴方向设为<100>。通过X射线衍射对与晶体培育轴方向垂直的多晶的上表面或下表面的{100}面进行方位确认。此外，此时，通过岛津顺序型等离子体发光分析装置(ICPS-8100)对晶体的上表面样品进行测定的结果是，多晶的浓度中的镓的含量为17.5～19.0at％。将制造条件以及评价结果示于表7。
表1
Figure BDA0003643516600000201
表2
平行磁致伸缩量
Figure BDA0003643516600000202
磁致伸缩常数
Figure BDA0003643516600000203
表4
Figure BDA0003643516600000204
表5
Figure BDA0003643516600000211
表6
Figure BDA0003643516600000212
表7
Figure BDA0003643516600000213
[总结]
根据实施例的结果，可确认上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改性。另外，根据实施例的结果，可确认本实施方式的磁致伸缩构件1具有磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的特性。另外，根据实施例的结果，可确认本发明的方式的磁致伸缩构件的制造方法能够容易地制造磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量较高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差较小的磁致伸缩构件。
此外，本发明的技术范围并不限定于在上述的实施方式等中说明的方式。在上述的实施方式等中说明的要件的一个以上有时被省略。另外，在上述的实施方式等中说明的要件可以适当组合。另外，只要法令允许，援引作为日本专利申请的特愿2019-207723以及特愿2020-144760、以及在上述的实施方式等中引用的全部文献的公开，作为本文的记载的一部分。
附图标记说明
1：磁致伸缩构件；
2：槽；
3：正面；
4：背面；
D1：长边方向；
D2：短边方向；
S1：晶体准备工序；
S2：晶体切割工序；
S3：槽形成工序；
S4：切割工序。

Claims (16)

1.一种磁致伸缩构件，其中，
所述磁致伸缩构件由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成，
所述磁致伸缩构件是具有长边方向以及短边方向的板状体，
所述板状体的正面以及背面中的至少一个面具有沿所述长边方向延伸的多个槽。
2.根据权利要求1所述的磁致伸缩构件，其中，
具有所述多个槽的所述面的所述长边方向的表面粗糙度Ra比所述短边方向的表面粗糙度Ra小。
3.根据权利要求2所述的磁致伸缩构件，其中，所述长边方向的表面粗糙度Ra为0.3μm以上且1.5μm以下，所述短边方向的表面粗糙度Ra为0.6μm以上且4.5μm以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，
所述磁致伸缩构件的磁致伸缩常数为200ppm以上，
所述磁致伸缩构件在施加相对于所述长边方向平行的磁场而使所述长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量为200ppm以上。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，所述板状体的正面以及背面具有所述多个槽。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，沿所述板状体的所述长边方向延伸的多个槽的方向相对于所述长边方向为30°以内。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，所述板状体的厚度为0.3mm以上且2mm以下。
8.根据权利要求1至7中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，所述晶体为单晶。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，所述铁系合金为Fe-Ga合金。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，所述多个槽通过平面磨削加工而形成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的磁致伸缩构件，其中，
所述磁致伸缩构件是由一个所述晶体制造的多个磁致伸缩构件，
所述多个磁致伸缩构件在施加相对于所述长边方向平行的磁场而使所述长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量的偏差为10％以内。
12.一种磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述磁致伸缩构件的制造方法具备：在由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成且具有长边方向以及短边方向的板状体的正面以及背面中的至少一个面形成沿所述长边方向延伸的多个槽。
13.根据权利要求12所述的磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述磁致伸缩构件的制造方法包含通过平面磨削加工来形成所述多个槽。
14.根据权利要求13所述的磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述平面磨削加工包含使用#40以上且#500以下的磨石来进行。
15.根据权利要求12至14中任一项所述的磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述磁致伸缩构件的制造方法包含形成所述多个槽，以使磁致伸缩常数为200ppm以上、且所述磁致伸缩构件在施加相对于所述长边方向平行的磁场而使所述长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量为200ppm以上。
16.根据权利要求12至15中任一项所述的磁致伸缩构件的制造方法，其中，
所述磁致伸缩构件的制造方法包含：
由一个所述晶体制造多个所述磁致伸缩构件；以及
在由一个所述晶体制造的所述多个磁致伸缩构件中，形成所述多个槽，以使所述多个磁致伸缩构件在施加相对于所述长边方向平行的磁场而使所述长边方向的磁致伸缩量饱和时的磁致伸缩量即平行磁致伸缩量的偏差为10％以内。
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