CN117203381A - 磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法 - Google Patents

磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN117203381A
CN117203381A CN202280029576.3A CN202280029576A CN117203381A CN 117203381 A CN117203381 A CN 117203381A CN 202280029576 A CN202280029576 A CN 202280029576A CN 117203381 A CN117203381 A CN 117203381A
Authority
CN
China
Prior art keywords
magnetostrictive member
thickness
magnetostriction
magnetostrictive
surface roughness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202280029576.3A
Other languages
English (en)
Inventor
大久保和彦
栴檀祐晖
泉圣志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Mining Co Ltd filed Critical Sumitomo Metal Mining Co Ltd
Publication of CN117203381A publication Critical patent/CN117203381A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/52—Alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/002—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing In, Mg, or other elements not provided for in one single group C22C38/001 - C22C38/60
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B33/00—After-treatment of single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00—Magnetostrictive devices
    • H10N35/01—Manufacture or treatment
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N35/00—Magnetostrictive devices
    • H10N35/80—Constructional details
    • H10N35/85—Magnetostrictive active materials

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
  • Grinding Of Cylindrical And Plane Surfaces (AREA)

Abstract

提供一种磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差小的磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法。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正面和背面的板状体，对于正面和背面的一面，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(1)，logRa≥0.48t‑0.62···式(1)，(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm))。

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应以及逆磁致伸缩效应的材料，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致伸缩。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，因此认为使需要磁致伸缩构件的磁致伸缩的方向与晶体的磁致伸缩最大的<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(A)求出(例如，专利文献4、非专利文献2)。
3/2λ100＝ε(//)-ε(⊥)···式(A)
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，报告了在磁致伸缩常数较大的基础上，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磁致伸缩构件期望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 of Galfenol 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
由于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高的磁致伸缩特性，磁致伸缩特性的偏差小。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。本发明的发明人的研究结果判明，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。
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高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差小的磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法。
用于解决问题的方法
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正面和背面的板状体，对于正面和背面的一面，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(1)。
logRa≥0.48t-0.62···式(1)
(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm)。)
另外，根据本发明的方式，也可以是如下构成：在磁致伸缩构件的厚度为0.3mm以上且0.75mm以下的情况下，表面粗糙度Ra为1.0μm以下，在磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm的情况下，表面粗糙度Ra为8.6μm以下。
另外，也可以是如下构成：在磁致伸缩构件的厚度大于0.3mm且为0.75mm以下的情况下，表面粗糙度Ra为0.5μm以上，在磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm且为1.0mm以下的情况下，表面粗糙度Ra为1.0μm以上，在磁致伸缩构件的厚度大于1.0mm且为1.5mm以下的情况下，表面粗糙度Ra为1.3μm以上，在磁致伸缩构件的厚度大于1.5mm且为2.0mm以下的情况下，表面粗糙度Ra为2.5μm以上，并且，在磁致伸缩构件的厚度大于2.0mm且为2.5mm以下的情况下，表面粗糙度Ra为4.0μm以上。
另外，也可以是如下构成：在磁致伸缩构件的厚度为0.5mm以上且0.75mm以下的情况下，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(2)，
在磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm且为1.0mm以下的情况下，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(3)，
在磁致伸缩构件的厚度大于1.0mm且为0.1.5mm以下的情况下，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(4)。
logRa≤0.92t-0.45···式(2)
logRa≤1.48t-1.01···式(3)
logRa≤0.40t-0.20···式(4)
(上述式(2)至式(4)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度Ra(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm)。)
另外，也可以是如下构成：磁致伸缩构件的平行磁致伸缩量/磁致伸缩常数的比率为80％以上。另外，也可以是如下构成：磁致伸缩常数为250ppm以上，并且平行磁致伸缩量为250ppm以上。另外，也可以是如下构成：铁系合金是Fe-Ga合金单晶。另外，也可以是如下构成：磁致伸缩构件的厚度为0.3mm以上且2.5mm以下。
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，所述磁致伸缩构件是具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成，并且是具有正面和背面的板状体，以使磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(1)的方式对正面和背面中的至少一个面进行加工。
logRa≥0.48t-0.62···式(1)
(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm)。)
另外，根据本发明的方式，也可以是如下构成：进行的加工是磨削加工。另外，也可以是如下构成：磨削加工是平面磨削加工。另外，也可以是如下构成：平面磨削加工包含：使用#40以上且#500以下的磨石进行，并且选定磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足式(1)的粒度号的磨石。另外，也可以是如下构成：包含以使磁致伸缩常数成为250ppm以上，并且平行磁致伸缩量成为250ppm以上的方式进行加工。
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高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差小的特性。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高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差小的磁致伸缩构件。
进一步地，针对磁致伸缩构件的板厚将磁致伸缩构件的预定方向的表面粗糙度设为预定的适当的范围，由此能够在高位稳定地表现出磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改质的效果。
附图说明
图1是表示实施方式所涉及的磁致伸缩构件的一个例子的图。
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是表示在实施例中使用的应变计法的图。
图7是表示磁致伸缩构件的板厚以及表面粗糙度的关系的图。
图8是表示磁致伸缩构件的板厚以及表面粗糙度的关系的图。
具体实施方式
以下，对本发明的具体的实施方式进行详细地说明。此外，本发明并不限定于以下的实施方式，能够在不变更本发明的主旨的范围内进行适当变更。此外，在各附图中，适当地示意性地记载有一部分或全部，并变更比例尺而记载。另外，在以下的说明中，“A～B”的记载是指“A以上且B以下”。
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是表示实施方式所涉及的磁致伸缩构件的一个例子的图。
如图1所示，磁致伸缩构件1是板状体。板状体具有正面(表面)3以及背面4。正面3以及背面4优选为相互平行，但也可以相互不平行。
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，就没有特别限定。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大且加工也很容易，因此可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致伸缩的特性。在将该特性利用于磁致伸缩式振动发电器件的情况下，优选使在器件中需要磁致伸缩构件1的磁致伸缩的方向与晶体的磁致伸缩最大的方位(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。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，例如能够通过如下方式实施，通过公知的晶体方位解析算出单晶的晶体方位，并基于算出的单晶的晶体方位来切割单晶。
此外，能够用于本实施方式的磁致伸缩构件1的结晶可以是单晶，也可以是多晶。为了提高＜100＞方向的方位集成度，并且提高作为磁致伸缩材料的特性，相比于使用多晶，使用单晶更有利。此外，多晶的磁致伸缩特性比单晶差，但由于能以低成本生产，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)而使用。例如，如上述的专利文献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，在俯视观察时为细长的长方形。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，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小于3mm，更优选为2.5mm以下，进一步优选为2mm以下。磁致伸缩构件1的厚度优选为0.3mm以上且小于3mm以下，进一步优选为0.5mm以上且2.5mm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应进行发电的结构。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。相反地，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。
此外，磁致伸缩构件1的形状以及尺寸分别没有特别限定。能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在俯视观察时可以是长方形(包含正方形)，也可以不是长方形。例如，磁致伸缩构件1的形状也可以在俯视观察时为椭圆状、跑道状、不定形。此外，在磁致伸缩构件1的形状在俯视观察时为长方形以外的形状的情况下，长边方向是长径方向、长轴方向等，短边方向是与长边方向正交的方向。
如上述那样，本发明的发明人制作了多个板状的磁致伸缩构件，所述多个板状的磁致伸缩构件由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观察时的形状为长方形。针对从Ga浓度均匀的Fe-Ga合金的单晶切取而制成的多个磁致伸缩构件确认了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大的偏差。进一步研究的结果是，发现了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(磨削加工的方向)相关联，另外，也与磁致伸缩构件的板厚相关联。本发明是基于上述的见解而完成的。
以下，进一步详细地进行说明。
如图3所示，以与第一的<100>轴方向(单晶的培育方向)平行且与第三的<100>轴方向平行的方式用游离磨粒方式的多线锯从培育的单晶进行线切割，由此切取了薄板构件。薄板构件的厚度以使平面磨削后的厚度成为0.3mm～3.0mm的方式而设定为比预定的板厚厚0.2mm的厚度。接着，对薄板构件的两面进行镜面研磨后，切取为10mm×10mm的大小。针对所切取的样本测定磁致伸缩特性，以使每个薄板构件包含平行磁致伸缩量大的部位至小的部位的方式分别选定了五片样本。此时，将与第一的＜100＞轴方向(单晶的培育方向)平行的方向作为平行磁致伸缩量。
接着，以使成为预定的板厚的方式一边变更磨石的粒度(粒度号)，一边进行了平面磨削加工。此时，平面磨削的磨削方向(多个槽延伸的方向)设为了第一的＜100＞轴方向(单晶的培育方向)。之后，对磨削了正面和背面的样本的磁致伸缩特性进行了测定。
关于磁致伸缩特性，将应变计粘贴至磁致伸缩构件的样本的正面，在平面磨削前后对培育轴方向的磁致伸缩常数和平行磁致伸缩量进行了测定。将其结果示于表1至表3。此外，磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的测定在后文叙述。
从表1可知，从薄板构件加工所培育的晶体而成的样本，例如如实施例1的No.1～No.5所示，在对正面和背面进行镜面精加工的样本中，判断磁致伸缩常数为290ppm～301ppm，但平行磁致伸缩量为13～279ppm即具有偏差。在实施例2中同样，磁致伸缩常数为295ppm～301ppm，但平行磁致伸缩量为102～290ppm即具有偏差。其他实施例也是同样的，磁致伸缩常数稳定，但平行磁致伸缩量存在偏差的倾向。
接着，针对正面和背面进行了镜面精加工的样本，通过平面磨削加工在正面和背面形成了多个槽2。将磨削方向(多个槽延伸的方向)作为第一的＜100＞轴方向(单晶的培育方向)，作为与平行磁致伸缩量的测定方向相同的方向。其结果是，如实施例1所示，在磨削加工前(形成多个槽2前)平行磁致伸缩量低的No.3、No.4样本中，磨削后(形成了多个槽2后)的平行磁致伸缩量为297ppm、300ppm即从低位变化为高位，并且在高位稳定。平行磁致伸缩量通过形成多个槽2而显著增加。另外，针对实施例1的No.1、No.2、No.5，平行磁致伸缩量为289ppm～299ppm即平行磁致伸缩量的值没有变化且在高位稳定。该结果是，得知沿与平行磁致伸缩量的测定方向相同的方向进行平面磨削加工的实施例1的No.1～No.5的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量被改质为构件间(样本间)的偏差小且在高位稳定。得知该倾向在其他实施例中也同样存在。
进一步地，得知在同一面上，对于该改质的效果，与磨削方向垂直的方向(以下，有时简称为“垂直方向”)的表面粗糙度Ra(以下，有时简称为“表面粗糙度Ra”)根据板厚而存在适当值。得知在板厚薄的情况下优选为较小地设定表面粗糙度Ra，在板厚大的情况下优选为较大地设定表面粗糙度Ra。
在实施例1至实施例12以及比较例1至比较例5中，对改变磁致伸缩构件的厚度为0.3mm～3mm，磨石的粒度(粒度号)的大小而进行平面磨削加工时的加工前后的磁致伸缩常数、平行磁致伸缩量进行测定，另外，对加工后的表面粗糙度Ra进行测定。将其结果示于表1至表3。此外，在表面粗糙度Ra的测定中，将测定方向设为相对于磨削方向垂直的方向，从磁致伸缩构件的正面测定五点而将其平均值作为构件的表面粗糙度Ra。此外，在各实施例、比较例中，以使构件在加工前的测定中包含平行磁致伸缩量大的部位至小的部位的方式分别选定了五片样本。如前所述，自加工前平行磁致伸缩量就高的构件在加工后也保持原样地在高位稳定，在加工前平行磁致伸缩量处于低位的样本在平面磨削加工中平行磁致伸缩量改质为高位。因此，在本案中为了使改质的效果变得明确，仅限定为加工前的平行磁致伸缩量小于磁致伸缩常数的80％的样本。将其结果示于图7至图8。此外，图7至图8中，将纵轴的表面粗糙度Ra设为了log(常用对数)。另外，在图7至图8中，在实施例中具有改质效果的情况标记为〇，在比较例中平行磁致伸缩量相对于加工后的磁致伸缩常数小于80％的改质效果小的情况标记为×。
从图7可知，对于改质的效果，根据板厚而具有适当的表面粗糙度Ra。得知在板厚薄的情况下，即使表面粗糙度Ra小也具有改质的效果。得知具有如下倾向：随着板厚变厚，若不增大表面粗糙度Ra，则变得不能得到改质的效果。得出如下结果：该改质的效果与磁致伸缩构件的板厚和表面粗糙度Ra相关，如图7所示的直线所示，在改质的效果良好的情况下，满足下述的式(1)。
logRa≥0.48t-0.62···式(1)
(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm)。)
此外，表面粗糙度Ra在用平面磨床等进行磨削加工后的情况下，相对于磨削方向垂直的垂直方向(以下，有时简称为垂直方向)的表面粗糙度Ra变大。因此，本实施方式中的表面粗糙度Ra的数值设为相对于磨削方向为垂直方向的方向的值。即，本实施方式的磁致伸缩构件1以及后述的本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法中的表面粗糙度Ra设为在一个面内为最大值的方向上的值。
即，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，并且是具有正面和背面的板状体，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足上述式(1)。根据上述构成，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高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差小的特性。此外，在本实施方式的磁致伸缩构件1以及后述的本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法中，将平行磁致伸缩量的测定方向设为磨削方向。
此外，在不满足上述式(1)的情况下，不能得到改质的效果。此外，如表3的比较例1至比较例5所示，自加工前平行磁致伸缩量就高的构件在加工后也能保持原样地维持在高位。
根据这些情况，对磁致伸缩构件1进行平面磨削加工等磨削加工时，在磁致伸缩构件1的正面产生加工应力。尤其是，基于相对于磨削方向垂直的方向产生大的拉伸应力。据认为磁致伸缩构件1的磁致伸缩特性的偏差是因为磁化方向的偏差，但是据推测在磁致伸缩构件1的正面，拉伸应力在相对于磨削方向垂直的方向上聚集，由此磁致伸缩构件1的磁化方向基于该应力聚集到一定方向，因此产生上述的改质。当磁致伸缩构件1的板厚变厚时，由于需要聚集的磁化方向的体积增加(厚度的增加量)，因此为了得到上述的改质效果，需要加大相对于磁致伸缩构件1的正面的磨削方向垂直的方向的拉伸应力，其结果是，表面粗糙度Ra变大。在不能满足上述式(1)的表面粗糙度Ra小的情况下，正面的加工应力变小，其结果是，改质效果变得不充分，成为与加工前的状态接近的状态。
针对磁致伸缩构件1的表面粗糙度Ra的上限没有特别限定，在磁致伸缩构件1的板厚为1.2mm以下的情况下，当表面粗糙度大时，加工应力过度施加至磁致伸缩构件1的表面，出现磁致伸缩常数本身降低的情况。
另外，即使磁致伸缩构件的板厚为2.5mm以上，也能通过增大表面粗糙度Ra而对应。但是，当磁致伸缩构件的板厚变大时，在振动发电等中使用的情况下，由于需要增加基于振动的应力而效率变差，因此需要注意。
因此，磁致伸缩构件1的表面粗糙度Ra在磁致伸缩构件的厚度为0.3mm以上且0.75mm以下的情况下，表面粗糙度Ra优选为1.0μm以下，在磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm的情况下，表面粗糙度Ra优选为8.6μm以下。
另外，在磁致伸缩构件的厚度大于0.3mm且为0.75mm以下的情况下，所述表面粗糙度Ra优选为0.5μm以上，在磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm且为1.0mm以下的情况下，所述表面粗糙度Ra优选为1.0μm以上，在磁致伸缩构件的厚度大于1.0mm且为1.5mm以下的情况下，表面粗糙度Ra优选为1.3μm以上，在磁致伸缩构件的厚度大于1.5mm且为2.0mm以下的情况下，表面粗糙度Ra优选为2.5μm以上，在磁致伸缩构件的厚度大于2.0mm且为2.5mm以下的情况下，表面粗糙度Ra优选为4.0μm以上。由此，能够进一步可靠地表现出上述改质的效果。
另外，如图8的虚线所示，作为更优选的范围，在磁致伸缩构件的厚度为0.5mm以上且0.75mm以下的情况下，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra更优选为满足下述的式(2)，在磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm且为1.0mm以下的情况下，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra更优选为满足下述的式(3)，在磁致伸缩构件的厚度大于1.0mm且为1.5mm以下的情况下，磁致伸缩构件的厚度与相对于磨削方向垂直的方向的表面粗糙度Ra更优选为满足下述的式(4)。由此，能够进一步可靠地表现出上述改质的效果。
logRa≤0.92t-0.45···式(2)
logRa≤1.48t-1.01···式(3)
logRa≤0.40t-0.20···式(4)
(上述式(2)至式(4)中，log表示常用对数，Ra表示相对于磨削方向垂直的方向的表面粗糙度Ra(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm)。)
因此，将上述表面粗糙度Ra相对于上述的磁致伸缩构件1的厚度而设定于上述的范围内，能够在高位稳定地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改质的效果。
此外，从以更容易的制造方法且可靠地表现出上述改质效果的观点出发，磁致伸缩构件1优选为具有实施了磨削加工的磨削面，其中，优选为实施了平面磨削加工的面。上述磨削加工优选为沿一方向实施磨削的加工。即，磁致伸缩构件1优选为具备沿一方向实施磨削的加工面(一方向磨削加工面)，更优选为具备实施了平面磨削的加工面(平面磨削加工面)。磁致伸缩构件1中的上述磨削方向没有特别限定，优选为沿着磁致伸缩构件1的长边方向的方向。在此，沿着长边方向的方向包含相对于长边方向在40°度以内交叉的方向。
另外，在平行磁致伸缩量相对于改质后的磁致伸缩常数的比率(平行磁致伸缩量/磁致伸缩常数)优选为80％，更优选为90％以上时，能够得到高的改质效果。进一步地，只要磁致伸缩常数本身例如为Fe-Ga合金，则能够得到250ppm以上的高位稳定的数值。
如上所述，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，并且是具有正面3、背面4的板状体，对于正面和背面的一面，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足上述式(1)。此外，本实施方式的磁致伸缩构件1的上述以外的构成是任意的构成。根据上述构成，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高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差小的特性。进一步地，本实施方式的磁致伸缩构件1通过将磁致伸缩构件的预定方向的表面粗糙度相对于磁致伸缩构件的板厚设为预定的适当的范围，能够在高位稳定地表现出磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改质的效果。例如，本实施方式的磁致伸缩构件1具有磁致伸缩常数优选为200ppm以上，更优选为250ppm以上，更优选为280ppm以上，更优选为290ppm以上的特性。另外，磁致伸缩构件1具有平行磁致伸缩常数优选为200ppm以上，更优选为250ppm以上，更优选为270ppm以上，更优选为280ppm以上，更优选为290ppm以上的特性。另外，磁致伸缩构件1具有平行磁致伸缩量/磁致伸缩常数的比率优选为80％以上，更优选为90％以上，更优选为95％以上的特性。如上所述，由于本实施方式的磁致伸缩构件1的磁致伸缩常数高，因此能够优选作为显示出优异的磁致伸缩效应以及逆磁致伸缩效应的构件(材料)的最终产品而使用。
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：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，并且是具有正面和背面的板状体，以使磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(1)的方式对正面3、背面4中的至少一个面进行加工。
logRa≧0.48t-0.62···式(1)
(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm)。)此外，在以下的说明中，将由Fe-Ga合金的单晶锭制造磁致伸缩构件1的方法作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不限定于以下的说明。另外，在本说明书的记载中，能适用于本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法的方法也适用于本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法。另外，在本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法的说明中，能适用于本实施方式的磁致伸缩构件的方法也适用于本实施方式的磁致伸缩构件。另外，制造本实施方式的磁致伸缩构件1的方法不限定于在以下说明的本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法，也可以通过其他制造方法来制造。
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、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)、正面加工工序(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合金的单晶中，优选培育为镓的含量优选为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，例如可以是圆柱状，也可以是四棱柱状。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合金的单晶的情况下，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}面的晶种而进行培育。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，并且继承晶种的方位。
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合金的单晶的情况下，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)，可以是垂直的方向，也可以是平行的方向。
在晶体切割工序(步骤S2)之后，实施正面加工工序(步骤S3)。如上所述，在正面加工工序中，以使板厚与表面粗糙度Ra的关系满足上述式(1)的关系的方式对正面3、背面4中的至少一个面进行加工。通过正面加工工序，能够得到本实施方式的磁致伸缩构件1。加工优选为磨削加工，更优选为平面磨削加工。例如，在正面加工工序中，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。形成多个槽2的方向没有特别限定，在正面加工工序中，优选为在最终切割薄板构件而形成磁致伸缩构件1时，以使形成沿磁致伸缩构件1的长边方向延伸的多个槽2的方式在薄板构件形成多个槽2。如上所述，对通过晶体切割工序得到的薄板构件的正面和背面的至少一个面实施平面磨削加工，由此能够形成多个槽2。在该情况下，多个槽2成为沿磨削方向延伸的槽。以下，对基于薄板构件的平面磨削加工而进行正面加工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质的效果。
平面磨削加工使用平面磨床而进行。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质的效果的观点出发，优选为形成于薄板构件的多个槽2(磨削痕)的方向为与磁致伸缩构件1的长边方向平行的方向。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者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，也能够使用利用杯状磨石且加工台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的正面(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，也可以在使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，进行平面磨削加工等加工。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)的正面精加工成镜面之后，进行平面磨削加工等加工。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质的效果的观点出发，优选对薄板构件的正面和背面这两者实施平面磨削加工等加工。
关于在平面磨削加工中使用的磨石，以配合磁致伸缩构件的板厚而成为上述的表面粗糙度Ra的范围内进行选定。例如，关于在使用平面磨床对磁致伸缩构件进行加工时的磨石的粒度号，在磁致伸缩构件的板厚为0.3mm～0.75mm的情况下，磨石的粒度号为#200以上且#500以内，在磁致伸缩构件的板厚为1.0mm的情况下，磨石的粒度号为#60以上且#100以内，在磁致伸缩构件的板厚为2.0mm的情况下，磨石的粒度号为#40以上且#50以内等。在磁致伸缩构件的板厚为2.5mm以上时，磨石的粒度号优选为#40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，并且平行磁致伸缩量为200ppm以上。进一步地，如上所述，磨石的粗糙度(粒度号)优选为，以使板厚与表面粗糙度Ra的关系成为上述的范围的方式基于磁致伸缩构件的板厚来适当选定，由此在磁致伸缩构件1中，形成为磁致伸缩常数为250ppm以上，并且平行磁致伸缩量为250ppm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，正面加工工序只要能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，则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，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。在该情况下，在线材的进给方向上产生磨削痕，能形成与上述平面磨削加工同样的多个槽2。此外，在通过线锯进行切割的情况下，能够共有晶体切割工序(步骤S2)和正面加工工序(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。此外，在正面加工工序中，可以是形成为预定的表面粗糙度Ra的方式的放电加工，也可以是例如通过线放电装置调节加工条件而形成为上述的预定的表面粗糙度。此外，根据加工速度的观点，在磁致伸缩构件的正面加工工序中，更优选为加工速度快的磨削加工。例如，磨削加工优选为基于线锯的磨削加工、或者平面磨削加工。
在正面加工工序(步骤S3)之后，实施切割工序(步骤S4)。切割工序是将通过正面加工工序形成有多个槽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，以使磁致伸缩构件1在俯视时为长方形的板状体的方式将薄板构件切割为磁致伸缩构件1。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，例如能够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。
如上所述，本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法具备：所述磁致伸缩构件是由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成，并且具有正面和背面的板状体，以使磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(1)的方式对所述正面和背面中的至少一个面进行加工。
logRa≧0.48t-0.62···式(1)
(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm)。)
此外，本实施方式的磁致伸缩构件的制造方法的上述以外的构成是任意的构成。本实施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高、构件间的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的偏差小的磁致伸缩构件。将磁致伸缩构件的预定方向的表面粗糙度相对于磁致伸缩构件的板厚而设为预定的适当的范围，由此能够在高位稳定地表现出磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改质的效果。
实施例
以下，列举实施例以及比较例对本发明进行更具体地说明，但本发明不受以下的实施例的任何限定。
[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，准备了通过垂直布里奇曼(VB)法培育的圆柱状的Fe-Ga合金的单晶。将单晶的培育轴方向设为了<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}面确认了方位。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了磁致伸缩构件。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)，并且以使与第三的<100>轴方向平行的方式切割单晶，制作了切割面即主面为{100}的薄板构件。薄板构件的厚度以使平面磨削后的厚度成为1.0mm的方式而设定为比板厚厚0.2mm的1.2mm。接着，对薄板构件的两面进行镜面磨削后，切取为10mm×10mm的大小。针对所切取的磁致伸缩构件测定后述的磁致伸缩特性，以使其包含平行磁致伸缩量大的部位至小的部位的方式选定了五片。接着，使用#100的平型磨石，通过平面磨床对所得到的磁致伸缩构件实施平面磨削加工，在将磁致伸缩构件的厚度调整为1mm的同时，在正面和背面形成了多个槽(磨削痕)。此时，平面磨削的磨削方向(多个槽延伸的方向)设为了第一的<100>轴方向(单晶的培育方向)。
接着，对切出的磁致伸缩构件在平面磨削加工前后测定磁致伸缩特性。磁致伸缩特性的测定通过应变计法来实施。如图6所示，在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)。需要说明的是，由于应变计的长边方向成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第一的<100>轴方向(单晶的培育方向)平行且平行磁致伸缩量的测定方向成为平面磨削加工的磨削方向的方式进行粘接。
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校正而决定的。
此外，应变系数设为了下式的式(5)。
ε＝2.00/Ks×εi…式(5)
(ε：应变系数，εi：测定应变值，Ks：使用应变计的应变系数)
此时，将与第一的＜100＞轴方向(单晶的培育方向)平行的方向设为了平行磁致伸缩量。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了平行磁致伸缩量。另一方面，将磁场方向相对于应变计的长边方向垂直时的磁致伸缩量设为了垂直磁致伸缩量。磁致伸缩常数根据式(A)，以平行磁致伸缩量与垂直磁致伸缩量之差来决定。平面磨削方向是磁致伸缩构件的第一的＜100＞轴方向(单晶的培育方向)，该方向为平行磁致伸缩量。
另外，针对磁致伸缩构件，在平面磨削加工后通过表面粗糙度计(株式会社KEYENCE制造，VK-X1050)以20倍的观察倍率针对磁致伸缩构件的相对于平面磨削的磨削方向垂直的方向，分别测定表面五处各自的表面粗糙度Ra，将其平均值设为了表面粗糙度Ra。将制造条件以及评价结果等示于表1。
[实施例2至实施例12][比较例1至比较例5]
关于实施例2至实施例12、以及比较例1至比较例5，将磁致伸缩构件的厚度更换为0.3mm～3mm的大小，磨石的粒度(粒度号)更改为#40～#500的大小而实施了平面磨削加工。上述以外，与实施例1同样地进行。将磁致伸缩构件的厚度、磨石的粒度(粒度号)以及评价结果等示于表1至表3。
表1
表2
表3
/>
[总结]
如表1至表3以及图7至图8所示，根据以上的实施例以及比较例的结果确认到，将磁致伸缩构件的厚度以及表面粗糙度Ra设定在上述的范围内，能够在高位稳定地表现出上述的磁致伸缩常数以及平行磁致伸缩量的改质的效果。
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能够适当组合。另外，只要法令允许，援引作为日本专利申请的特愿2021-073603、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；
S1：晶体准备工序；
S2：晶体切割工序；
S3：正面加工工序；
S4：切割工序。

Claims (13)

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正面和背面的板状体，
对于所述正面和背面的一面，磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(1)，
logRa≥0.48t-0.62···式(1)，
(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm))。
2.根据权利要求1所述的磁致伸缩构件，其中，
在所述磁致伸缩构件的厚度为0.3mm以上且0.75mm以下的情况下，表面粗糙度Ra为1.0μm以下，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm的情况下，所述表面粗糙度Ra为8.6μm以下。
3.根据权利要求2所述的磁致伸缩构件，其中，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于0.3mm且为0.75mm以下的情况下，所述表面粗糙度Ra为0.5μm以上，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm且为1.0mm以下的情况下，所述表面粗糙度Ra为1.0μm以上，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于1.0mm且为1.5mm以下的情况下，所述表面粗糙度Ra为1.3μm以上，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于1.5mm且为2.0mm以下的情况下，所述表面粗糙度Ra为2.5μm以上，并且，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于2.0mm且为2.5mm以下的情况下，所述表面粗糙度Ra为4.0μm以上。
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，
在所述磁致伸缩构件的厚度为0.5mm以上且0.75mm以下的情况下，所述磁致伸缩构件的厚度与所述表面粗糙度Ra满足下述的式(2)，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于0.75mm且为1.0mm以下的情况下，所述磁致伸缩构件的厚度与所述表面粗糙度Ra满足下述的式(3)，
在所述磁致伸缩构件的厚度大于1.0mm且为0.1.5mm以下的情况下，所述磁致伸缩构件的厚度与所述表面粗糙度Ra满足下述的式(4)，
logRa≤0.92t-0.45···式(2)，
logRa≤1.48t-1.01···式(3)，
logRa≤0.40t-0.20···式(4)，
(上述式(2)至式(4)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度Ra(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm))。
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，所述磁致伸缩构件的平行磁致伸缩量/磁致伸缩常数的比率为80％以上。
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，
磁致伸缩常数为250ppm以上，
平行磁致伸缩量为250ppm以上。
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，所述铁系合金是Fe-Ga合金单晶。
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，所述磁致伸缩构件的厚度为0.3mm以上且2.5mm以下。
9.一种磁致伸缩构件的制造方法，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，并且是具有正面和背面的板状体，以使磁致伸缩构件的厚度与表面粗糙度Ra满足下述的式(1)的方式对所述正面和背面中的至少一个面进行加工，
logRa≥0.48t-0.62···式(1)，
(上述式(1)中，log表示常用对数，Ra表示表面粗糙度(μm)，t表示磁致伸缩构件的厚度(mm))。
10.根据权利要求9所述的磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述加工是磨削加工。
11.根据权利要求10所述的磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述磨削加工是平面磨削加工。
12.根据权利要求11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以下的磨石进行，并且选定磁致伸缩构件的厚度与所述表面粗糙度Ra满足所述式(1)的粒度号的磨石。
13.根据权利要求9至12中任一项所述的磁致伸缩构件的制造方法，其中，所述加工包含：以使磁致伸缩常数成为250ppm以上，并且平行磁致伸缩量成为250ppm以上的方式进行加工。
CN202280029576.3A 2021-04-23 2022-04-19 磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法 Pending CN117203381A (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021-073603 2021-04-23
JP2021073603A JP2022167661A (ja) 2021-04-23 2021-04-23 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
PCT/JP2022/018229 WO2022224974A1 (ja) 2021-04-23 2022-04-19 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN117203381A true CN117203381A (zh) 2023-12-08

Family

ID=83722375

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202280029576.3A Pending CN117203381A (zh) 2021-04-23 2022-04-19 磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法

Country Status (5)

Country Link
EP (1) EP4328361A1 (zh)
JP (1) JP2022167661A (zh)
KR (1) KR20230173098A (zh)
CN (1) CN117203381A (zh)
WO (1) WO2022224974A1 (zh)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116096111A (zh) 2021-10-29 2023-05-09 株式会社理光 光电转换元件和光电转换元件模块

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04108699A (ja) 1990-08-28 1992-04-09 Mitsumi Electric Co Ltd Ｆｅ―Ｓｉ―Ａｌ系合金単結晶の育成装置
JPH10239177A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 力学量検出素子およびその製造方法並びにトルクセンサ
JP4905820B2 (ja) 2010-06-18 2012-03-28 国立大学法人金沢大学 発電素子および発電素子を備えた発電装置
US20150028724A1 (en) 2012-03-13 2015-01-29 Etrema Products, Inc. Single crystalline microstructures and methods and devices related thereto
US9541905B2 (en) 2013-03-15 2017-01-10 Fisher-Rosemount Systems, Inc. Context sensitive mobile control in a process plant
JP6606638B2 (ja) 2014-07-14 2019-11-20 株式会社福田結晶技術研究所 Ｆｅ−Ｇａ基合金単結晶の育成方法及び育成装置
JP6122882B2 (ja) 2015-01-29 2017-04-26 日本高周波鋼業株式会社 磁歪部材およびその製造方法
JP2020050920A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 磁歪素子および磁歪素子の製造方法
JP7240874B2 (ja) * 2018-12-27 2023-03-16 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 発電用磁歪素子、その製造方法、および発電装置
JP2020200209A (ja) * 2019-06-07 2020-12-17 住友金属鉱山株式会社 単結晶育成に用いる種結晶の製造方法
CN114730826A (zh) * 2019-11-18 2022-07-08 住友金属矿山株式会社 磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法
JP2022074526A (ja) * 2020-11-04 2022-05-18 住友金属鉱山株式会社 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20230173098A (ko) 2023-12-26
EP4328361A1 (en) 2024-02-28
JP2022167661A (ja) 2022-11-04
WO2022224974A1 (ja) 2022-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100852536B1 (ko) 압전단결정, 압전단결정소자 및 그 제조방법
EP1479796B1 (en) Piezoelectric single crystal device and fabrication method thereof
CN117203381A (zh) 磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法
US20200105997A1 (en) Magnetostriction element and method of manufacture of magnetostriction element
JP4613032B2 (ja) 圧電単結晶素子およびその製造方法
WO2021100467A1 (ja) 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
Clark et al. Magnetostriction and elasticity of body centered cubic Fe 100− x Be x alloys
CN102869795A (zh) 作为结晶轴&lt;001&gt;的方位被控制的体心立方（bcc）结构的固溶体的金属材料及其制造方法
Clark et al. Magnetoelastic coupling and ΔE effect in TbxDy1− x single crystals
JP2022074526A (ja) 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
WO2022172875A1 (ja) 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
Al-Jiboory et al. Study of the magnetostrictive distortion in single crystal terfenol-D by x-ray diffraction
WO2022172876A1 (ja) 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
JP2005139064A (ja) 圧電単結晶、圧電単結晶素子およびその製造方法ならびに１−３コンポジット圧電素子
Fujieda et al. Influence of Co substitution on magnetostriction and on Young's modulus of Fe-Ga alloy single crystal
JP2022159777A (ja) 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
JP2023095318A (ja) 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
JP2020200209A (ja) 単結晶育成に用いる種結晶の製造方法
Ma et al. Magnetostriction of a< 110> oriented Tb0. 3Dy0. 7Fe1. 95 polycrystals annealed under a noncoaxial magnetic field
JP2021088471A (ja) 磁歪部材、磁歪部材の製造方法、及び、磁歪部材の評価方法
JP2021158265A (ja) 磁歪材料およびそれを用いた磁歪式デバイス
US11008642B2 (en) Magnetostrictive material and magnetostriction type device using the same
Ma et al. Magnetostriction of a [left angle bracket] 110 [right angle bracket] oriented Tb0. 3Dy0. 7Fe1. 95 polycrystals annealed under a noncoaxial magnetic field
Taheri Design, processing and characterization of mechanically alloyed galfenol & lightly rare-earth doped FeGa alloys as smart materials for actuators and transducers

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination