JP3468648B2 - Amorphous hard magnetic alloy and amorphous magnetic alloy casting - Google Patents

Amorphous hard magnetic alloy and amorphous magnetic alloy casting

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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は鋳造法により製造可
能であって高い保磁力を示すアモルファス硬質磁性合金
およびアモルファス硬質磁性合金鋳造材とアモルファス
硬質磁性合金鋳造材の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an amorphous hard magnetic alloy that can be manufactured by a casting method and exhibits a high coercive force, an amorphous hard magnetic alloy cast material, and a method for manufacturing an amorphous hard magnetic alloy cast material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、酸化物ガラスなどと同様に小さな
冷却速度で製造可能であって、大きな厚さを得ることが
できる金属系アモルファス合金組成を見い出すことは、
材料技術の分野において1つの大きな研究課題であっ
た。このような背景から、今日までに液体急冷法により
多数のアモルファス合金が製造されてきたが、これら従
来のアモルファス合金の多くのものは、アモルファス相
を生成する臨界冷却条件が104K/s以上であって、
得られるアモルファス合金の厚さも通常0.2mm以下
の薄帯または細線、もしくは、50μm以下の粒径の粉
末のものが主体であった。
2. Description of the Related Art Conventionally, to find a metal-based amorphous alloy composition which can be manufactured with a small cooling rate like oxide glass and can obtain a large thickness,
It was one of the major research subjects in the field of material technology. Against this background, many amorphous alloys have been produced by the liquid quenching method until now. However, many of these conventional amorphous alloys have critical cooling conditions of 10 4 K / s or more for forming an amorphous phase. And
The thickness of the obtained amorphous alloy was usually a ribbon or a fine wire having a thickness of 0.2 mm or less, or a powder having a particle diameter of 50 μm or less.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】ところが、1989年
に、La-Al-Cu系の材料において厚さ7mm程度の
アモルファスバルク合金が鋳造法により初めて製造され
るに至った。そして、その後、この種のアモルファスバ
ルク合金は、La-Al-TM系、Mg-La-TM系、Z
r-Al-TM系、Ti-Zr-Al-TM-Be系、Ti-
Zr-TM-Be系(ただし、Lnは希土類金属、TMは
遷移金属を示す。)などにおいても製造可能であること
が判明している。これらの多数のアモルファス合金は、
102K/s以下の臨界冷却速度を有し、銅鋳型への普
通鋳造法により製造可能であり、更にこれらの成分系に
基づく合金研究の結果において、臨界冷却速度が約1.
5K/s程度と極めて小さく、アーク溶解法や水焼き入
れ法によっても製造可能で、10mm以上の直径を有す
るアモルファスバルク合金も発見されてきている。
However, in 1989, an amorphous bulk alloy having a thickness of about 7 mm was first manufactured by a casting method in a La-Al-Cu system material. Then, thereafter, the amorphous bulk alloys of this type are La-Al-TM based, Mg-La-TM based, Z
r-Al-TM system, Ti-Zr-Al-TM-Be system, Ti-
It has been proved that Zr-TM-Be system (where Ln is a rare earth metal and TM is a transition metal) can be manufactured. Many of these amorphous alloys
It has a critical cooling rate of 10 2 K / s or less, can be manufactured by a normal casting method in a copper mold, and the results of alloy research based on these component systems show that the critical cooling rate is about 1.
An amorphous bulk alloy having a diameter of 10 mm or more has been discovered, which is extremely small at about 5 K / s, can be manufactured by an arc melting method or a water quenching method.

【0004】以上のような合金研究の基で本発明者ら
は、近年、Feを含むアモルファスバルク合金の開発に
着手し、Feに対しAlあるいはGaなどの第1添加元
素と、P、C、B、Geなどの第2添加元素を添加した
成分系の合金について研究を続けた結果、バルク状のア
モルファス合金(金属ガラス)であって、鋳造法で製造
可能であり、しかも、硬磁性を有する合金を発見し、本
発明に到達した。
Based on the above alloy research, the present inventors have recently begun to develop an amorphous bulk alloy containing Fe, and the first additive element such as Al or Ga to Fe and P, C, As a result of continuing the research on the alloy of the component system to which the second additive element such as B and Ge is added, it is a bulk amorphous alloy (metallic glass), which can be manufactured by the casting method, and has a hard magnetic property. The alloy was discovered and the present invention was reached.

【0005】本発明は前記事情に鑑みてなされたもので
あり、液体急冷法などの冷却速度の高い製造方法ではな
く、冷却速度の低い鋳造法で製造可能であり、通常の液
体急冷法では得られない厚さであって、しかも硬質磁性
を示すアモルファス硬質磁性合金およびアモルファス硬
質磁性合金鋳造材とアモルファス硬質磁性合金鋳造材の
製造方法を提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and can be produced by a casting method having a low cooling rate, rather than a production method having a high cooling rate such as a liquid quenching method, and is obtained by an ordinary liquid quenching method. It is an object of the present invention to provide an amorphous hard magnetic alloy having an unprecedented thickness and exhibiting hard magnetism, an amorphous hard magnetic alloy cast material, and a method for producing an amorphous hard magnetic alloy cast material.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は前記課題を解決
するために、下記の組成からなるものである。 A-(Fe1−aCo-Ga ただしAは、Nd、Sm、Pr、Pmの内から選択され
る少なくとも1種以上の元素を示し、組成比を示すx、
y、zは、原子%で50≦x≦75、10≦y≦45、5≦
z≦15の関係を満足し、aは0≦a≦0.5を満足するも
のとする。前記の構成において、組成比を示すyが、原
子%で、25≦y≦35の範囲であることが好ましい。
また、前記の構成において、無秩序異方性を有する強磁
性クラスターが生成されてなることが好ましい。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention has the following composition. A x - (Fe 1-a Co a) y - Ga z where A, Nd, Sm, Pr, represents at least one element selected from among Pm, x indicating the composition ratio,
y and z are in atomic%, 50 ≦ x ≦ 75, 10 ≦ y ≦ 45, 5 ≦
It is assumed that the relationship of z ≦ 15 is satisfied, and that a is 0 ≦ a ≦ 0.5. In the above structure, it is preferable that y representing the composition ratio is in the range of 25 ≦ y ≦ 35 in atomic%.
Further, in the above structure, it is preferable that ferromagnetic clusters having disordered anisotropy are generated.

【0007】更に、本発明に係るアモルファス合金鋳造
材は、前記の課題を解決するために、前記した各構成に
係るアモルファス合金からなるものである。
Further, the amorphous alloy cast material according to the present invention is made of the amorphous alloy according to each of the above-mentioned constitutions in order to solve the above problems.

【0008】[0008]

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態について説明する。本発明に係るアモルファス
硬質磁性合金は、Sm、Pr、Pmなどの希土類金属を
主成分とし、これに所定量のFeを添加し、更に、G
添加した成分系で実現される。本実施の形態に係るア
モルファス硬質磁性合金は、一般式においては、A-
(Fe1−aCo-Ga で表記することがで
き、この一般式式において、Aは、Nd、Sm、Pr、
Pmの内から選択される少なくとも1種以上の元素を示
、組成比を示すx、y、zは、原子%で、50≦x≦7
5、10≦y≦45、5≦z≦15の関係を満足し、aは
0≦a≦0.5の関係を満足することが好ましい。また、
前記の組成範囲において、組成比yは、25≦y≦35の
範囲がより好ましい。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The amorphous hard magnetic alloy according to the present invention contains a rare earth metal such as Sm, Pr, or Pm as a main component, to which a predetermined amount of Fe is added, and further, Ga a
It is realized by the component system to which is added. The amorphous hard magnetic alloy according to the present embodiment has the general formula A x
(Fe 1-a Co a) y - can be expressed by Ga z, in the general formula formula, A is, Nd, Sm, Pr,
Represents at least one element selected from among Pm, x indicating the set composition ratio, y, z is in atomic%, 50 ≦ x ≦ 7
It is preferable that the relationship of 5, 10 ≦ y ≦ 45, 5 ≦ z ≦ 15 is satisfied, and a satisfies the relationship of 0 ≦ a ≦ 0.5. Also,
In the above composition range, the composition ratio y is more preferably in the range of 25 ≦ y ≦ 35.

【0010】「組成限定理由」本発明組成系において、
鋳造法により製造した場合であっても非晶質相とするた
めには、基本的にはFeの含有量を0〜90at%の範
囲、元素Dの含有量を0〜93at%の範囲とすれば良
い。ただし、通常の鋳造法により得られる溶湯の冷却速
度は、鋳造材の直径によってある程度の限界があり、鋳
造材の直径が大きくなるにつれて冷却速度は遅くなる。
"Reasons for limiting composition" In the composition system of the present invention,
In order to obtain an amorphous phase even when manufactured by a casting method, basically, the content of Fe should be in the range of 0 to 90 at% and the content of element D should be in the range of 0 to 93 at%. Good. However, the cooling rate of the molten metal obtained by the usual casting method has a certain limit depending on the diameter of the casting material, and the cooling rate becomes slower as the diameter of the casting material increases.

【0011】本発明の組成系を用いるならば、従来の液
体急冷法で実現される冷却速度よりも格段に遅い冷却速
度(数K〜数10K/s)で冷却してもアモルファス相
が得られるが、それにしてもバルク材として実用的な直
径1〜10mm程度の範囲でアモルファス相を確実に生
成させるためには、Feの含有量を10〜45原子%の
範囲とすることが好ましい。この範囲を超えてFeを含
有させた場合は結晶相の生成割合が高くなるか結晶相が
主体となるので好ましくない。また、前記の範囲内のF
e含有量であっても、Feの含有量30原子%前後で最
大磁気エネルギー積の値が後述する如くピークとなる傾
向があるので、Feの含有量は20〜40原子%の範囲
が好ましく、更には25〜35原子%の範囲がより好ま
しい。
When the composition system of the present invention is used, an amorphous phase can be obtained even if the composition is cooled at a cooling rate (several K to several tens of K / s) which is significantly slower than the cooling rate realized by the conventional liquid quenching method. However, even so, in order to reliably generate the amorphous phase in the range of about 1 to 10 mm in diameter which is practical as a bulk material, the Fe content is preferably set to the range of 10 to 45 atom%. When Fe is contained in excess of this range, the production rate of the crystal phase becomes high or the crystal phase becomes the main component, which is not preferable. In addition, F within the above range
Since the maximum magnetic energy product tends to reach a peak as described below even when the Fe content is around 30 atomic% of the Fe content, the Fe content is preferably in the range of 20 to 40 atomic%. Furthermore, the range of 25 to 35 atomic% is more preferable.

【0012】さらに、本発明に係る組成系においてはF
eの一部をCoに置換しても良い。Coは、結晶質の合
金の場合、結晶磁気異方性が大きく、硬磁性を向上さ
せ、飽和磁化を増大させる作用があるが、強磁性クラス
ターを有する本発明の合金の場合でも同様な効果が得ら
れることが期待できる。本発明においては、Feの50
%までであれば、Coに置換しても良好な硬質磁性が得
られ、50%を超えると硬質磁性が劣化する。従って、
FeをCoに置換する場合、Feの50%以下とするの
が好ましい。また、より好ましくは25%以下とするの
がよい。元素Aは、硬質磁性を発揮するために必要な元
素であり、少なくとも50原子%以上添加するのが好ま
しいが、多量に添加するとアモルファスの形成が困難に
なるために、75原子%以下とすることが好ましい。元
素Dは、金属ガラスの形成に必要な元素であり、少なく
とも5原子%以上添加するのが好ましく、15原子%を
超えて添加すると硬磁性が劣化するために、15原子%
以下とするのが好ましい。
Further, in the composition system according to the present invention, F
Part of e may be replaced with Co. In the case of a crystalline alloy, Co has a large magnetocrystalline anisotropy, has an effect of improving hard magnetism, and increasing saturation magnetization, but similar effects can be obtained in the case of the alloy of the present invention having a ferromagnetic cluster. It can be expected to be obtained. In the present invention, Fe of 50
If the content is up to%, good hard magnetism can be obtained even if Co is replaced, and if it exceeds 50%, the hard magnetism deteriorates. Therefore,
When substituting Fe for Co, it is preferably 50% or less of Fe. Further, it is more preferable to set it to 25% or less. The element A is an element necessary for exerting hard magnetism, and it is preferable to add at least 50 atomic% or more, but if it is added in a large amount, it becomes difficult to form an amorphous material. Is preferred. The element D is an element necessary for forming the metallic glass, and it is preferable to add at least 5 atomic% or more, and if added in excess of 15 atomic%, the hard magnetism deteriorates.
The following is preferable.

【0013】前記組成系のアモルファス硬質磁性合金を
製造するには、例えば、各成分の元素単体粉末を用意
し、前記の組成範囲になるようにこれらの元素単体粉末
を混合し、次いでこの混合粉末をArガス等の不活性ガ
ス雰囲気中において、るつぼ等の溶解装置で溶解して所
定組成の合金溶湯を得る。次にこの合金溶湯を鋳造法で
冷却して鋳型に鋳込み、鋳型から取り出すことで所定寸
法のバルク状のアモルファス硬質磁性合金鋳造材を得る
ことができる。
In order to produce the amorphous hard magnetic alloy of the above composition system, for example, elemental elemental powders of the respective components are prepared, these elemental elemental powders are mixed so as to fall within the above composition range, and then this mixed powder is prepared. Is melted by a melting device such as a crucible in an inert gas atmosphere such as Ar gas to obtain a molten alloy having a predetermined composition. Next, this molten alloy is cooled by a casting method, cast into a mold, and taken out from the mold to obtain a bulk amorphous hard magnetic alloy cast material having a predetermined size.

【0014】図1は、この例の製造方法に用いられる鋳
造装置の一例を示す図である。加熱用の高周波コイル1
が周囲に配された筒型のるつぼ2の内部に前記組成系の
合金溶湯3が収納され、このるつぼ2の下部側に銅鋳型
などの鋳型4が配置された構成にされている。前記るつ
ぼ2の下端部には噴射孔2aが形成され、前記鋳型4の
内部には筒型の鋳込み空所5が形成されている。また、
図面には略されているが、るつぼ2の上部には不活性ガ
スの供給装置が接続され、るつぼ2の内部を不活性ガス
雰囲気に維持できるとともに、必要に応じてるつぼ2の
内部圧力を高めてるつぼ2の噴射孔2aから合金溶湯を
鋳型4の鋳込み空所5に噴射できるように構成されてい
る。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a casting apparatus used in the manufacturing method of this example. High frequency coil for heating 1
The molten alloy 3 of the composition system is housed inside a cylindrical crucible 2 around which is placed, and a mold 4 such as a copper mold is arranged on the lower side of the crucible 2. An injection hole 2a is formed at the lower end of the crucible 2, and a cylindrical casting space 5 is formed inside the mold 4. Also,
Although not shown in the drawing, an inert gas supply device is connected to the upper part of the crucible 2 so that the inside of the crucible 2 can be maintained in an inert gas atmosphere, and the internal pressure of the crucible 2 can be increased if necessary. The molten alloy can be injected into the casting space 5 of the mold 4 from the injection hole 2a of the crucible 2.

【0015】図1に示す装置を用いてアモルファス硬質
磁性合金鋳造材を得るには、図2に示すようにるつぼ2
の内部に不活性ガスで所定の圧力Pをかけてるつぼ2の
噴射孔2aから合金溶湯を鋳型4の鋳込み空所5に射出
して鋳込み、鋳込み空所5の合金溶湯を冷却することで
得ることができる。以上のように製造されたアモルファ
ス硬質磁性合金鋳造材は、アモルファス相を主体とし、
高保磁力を有する硬質磁性鋳造材となる。
To obtain an amorphous hard magnetic alloy cast material using the apparatus shown in FIG. 1, the crucible 2 as shown in FIG.
It is obtained by injecting a molten alloy into the casting cavity 5 of the mold 4 through the injection hole 2a of the crucible 2 by applying a predetermined pressure P with an inert gas to the inside of the vessel, and then cooling the molten alloy in the casting cavity 5. be able to. The amorphous hard magnetic alloy casting material produced as described above is mainly composed of an amorphous phase,
It becomes a hard magnetic casting material having a high coercive force.

【0016】なお、前記の例では、るつぼ2と鋳型5と
を備えた鋳造装置について説明したが、るつぼ2と鋳型
5の形状は特に問わないことは勿論である。従って、る
つぼと鋳型として、例えば図3に示すように、シリンダ
6とピストン7を備えたるつぼ型の溶解装置8を備えた
鋳造装置を用い、ピストン7を下方に引き下げることで
シリンダ6内に溶湯3を引き込んで冷却する装置を用い
ても良いのは勿論であり、鋳造装置として広く一般に用
いられている種々の構成のものを適用しても良いのは勿
論である。また、この他に、広く使用されている連続鋳
造装置などを用いても良いのは勿論である。なおまた、
本発明に係る合金はアモルファス相を主体としていれば
良いので鋳造後に熱処理を行って一部を結晶化したもの
であっても本発明の範囲内であることは勿論である。ま
た、従来から行われている液体急冷法であっても、冷却
条件、リボンの厚さを変化させることによって硬質磁性
を示す硬質磁性合金を得ることは十分に可能である。
In the above example, the casting apparatus provided with the crucible 2 and the mold 5 has been described, but it goes without saying that the shapes of the crucible 2 and the mold 5 are not particularly limited. Therefore, as the crucible and the mold, for example, as shown in FIG. 3, a casting apparatus including a crucible type melting device 8 including a cylinder 6 and a piston 7 is used, and the piston 7 is pulled downward to melt the molten metal in the cylinder 6. It goes without saying that a device for pulling in and cooling 3 may be used, and of course, various structures widely used as a casting device may be applied. In addition to this, it is needless to say that a widely used continuous casting device or the like may be used. Again,
Since the alloy according to the present invention only needs to have an amorphous phase as a main component, it goes without saying that even if a part of the alloy is crystallized by heat treatment after casting, it is within the scope of the present invention. Further, even by the liquid quenching method which has been conventionally used, it is sufficiently possible to obtain a hard magnetic alloy exhibiting hard magnetism by changing the cooling conditions and the thickness of the ribbon.

【0017】[0017]

【実施例】NdとFeとAlのそれぞれの単体粉末をN
90-xFexAl10なる組成になるように種々の割合で
混合し、混合粉末を図1に示す構成の鋳造装置のるつぼ
で溶解し、これを円柱状の鋳混み空所を有する数種類の
銅鋳型に鋳込む射出鋳造法を行ってピン状の試料を得
た。得られた試料の形状は、長さ50mm、直径1〜1
0mmであった。なお、るつぼに加える射出圧力は0.
05MPaに固定した。 また、比較のために、同様
な組成の溶湯を用い、Arガス雰囲気中において公知の
片ロール法による急冷法により、断面積0.04×1m
2、即ち、厚さ0.04mm、幅1mmのリボンを製造
して比較試料とした。
EXAMPLE A powder of Nd, Fe, and Al is used as N powder.
d 90-x Fe x Al were mixed in various proportions such that 10 having a composition, the mixed powder was dissolved in a crucible of a casting apparatus of the configuration shown in FIG. 1, which several having a cylindrical cast crowded space The pin-shaped sample was obtained by performing the injection casting method of casting into the copper mold. The shape of the obtained sample is 50 mm in length and 1 to 1 in diameter.
It was 0 mm. The injection pressure applied to the crucible was 0.
It was fixed at 05 MPa. Further, for comparison, a molten metal having the same composition was used, and a cross-sectional area of 0.04 × 1 m was obtained by a quenching method by a known one-roll method in an Ar gas atmosphere.
A m 2 ribbon having a thickness of 0.04 mm and a width of 1 mm was manufactured as a comparative sample.

【0018】得られた各試料については、透過電子顕微
鏡(TEM)と走査電子顕微鏡(SEM)と光学顕微鏡
(OM)による観察を行った。光学顕微鏡により観察し
た試料については、0.5vol%フッ酸溶液で常温エッチ
ングした。また、各試料についてはエネルギー分散型X
線分光法(EDX)と示差走査熱量測定(DSC)と振
動試料型磁力計(VSM)にてそれぞれの特性を測定し
た。
The obtained samples were observed with a transmission electron microscope (TEM), a scanning electron microscope (SEM) and an optical microscope (OM). The sample observed with an optical microscope was etched at room temperature with a 0.5 vol% hydrofluoric acid solution. For each sample, energy dispersive X
The respective characteristics were measured by a line spectroscopy (EDX), a differential scanning calorimetry (DSC), and a vibrating sample magnetometer (VSM).

【0019】図4は、アモルファス相生成可能領域を示
すNd-Fe-Al系の三角組成図である。図4の○印が
アモルファス相が得られる組成領域を示し、●印が結晶
相が得られる組成領域を示し、半黒丸印が結晶相とアモ
ルファス相の混合領域を示すが、Feの含有量で0〜9
0原子%の広い組成領域、Alの含有量で0〜93原子
%の広い各組成領域でアモルファス相を得ることができ
ることが判明した。
FIG. 4 is a Nd-Fe-Al system triangular composition diagram showing an amorphous phase generation region. In FIG. 4, a circle indicates a composition region where an amorphous phase is obtained, a ● indicates a composition region where a crystalline phase is obtained, and a semi-black circle indicates a mixed region of a crystalline phase and an amorphous phase. 0-9
It has been found that an amorphous phase can be obtained in a wide composition region of 0 atomic% and in a wide composition region of 0 to 93 atomic% with an Al content.

【0020】図5に、Nd70Fe20Al10なる組成で直
径3mm、5mm、7mmの円柱状試料と前記片ロール
法で製造した断面積0.04×1mm2の液体急冷リボン
試料のX線回折パターンを示す。図5から、いずれの試
料においても特異なピークは認められず、アモルファス
相に特有のブロードな曲線が得られており、これらの試
料がアモルファス相主体であることが確認できた。
FIG. 5 shows an X-ray of a cylindrical sample having a composition of Nd 70 Fe 20 Al 10 and having a diameter of 3 mm, 5 mm, and 7 mm and a liquid quench ribbon sample having a cross-sectional area of 0.04 × 1 mm 2 produced by the single roll method. A diffraction pattern is shown. From FIG. 5, no peculiar peak was observed in any of the samples, and a broad curve peculiar to the amorphous phase was obtained, confirming that these samples are mainly composed of the amorphous phase.

【0021】また、得られた試料においてNd70Fe20
Al10なる組成で直径3mmの試料と、Nd60Fe30
10なる組成で直径3mmの試料の組織を顕微鏡観察し
たところ、Nd70Fe20Al10なる組成の試料はほぼ均
一な無地の組織が観察され、Nd60Fe30Al10なる組
成の試料は、同様な無地の組織の中に部分的に0.1〜
4μm程度の針状の組織形成が見られた。そこで、この
針状組織部分と、それ以外の無地の部分の組織の各々に
ついてエネルギー分散型X線分光法(EDX)により分
析した結果を図6に示す。
Further, in the obtained sample, Nd 70 Fe 20
A sample having a composition of Al 10 and a diameter of 3 mm and Nd 60 Fe 30 A
When microscopically observing the structure of a sample having a composition of l 10 and a diameter of 3 mm, a sample having a composition of Nd 70 Fe 20 Al 10 has a substantially uniform solid structure, and a sample having a composition of Nd 60 Fe 30 Al 10 has a composition of Partly within the same plain fabric 0.1-
Needle-like tissue formation of about 4 μm was observed. Therefore, FIG. 6 shows the result of analysis by the energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX) for each of the needle-shaped tissue portion and the tissues of the other plain portions.

【0022】図6(A)に針状の組織部分ではない無地
の部分の分析結果、図6(B)に針状の組織部分の分析
結果を示すが、分析の結果、両者の組成に大きな相違は
見られなかった。従って、針状の組織が表出した部分お
よび無地の部分はいずれもアモルファス相領域である
が、針状の組織が表出した部分は、無秩序充填構造から
発展した無秩序異方性を生じているものと推定される。
FIG. 6 (A) shows the analysis result of the non-needle-shaped tissue portion which is not a solid portion, and FIG. 6 (B) shows the analysis result of the needle-shaped tissue portion. No difference was seen. Therefore, both the portion where the needle-like structure is exposed and the uncoated portion are amorphous phase regions, but the portion where the needle-like structure is exposed has a disordered anisotropy developed from the disordered packing structure. It is estimated that

【0023】ここで、無秩序充填構造とは、先に本発明
者らが発見した臨界冷却速度が小さいアモルファス合金
系の材料で提唱される構造であり、前述したLa-Al-
TM系、Mg-La-TM系、Zr-Al-TM系、Ti-
Zr-Al-TM-Be系、Ti-Zr-TM-Be系(ただ
し、Lnは希土類金属、TMは遷移金属を示す。)など
で示される系のものにおいては、3元系を構成する元素
の原子直径が互いに10〜12%程度も異なっていて、
しかも、3つの構成元素の原子直径が大、中、小の関係
をもった元素で構成されている。このような原子直径を
もった元素で構成される液体では原子の充填密度が増大
し、いわゆる無秩序充填性の高い液体構造であると予想
される。
Here, the disordered packing structure is a structure proposed by the inventors of the present invention that is proposed by using an amorphous alloy material having a small critical cooling rate.
TM series, Mg-La-TM series, Zr-Al-TM series, Ti-
In the system represented by Zr-Al-TM-Be system, Ti-Zr-TM-Be system (however, Ln is a rare earth metal and TM is a transition metal), etc., the element that constitutes the ternary system The atomic diameters of 10 to 12% differ from each other,
Moreover, the three constituent elements are composed of elements having a large, medium, and small atomic diameter relationship. A liquid composed of elements having such an atomic diameter has a high packing density of atoms, and is expected to have a so-called highly disordered liquid structure.

【0024】即ち、無秩序充填度の高いアモルファス合
金では、固/液界面エネルギーが増大し、液体からの結
晶の核生成が大きく抑制されることが知られているので
結晶化が阻止されてアモルファス化するものと説明でき
る。また、無秩序異方性とは、Ni-FeおよびNi-F
e-Al間の原子配列様式が長範囲的には無秩序である
が、短範囲的には秩序性を有しており、その結果、短範
囲秩序性による磁気異方性が発現することであり、これ
により後述する如く本発明に係る合金が硬磁性を発揮す
るものと思われる。
That is, it is known that in an amorphous alloy having a high degree of disordered packing, the solid / liquid interface energy is increased and the nucleation of crystals from the liquid is greatly suppressed, so that crystallization is prevented and the amorphous state is formed. Can be explained as doing. The disordered anisotropy means Ni-Fe and Ni-F.
The atomic arrangement between e-Al is disordered in the long range, but has order in the short range, and as a result, magnetic anisotropy due to the short range order appears. Therefore, it is considered that the alloy according to the present invention exhibits hard magnetism as described later.

【0025】図7は、Nd90-xFexAl10なる組成系
において、組成比xを10、20、30、40、50原
子%にそれぞれ設定して形成した複数の溶湯をそれぞれ
複数の銅鋳型に鋳込むことにより、直径1、2、3、
4、5、6、7、10mm、長さそれぞれ50mmのピ
ン状試料を作成し、それらの試料における組織状態を特
定した結果を示す。図7に示す結果から、銅鋳型を用い
た射出鋳造法では、Fe含有量20原子%で最大直径7
mmのアモルファス合金試料まで製造可能であり、直径
1mmでは10〜50原子%の広い範囲でアモルファス
合金試料を製造できることが判明した。なお、結晶相と
アモルファス相の混合相状態の試料では、Fe20原子
%の場合に10mm直径の試料まで作成可能であること
が判明した。
[0025] Figure 7, Nd 90-x Fe x Al at 10 having a composition system, a plurality of copper plurality of molten metal formed by setting each composition ratio x in 10, 20, 30, 40 atomic% By casting in a mold, diameters 1, 2, 3,
Pin-shaped samples of 4, 5, 6, 7, 10 mm and length of 50 mm are prepared, and the results of specifying the tissue state in these samples are shown. From the results shown in FIG. 7, in the injection casting method using the copper mold, the maximum diameter was 7 when the Fe content was 20 atomic%.
It has been found that even an amorphous alloy sample having a diameter of 1 mm can be manufactured, and an amorphous alloy sample having a diameter of 1 mm can be manufactured in a wide range of 10 to 50 atom%. In addition, it was found that a sample having a mixed phase of a crystalline phase and an amorphous phase can be prepared up to a sample having a diameter of 10 mm when Fe is 20 atomic%.

【0026】図8は、いずれもピン形状の直径1mm、
Nd80Fe10Al10なる組成の試料と、Nd70Fe20
10なる組成の試料と、Nd60Fe30Al10なる組成の
試料と、Nd50Fe40Al10なる組成の試料と、Nd40
Fe50Al10なる組成の試料について、示差走査熱量測
定(DSC)を行った場合の測定結果を示すものであ
る。図8のDSC曲線から見ると、全ての組成の合金で
結晶化による発熱ピークが得られている。各試料の発熱
ピークは約480〜550℃の範囲であった。また、こ
れらの例のDSC曲線において発熱ピークが発生する温
度より少し低い温度領域において緩やかな発熱現象が見
られるのが特徴であるが、この発熱現象については後述
する。
FIG. 8 shows a pin-shaped diameter of 1 mm,
A sample having a composition of Nd 80 Fe 10 Al 10 and Nd 70 Fe 20 A
a sample having a composition of l 10, a sample having a composition of Nd 60 Fe 30 Al 10, a sample having a composition of Nd 50 Fe 40 Al 10 , and a sample having Nd 40
2 shows the measurement results when differential scanning calorimetry (DSC) was performed on a sample having a composition of Fe 50 Al 10 . As seen from the DSC curve in FIG. 8, exothermic peaks due to crystallization are obtained in the alloys of all compositions. The exothermic peak of each sample was in the range of about 480 to 550 ° C. Further, in the DSC curves of these examples, a gradual exothermic phenomenon is observed in a temperature region slightly lower than the temperature at which the exothermic peak occurs, and this exothermic phenomenon will be described later.

【0027】図9は、Nd60Fe30Al10なる組成で直
径を1、2、3mmにそれぞれ設定した場合の各ピン状
試料のDSC曲線を示すものである。図9においても図
8に示すDSC曲線と同様なDSC曲線が得られた。な
お、図9に測定結果を示したNd60Fe30Al10なる組
成の試料について、600℃で10分間加熱後徐冷する
アニール処理を施すことにより結晶化が見られたが、こ
の結晶化に伴って析出したものを分析して特定した結
果、六方稠密構造のNd、等軸晶のAl2Nd、正方晶
のδ(Nd3Fe1-xAlx)相が析出したことを確認で
きた。
FIG. 9 shows the DSC curve of each pin-shaped sample when the composition is Nd 60 Fe 30 Al 10 and the diameter is set to 1, 2, and 3 mm, respectively. Also in FIG. 9, a DSC curve similar to the DSC curve shown in FIG. 8 was obtained. Note that crystallization was observed in the sample having a composition of Nd 60 Fe 30 Al 10 whose measurement results are shown in FIG. 9 by heating at 600 ° C. for 10 minutes and then gradually cooling. As a result of analysis and identification of the precipitates, it was confirmed that hexagonal close-packed Nd, equiaxed Al 2 Nd, and tetragonal δ (Nd 3 Fe 1-x Al x ) phases were precipitated. .

【0028】次に、図10は、前記と同じ銅鋳型に前記
と同じ条件で鋳込む射出鋳造法により製造した直径5m
m、長さ50mmのNd55Fe35Al10なる組成の試料
と、直径3mm、長さ50mmのNd60Fe30Al10
る組成の試料と、直径5mm、長さ50mmのNd70
20Al10なる組成の試料における磁化曲線(J-Hカ
ーブ)を求めた結果を示すものである。いずれの試料に
おいても高い保磁力を示す磁気ヒステリシスを示すこと
が明らかであり、硬質磁性合金であることが判明した。
Next, FIG. 10 shows a diameter of 5 m produced by an injection casting method in which the same copper mold as above is cast under the same conditions as above.
m, 50 mm long Nd 55 Fe 35 Al 10 composition sample, 3 mm diameter, 50 mm long Nd 60 Fe 30 Al 10 composition sample, 5 mm diameter, 50 mm long Nd 70 F
9 shows the result of obtaining a magnetization curve (JH curve) in a sample having a composition of e 20 Al 10 . It was revealed that all the samples showed magnetic hysteresis showing high coercive force, and it was proved that they were hard magnetic alloys.

【0029】図11は、Nd90-xFexAl10なる組成
系の試料において、Feの含有量を調整した場合の磁気
特性に対する影響を計測したものである。図11(A)
は残留磁化とFe含有量の関係を示し、図11(B)は
保磁力とFe含有量の関係を示し、図11(C)は最大
磁気エネルギー積((BH)max)とFe含有量の関係
を示し、図11(D)は磁化とFe含有量の関係を示
す。図11に示すこれらの結果から、Fe含有量は、1
0〜45原子%の範囲内であっても、20〜40原子%
が好ましく、更に、良好な最大磁気エネルギー積を得る
ためには25〜35原子%の範囲がより好ましいことが
わかる。
FIG. 11 shows the effect on the magnetic characteristics when the Fe content is adjusted in the sample of the composition system Nd 90 -x Fe x Al 10 . FIG. 11 (A)
Shows the relationship between remanent magnetization and Fe content, FIG. 11 (B) shows the relationship between coercive force and Fe content, and FIG. 11 (C) shows the maximum magnetic energy product ((BH) max ) and Fe content. FIG. 11D shows the relationship between the magnetization and the Fe content. From these results shown in FIG. 11, the Fe content was 1
20-40 atom% even within the range of 0-45 atom%
It is found that the range of 25 to 35 atomic% is more preferable in order to obtain a good maximum magnetic energy product.

【0030】図12は、Nd70Fe20Al10なる
組成であって直径を1、3、5mmに設定して製造した
試料と、片ロール法による液体急冷法により製造した同
じ組成のリボン試料の磁化曲線を求めた結果を示す。本
実施の形態に係る試料ではいずれの直径であっても磁気
ヒステリシスを示し、硬質磁性材料であることが明らか
であるのに対し、急冷法によるリボン試料では磁気ヒス
テリシスを示さず、ほとんど常磁性体と同等のカーブを
示した。
FIG. 12 shows a sample made of Nd 70 Fe 20 Al 10 having a diameter of 1, 3, 5 mm and a ribbon sample having the same composition produced by a liquid quenching method using a one-roll method. The result of having obtained the magnetization curve is shown. Book
The sample according to the embodiment exhibits magnetic hysteresis regardless of the diameter, and it is clear that the sample is a hard magnetic material, whereas the ribbon sample obtained by the quenching method does not exhibit magnetic hysteresis and is almost paramagnetic. An equivalent curve was shown.

【0031】図13は、種々の組成系で液体急冷法によ
り製造したリボン試料の磁化曲線を示すが、Nd90-x
xAl10なる組成系の試料において、組成比xを、2
0、30、40、50、60、70のいずれの割合とし
ても硬質磁性材料とはならなかった。従って、液体急冷
法により得られたリボンは硬質磁性を示さないことが判
明した。
FIG. 13 shows the magnetization curves of ribbon samples prepared by the liquid quenching method with various composition systems, and Nd 90-x F
In the sample of the composition system e x Al 10 , the composition ratio x is set to 2
The hard magnetic material was not obtained in any proportion of 0, 30, 40, 50, 60 and 70. Therefore, it was found that the ribbon obtained by the liquid quenching method does not exhibit hard magnetism.

【0032】図14は、Nd60Fe30Al10なる
組成で直径3mmの本発明に係る試料の残留磁化および
保磁力とアニール温度の関係と、同組成のリボン試料の
残留磁化および保磁力とアニール温度の関係を示すもの
である。なお、図14においてas-castとは、鋳造のま
まの試料を示す。図14に示す結果から、本実施の形態
に係る試料が硬質磁性材料であることが明らかである。
また、327℃(600K)で10分間のアニールを施
した場合は、アモルファス相は結晶相に移行しているも
のと思われ、この場合にNdとAlNdとδ相の混合
状態になっているものと思われ、残留磁化は0.045
T、保磁力は265kA/mに低下した。
FIG. 14 shows the relationship between the remanent magnetization and coercive force of a sample according to the present invention having a composition of Nd 60 Fe 30 Al 10 and a diameter of 3 mm and the annealing temperature, and the remanent magnetization and coercive force of a ribbon sample of the same composition and the annealing. It shows the relationship of temperature. In addition, in FIG. 14, as-cast represents a sample as cast. From the results shown in FIG. 14, it is clear that the sample according to the present embodiment is a hard magnetic material.
In addition, when annealing is performed at 327 ° C. (600 K) for 10 minutes, the amorphous phase is considered to have transitioned to the crystalline phase, and in this case, a mixed state of Nd, Al 2 Nd, and δ phase is obtained. It seems that the residual magnetization is 0.045.
T, the coercive force decreased to 265 kA / m.

【0033】図15は、Nd70Fe20Al10なる組成で
あって直径を5mmに設定して製造した試料に1432
kA/mの磁界をかけたのち、加熱冷却した場合の残留
磁化と温度との関係を示すものである。この試料は、約
327℃(600K)にキュリー温度をもつ強磁性を有
し、残留磁化と保磁力は鋳造材でそれぞれ0.122
T、277kA/mであり、327℃(600K)で1
0分間のアニールを施した場合は、残留磁化0.128
T、保磁力277kA/mであった。
FIG. 15 shows a sample having a composition of Nd 70 Fe 20 Al 10 and a diameter of 5 mm, which is manufactured as 1432.
It shows the relationship between the residual magnetization and the temperature when heating and cooling after applying a magnetic field of kA / m. This sample has ferromagnetism with a Curie temperature at about 327 ° C (600K), and its remanent magnetization and coercive force are 0.122 for cast materials, respectively.
T, 277 kA / m, 1 at 327 ° C (600K)
Remaining magnetization of 0.128 when annealed for 0 minutes
T, coercive force was 277 kA / m.

【0034】図16はNd70Fe20Al10なる組成の試
料と、Nd60Fe30Al10なる組成の試料について、
0.33K/sにて測定したDSC曲線を示す。この図
から、Nd70Fe20Al10なる組成の試料の融点Tmは
590℃(863K)、結晶化開始温度は505℃(7
78K)、Nd60Fe30Al10なる組成の試料の融点T
mは648℃、結晶化温度は511℃であることが判明
した。
FIG. 16 shows a sample having a composition of Nd 70 Fe 20 Al 10 and a sample having a composition of Nd 60 Fe 30 Al 10 .
The DSC curve measured at 0.33 K / s is shown. From this figure, the melting point Tm of the sample having the composition Nd 70 Fe 20 Al 10 is 590 ° C. (863 K), and the crystallization start temperature is 505 ° C. (7
78K), the melting point T of the sample having the composition of Nd 60 Fe 30 Al 10
It was found that m was 648 ° C and the crystallization temperature was 511 ° C.

【0035】図16および図9に示すDSC曲線の測定
結果が示すように、本実施の形態に係る系の合金におい
ては、結晶化前の温度域でガラス遷移および過冷却体域
が存在しない。これに対し、本発明者らが先に研究した
臨界冷却速度の小さいZrAlNi系あるいはZrAl
Cu系などの成分系のアモルファス合金にあっては、図
17に示すように結晶化開始温度Tよりも低い温度域
に内部平衡状態となる過冷却液体域とガラス遷移温度T
が存在していた。本実施の形態に係る系の合金と図1
7に示す系の合金はこの点で大きく相違しているので、
実施の形態に係る系の合金のアモルファス形成能は先
に本発明者らが研究した合金系とは異なる要因に基づい
ているものと思われる。
As shown by the measurement results of the DSC curves shown in FIGS. 16 and 9, in the alloy of the system according to the present embodiment , the glass transition and the supercooled body region do not exist in the temperature range before crystallization. On the other hand, the ZrAlNi system or the ZrAl system having a small critical cooling rate previously studied by the present inventors.
In the case of a Cu-based or other component-based amorphous alloy, as shown in FIG. 17, a supercooled liquid region and a glass transition temperature T which are in an internal equilibrium state in a temperature region lower than the crystallization start temperature T x.
g was present. The alloy of the system according to the present embodiment and FIG.
Since the alloys of the system shown in 7 are very different in this respect,
Amorphous forming ability of the alloy system according to this embodiment appears to be based on different factors than the alloy system to which the present inventors have earlier studied.

【0036】まず、本実施の形態に係る系の合金にあっ
ては、結晶化開始温度(T)と融点(T)の換算比
/Tが0.9と高く、結晶化開始温度(T)と
融点(T)の温度間隔は85℃の小さな値である。本
実施の形態に係る系の合金において大きなアモルファス
形成能は、この極めて高い換算比T/Tと、小さな
ΔT(=T−T)によっているものと思われる。
図10〜図11にも示すように、Nd70Fe20Al
10なる組成の試料では、約327℃(約600K)に
キュリー温度を持つ強磁性を示し、残留磁化と保磁力は
鋳造材でそれぞれ277kA/mである。また、本実施
の形態に係る系の合金における硬質磁性は、大きな無秩
序異方性を持つ強磁性クラスターの均質な発達に起因し
ているものと推定される。
First, in the alloy of the system according to the present embodiment, the conversion ratio T x / T m between the crystallization start temperature (T x ) and the melting point (T m ) is as high as 0.9, and the crystallization is performed. The temperature interval between the starting temperature (T x ) and the melting point (T m ) is as small as 85 ° C. Book
Large amorphous forming ability in an alloy system according to the embodiment is believed this extremely high conversion ratio T x / T m, and those due to small ΔT m (= T x -T m ).
As shown in FIGS. 10 to 11, Nd 70 Fe 20 Al
The sample having the composition of 10 exhibits ferromagnetism having a Curie temperature at about 327 ° C. (about 600 K), and the residual magnetization and the coercive force of the cast material are 277 kA / m, respectively. In addition, this implementation
It is presumed that the hard magnetism in the alloy of the system according to the above form is due to the homogeneous development of ferromagnetic clusters having a large disorder anisotropy.

【0037】次に、図18は、NdFeAl系のAlに
代えてGaを添加したNdFeGa系の試料の磁化曲線
を求めた結果を示すが、Nd60Fe30Ga10なる組成の
試料とNd70Fe20Ga10なる組成の試料のいずれにお
いても磁気ヒステリシスを示し、硬質磁性を有すること
が判明した。図19はNdFeAl系においてFeの一
部をCoに置換した試料の磁化曲線を示すものである。
この例では、Nd70Fe20-XCoXAl10なる式で示さ
れる組成系の試料(試料直径30mm)において、Fe
の原子%を示すXを0と5と10と15にそれぞれ設定
した試料の磁化曲線を示すが、Xが5、即ち、置換量2
5%までは良好な硬磁性が発揮された。
Next, FIG. 18 shows the results of obtaining the magnetization curves of NdFeGa-based samples in which Ga was added in place of NdFeAl-based Al. Samples of the composition Nd 60 Fe 30 Ga 10 and Nd 70 Fe It was found that any of the samples having a composition of 20 Ga 10 exhibited magnetic hysteresis and had hard magnetism. FIG. 19 shows a magnetization curve of a sample in which a part of Fe is replaced with Co in the NdFeAl system.
In this example, in the sample of the composition system represented by the formula Nd 70 Fe 20-X Co X Al 10 (sample diameter 30 mm), Fe
Shows the magnetization curve of the sample in which X indicating atomic% of X is set to 0, 5 and 10 and 15, respectively, and X is 5, that is, the substitution amount is 2
Good hard magnetism was exhibited up to 5%.

【0038】図20は、Nd60Fe30-XCoXAl10
る式で示される組成系の試料(試料直径50mm)にお
いて、Feの原子%を示すXを0と5と10と15と3
0にそれぞれ設定した試料の磁化曲線を示すが、Xが1
5原子%、即ち、置換量50%までは良好な硬磁性が得
られている。以上の図19と図20に示す結果から、N
60Fe30-XCoXAl10系においては、Feの50%
をCoに置換できることが明らかであり、また、Feの
25%を置換した場合がより好ましい硬磁性を示すこと
も判明した。
FIG. 20 shows that in a sample of the composition system represented by the formula Nd 60 Fe 30-X Co X Al 10 (sample diameter 50 mm), X representing 0 atomic% of Fe was 0, 5, 10, 15, and 3.
The magnetization curve of the sample set to 0 is shown, but X is 1
Good hard magnetism is obtained up to 5 atom%, that is, up to a substitution amount of 50%. From the results shown in FIGS. 19 and 20 above, N
50% of Fe in d 60 Fe 30-X Co X Al 10 system
It was clear that Co could be replaced by Co, and it was also found that when 25% of Fe was replaced, more preferable hard magnetism was exhibited.

【0039】図21は、片ロール法による急冷直後の試
料においてアモルファス相生成可能領域を示すNd-F
e-Ga系の三角組成図である。図21において、○印
がアモルファス相が得られる組成領域を示し、●印が結
晶相が得られる組成領域を示し、半黒丸印が結晶相とア
モルファス相の混合領域を示すが、Feの含有量で0〜
90原子%の広い組成領域、Gaの含有量で0〜45原
子%の広い各組成領域でアモルファス相を得ることがで
きることが判明した。
FIG. 21 shows Nd-F showing the amorphous phase formation possible region in the sample immediately after being quenched by the single roll method.
It is a triangular composition diagram of e-Ga system. In FIG. 21, a circle indicates a composition region in which an amorphous phase is obtained, a ● indicates a composition region in which a crystalline phase is obtained, and a semi-black circle indicates a mixed region of a crystalline phase and an amorphous phase. At 0
It has been found that an amorphous phase can be obtained in a wide composition range of 90 atomic% and in a wide composition range of 0 to 45 atomic% with a Ga content.

【0040】図22は、前述の銅鋳装置を用いる鋳造法
により直径1mmのピン状試料を作製した場合における
アモルファス相生成可能領域を示すNd-Fe-Ga系の
三角組成図である。図22において、○印がアモルファ
ス相が得られる組成領域を示し、●印が結晶相が得られ
る組成領域を示し、半黒丸印が結晶相とアモルファス相
の混合領域を示すが、Feの含有量で5〜65原子%の
組成領域、Gaの含有量で2.5〜25原子%の組成領
域でアモルファス相を得ることができることが判明し
た。
FIG. 22 is an Nd-Fe-Ga system triangular composition diagram showing an amorphous phase producible region in the case where a pin-shaped sample having a diameter of 1 mm is produced by the casting method using the above-mentioned copper casting apparatus. In FIG. 22, a circle indicates a composition region in which an amorphous phase is obtained, a circle indicates a composition region in which a crystalline phase is obtained, and a semi-black circle indicates a mixed region of a crystalline phase and an amorphous phase. It was found that an amorphous phase can be obtained in the composition region of 5 to 65 atom% and in the composition region of Ga content of 2.5 to 25 atom%.

【0041】図23は、いずれもピン形状の直径1m
m、Nd45Fe50Ga5なる組成の試料と、Nd50Fe
45Ga5なる組成の試料と、Nd50Fe40Ga10なる組
成の試料について、示差走査熱量測定(DSC)を行っ
た場合の測定結果を示す。図23のDSC曲線から見る
と、いずれの組成の試料においても結晶化による発熱ピ
ークが得られている。各試料の発熱ピークは約480〜
530℃の範囲であった。
In FIG. 23, each pin-shaped diameter is 1 m.
m, a sample having a composition of Nd 45 Fe 50 Ga 5 and Nd 50 Fe
45 and the sample of Ga 5 having a composition, for samples of Nd 50 Fe 40 Ga 10 having a composition, shows the measurement results when subjected to differential scanning calorimetry (DSC). As seen from the DSC curve in FIG. 23, an exothermic peak due to crystallization is obtained in the samples having any composition. The exothermic peak of each sample is about 480
It was in the range of 530 ° C.

【0042】図24はNd50Fe40Ga10なる組成の試
料について、0.33K/sにて測定したDSC曲線を
示す。この図から、Nd50Fe40Ga10なる組成の試料
の融点Tmは584℃(311K)、結晶化開始温度は
517℃(244K)であることが判明した。
FIG. 24 shows a DSC curve measured at 0.33 K / s for a sample having a composition of Nd 50 Fe 40 Ga 10 . From this figure, it was found that the melting point Tm of the sample having the composition Nd 50 Fe 40 Ga 10 was 584 ° C. (311 K) and the crystallization start temperature was 517 ° C. (244 K).

【0043】図25はNd70Fe20Ga10なる組成の試
料とNd60Fe30Ga10なる組成の試料とNd50Fe40
Ga10なる組成の試料のそれぞれについて、鋳造のまま
の状態の試料(直径 mm)の磁化曲線を示すもので
ある。図25に示すようにいずれの組成の試料において
も高い保磁力を有することが明らかであり、硬質磁性材
料であることが明からである。
FIG. 25 shows a sample having a composition of Nd 70 Fe 20 Ga 10, a sample having a composition of Nd 60 Fe 30 Ga 10 and Nd 50 Fe 40.
For each of the samples having the composition Ga 10, the magnetization curves of the as-cast sample (diameter mm) are shown. As shown in FIG. 25, it is clear that the samples of any composition have a high coercive force, and it is clear that they are hard magnetic materials.

【0044】図26は、Nd-Fe-Ga系の各試料組成
において前述の鋳造装置により鋳造した場合の各試料の
残留磁化を示し、図27はNd-Fe-Ga系の各試料組
成における保磁力を示し、図28はNd-Fe-Ga系の
各試料組成における最大磁気エネルギー積((BH)
max)を示す。図26〜図28に示すこれらの結果か
ら、Nd-Fe-Ga系において、50≦Nd≦75、1
0≦Fe≦45、5≦Ga≦15なる本発明範囲である
ならば、優れた硬質磁性が得られることが明らかであ
る。また、前記組成の中でも、50≦Nd≦70、15
≦Fe≦45、5≦Ga≦15なる範囲がより好ましい
ことがわかる。
FIG. 26 shows the remanent magnetization of each sample when cast by the above-mentioned casting device in each sample composition of Nd-Fe-Ga system, and FIG. 27 shows the retention of each sample composition of Nd-Fe-Ga system. Fig. 28 shows the magnetic force, and Fig. 28 shows the maximum magnetic energy product ((BH) in each sample composition of Nd-Fe-Ga system.
max ) is shown. From these results shown in FIGS. 26 to 28, in the Nd-Fe-Ga system, 50 ≦ Nd ≦ 75, 1
It is apparent that excellent hard magnetism can be obtained within the range of the present invention of 0 ≦ Fe ≦ 45 and 5 ≦ Ga ≦ 15. Further, among the above compositions, 50 ≦ Nd ≦ 70, 15
It can be seen that the range of ≦ Fe ≦ 45 and 5 ≦ Ga ≦ 15 is more preferable.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明のアモルファ
ス硬質磁性合金はA-(Fe1−aCo-Ga
なる組成を有し、AはNd、Sm、Pr、Pmの1種以
上の元素を示し、組成比を示すx、y、zは、原子%で5
0≦x≦75、10≦y≦45、5≦z≦15の関係を満
足し、aは0≦a≦0.5の関係を満足するものとしたの
で、臨界冷却速度が小さく、鋳造法により容易にアモル
ファス化が可能な特徴を有する。また、この系の合金は
硬質磁性を有し、高い保磁力と優れた最大磁気エネルギ
ー積を示す。更に、Feの含有量を原子%で25≦y≦
35の範囲とすることで特に優れた最大磁気エネルギー
積のアモルファス硬質磁性合金を提供できる。従って本
発明により、容易にアモルファス化が可能であって、硬
質磁性を示す硬質磁性合金および硬質磁性合金鋳造材を
得ることができる。
Amorphous hard magnetic alloy of the present invention as described above, according to the present invention is A x - (Fe 1-a Co a) y - Ga z
Having a composition comprising, A is indicated Nd, Sm, Pr, and one or more elements of Pm, x indicating the set composition ratio, y, z is 5 atomic%
Since 0 ≦ x ≦ 75, 10 ≦ y ≦ 45, 5 ≦ z ≦ 15 are satisfied, and a satisfies 0 ≦ a ≦ 0.5, the critical cooling rate is small and the casting method The feature is that it can be easily made amorphous. Further, the alloys of this system have hard magnetism, and exhibit high coercive force and excellent maximum magnetic energy product. Furthermore, the Fe content in atomic% is 25 ≦ y ≦
Within the range of 35, it is possible to provide an amorphous hard magnetic alloy having a particularly excellent maximum magnetic energy product. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a hard magnetic alloy and a hard magnetic alloy cast material which can be easily made amorphous and exhibit hard magnetism.

【0046】次に、前記組成の合金溶湯を鋳型に鋳込む
ことにより、アモルファス相を主体とし、硬質磁性を示
す磁性合金鋳造材を容易に得ることができる。また、鋳
造の際の鋳型の形状を変えることで所望の形状の鋳造材
を得ることができるので、例えば厚さ数mm程度の所望
の形状であって、しかも、硬質磁性を有する鋳造材を容
易に得ることができる。なお、従来から行われている液
体急冷法であっても、冷却条件、リボンの厚さを変化さ
せることによって硬質磁性を示す硬質磁性合金を得るこ
とは十分に可能である。
Next, a molten alloy having the above composition is cast into a mold to easily obtain a magnetic alloy casting material mainly composed of an amorphous phase and exhibiting hard magnetism. In addition, it is possible to obtain a cast material with a desired shape by changing the shape of the mold during casting, so it is easy to obtain a cast material with a desired shape, for example, a thickness of several mm, and with hard magnetic properties. Can be obtained. Even with the conventional liquid quenching method, it is sufficiently possible to obtain a hard magnetic alloy exhibiting hard magnetism by changing cooling conditions and ribbon thickness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明に係る系の硬質磁性合金鋳造材を製造
するための鋳造装置の一例を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a casting apparatus for producing a hard magnetic alloy cast material of a system according to the present invention.

【図2】 本発明に係る系の硬質磁性合金鋳造材を鋳型
に鋳込んで製造している状態を示す図である。
FIG. 2 is a view showing a state in which a hard magnetic alloy casting material of the system according to the present invention is cast into a mold to be manufactured.

【図3】 本発明に係る系の硬質磁性合金鋳造材を製造
する場合に用いる鋳造装置の他の例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing another example of a casting apparatus used for producing a hard magnetic alloy cast material of the system according to the present invention.

【図4】 アモルファス相生成可能領域を示すNd-F
e-Al系の三角組成図である。
FIG. 4 is an Nd-F showing a region where an amorphous phase can be generated.
It is a triangular composition diagram of e-Al system.

【図5】 Nd70Fe20Al10なる組成で直径3
mm、5mm、7mmの円柱状試料と片ロール法で製造
した断面積0.04×1mmの液体急冷リボン試料の
X線回折パターンを示す図である。
FIG. 5 is a composition of Nd 70 Fe 20 Al 10 and has a diameter of 3
3 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a cylindrical sample having a size of 5 mm, 5 mm, and 7 mm and a liquid-quenched ribbon sample having a cross-sectional area of 0.04 × 1 mm 2 manufactured by the one-roll method.

【図6】 エネルギー分散型X線分光法(EDX)によ
り分析した結果を示すもので、図6(A)は針状の組織
部分ではない無地の部分の分析結果、図6(B)は針状
の組織部分の分析結果を示す図である。
FIG. 6 shows the results of analysis by energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX). FIG. 6 (A) shows the result of analysis of a plain part that is not a needle-shaped tissue part, and FIG. 6 (B) shows a needle. It is a figure which shows the analysis result of the textured tissue part.

【図7】 Nd90−xFeAl10なる組成系にお
いて、組成比xと直径を変えてピン状試料を作成した場
合に得られる試料の組織状態を特定した結果を示す図で
ある。
FIG. 7 is a diagram showing the results of specifying the texture state of the sample obtained when pin-shaped samples were prepared by changing the composition ratio x and the diameter in the composition system of Nd 90-x Fe x Al 10 .

【図8】d-Fe-Al系の組成の異なる各試料につ
いて、示差走査熱量測定を行った場合の測定結果を示す
図である。
FIG. 8 is a diagram showing a measurement result when differential scanning calorimetry is performed on each sample of N d —Fe—Al system having different composition.

【図9】 Nd-Fe-Al系に係る直径の異なる各試料
について、示差走査熱量測定を行った場合の測定結果を
示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a measurement result when differential scanning calorimetry was performed on samples of Nd—Fe—Al system having different diameters.

【図10】 Nd-Fe-Al系の組成の異なる各試料に
ついて、磁化変化を測定した結果を示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing a result of measuring a change in magnetization of each sample of Nd—Fe—Al system having different composition.

【図11】 Nd-Fe-Al系においてFe含有量と磁
気特性の関係を示すもので、図11(A)はFe含有量
と残留磁化の関係を示す図、図11(B)はFe含有量
と保磁力の関係を示す図、図11(C)はFe含有量と
最大磁気エネルギー積の関係を示す図、図11(D)は
Fe含有量と磁化の関係を示す図である。
FIG. 11 shows the relationship between the Fe content and magnetic characteristics in the Nd-Fe-Al system. FIG. 11 (A) shows the relationship between the Fe content and the residual magnetization, and FIG. 11 (B) shows the Fe content. FIG. 11 (C) is a diagram showing the relationship between the Fe content and the maximum magnetic energy product, and FIG. 11 (D) is a diagram showing the relationship between the Fe content and the magnetization.

【図12】 Nd-Fe-Al系において直径の異なる各
試料について、磁化変化を測定した結果を示す図であ
る。
FIG. 12 is a diagram showing the results of measuring the change in magnetization for samples of different diameters in the Nd-Fe-Al system.

【図13】 急冷法で製造したリボン状試料について磁
化変化を測定した結果を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a result of measuring a change in magnetization of a ribbon-shaped sample manufactured by a quenching method.

【図14】 Nd-Fe-Al試料においてアニール温
度と磁気特性の関係を示すもので、図14(A)はアニ
ール温度と残留磁化の関係を示す図、図14(B)はア
ニール温度と保磁力の関係を示す図である。
14A and 14B show the relationship between the annealing temperature and the magnetic characteristics in a Nd-Fe-Al- based sample . FIG. 14A shows the relationship between the annealing temperature and the residual magnetization, and FIG. 14B shows the annealing temperature. It is a figure which shows the relationship of coercive force.

【図15】 Nd-Fe-Al試料において加熱温度と
磁化の関係を示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a relationship between heating temperature and magnetization in an Nd—Fe—Al- based sample .

【図16】 Nd-Fe-Al系合金におけるDSC曲線
を示す図である。
FIG. 16 is a diagram showing a DSC curve in an Nd—Fe—Al based alloy.

【図17】 ZrAlNi、ZrAlCu系の試料のD
SC曲線を示す図である。
FIG. 17: D of ZrAlNi and ZrAlCu based samples
It is a figure which shows a SC curve.

【図18】 本発明に係るNdFeGa系における各試
料について、磁化変化を測定した結果を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing the results of measuring the magnetization change of each sample in the NdFeGa system according to the present invention.

【図19】60Fe20−XCoAl10なる
組成の試料においてCoの含有量を変更した場合の各試
料の磁化曲線を示す図である。
FIG. 19 is a diagram showing a magnetization curve of each sample when the content of Co was changed in the sample having a composition of N d 60 Fe 20-X Co X Al 10 .

【図20】70Fe30−XCoAl10なる
組成の試料においてCoの含有量を変更した場合の各試
料の磁化曲線を示す図である。
FIG. 20 is a diagram showing a magnetization curve of each sample when the content of Co is changed in the sample having a composition of N d 70 Fe 30-X Co X Al 10 .

【図21】 急冷材のアモルファス相生成可能領域を示
すNd-Fe-Ga系の三角組成図である。
FIG. 21 is a Nd—Fe—Ga-based triangular composition diagram showing an amorphous phase generation region of a quenched material.

【図22】 鋳造材のアモルファス相生成可能領域を示
すNd-Fe-Ga系の三角組成図である。
FIG. 22 is a Nd—Fe—Ga-based triangular composition diagram showing an amorphous phase generation region of a cast material.

【図23】 本発明に係るNd-Fe-Ga系組成の異な
る各試料について、示差走査熱量測定を行った場合の測
定結果を示す図である。
FIG. 23 is a diagram showing a measurement result when differential scanning calorimetry was performed on each sample having a different Nd—Fe—Ga-based composition according to the present invention.

【図24】 本発明に係るNd50Fe40Ga10
る組成の試料について、示差走査熱量測定を行った場合
の測定結果を示す図である。
FIG. 24 is a diagram showing measurement results when a differential scanning calorimetry measurement was performed on a sample having a composition of Nd 50 Fe 40 Ga 10 according to the present invention.

【図25】 Nd-Fe-Ga系の組成の異なる各試料に
ついて、磁化変化を測定した結果を示す図である。
FIG. 25 is a diagram showing the results of measuring the change in magnetization for samples of Nd—Fe—Ga system having different compositions.

【図26】 Nd-Fe-Ga系試料における残留磁化の
組成依存性を示す図である。
FIG. 26 is a diagram showing composition dependence of residual magnetization in an Nd-Fe-Ga-based sample.

【図27】 Nd-Fe-Ga系試料における保磁力の組
成依存性を示す図である。
FIG. 27 is a diagram showing the composition dependence of coercive force in Nd-Fe-Ga based samples.

【図28】 Nd-Fe-Ga系試料における最大磁気エ
ネルギー積の組成依存性を示す図である。
FIG. 28 is a diagram showing the composition dependence of the maximum magnetic energy product in a Nd—Fe—Ga based sample.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 るつぼ 3 溶湯 4 鋳型 5 鋳込み空所 2 crucibles 3 molten metal 4 molds 5 Casting space

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 竹内 章 宮城県仙台市青葉区北山3丁目1−18 シティライフ北山103号室 (56)参考文献 特開 平3−36243(JP,A) 特開 昭57−210934(JP,A) 特開 昭60−191024(JP,A) 特開 昭61−15944(JP,A) 特開 平7−289567(JP,A) 特開 平8−131460(JP,A) 特開 平8−131461(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C22C 45/00 C22C 38/00 303 H01F 1/053 H01F 41/02 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Akira Takeuchi 3-18 Kitayama, Aoba-ku, Sendai City, Miyagi Prefecture City Life Kitayama Room 103 (56) Reference JP-A-3-36243 (JP, A) JP-A 57-210934 (JP, A) JP 60-191024 (JP, A) JP 61-15944 (JP, A) JP 7-289567 (JP, A) JP 8-131460 (JP, A) JP-A-8-131461 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C22C 45/00 C22C 38/00 303 H01F 1/053 H01F 41/02

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 下記の組成からなることを特徴とするア
モルファス硬質磁性合金。 A-(Fe1−aCo-Ga ただしAは、Nd、Sm、Pr、Pmの内から選択され
る少なくとも1種以上の元素を示し、組成比を示すx、
y、zは、原子%で、 50≦x≦75、10≦y≦45、5≦z≦15の関係を
満足し、aは0≦a≦0.5を満足するものとする。
1. An amorphous hard magnetic alloy having the following composition. A x - (Fe 1-a Co a) y - Ga z where A, Nd, Sm, Pr, represents at least one element selected from among Pm, x indicating the set composition ratio,
y and z are atomic%, and satisfy the relations of 50 ≦ x ≦ 75, 10 ≦ y ≦ 45, 5 ≦ z ≦ 15, and a satisfies 0 ≦ a ≦ 0.5.
【請求項2】 組成比を示すyが、原子%で、25≦y≦
35の範囲であることを特徴とする請求項1記載のアモ
ルファス硬質磁性合金。
2. The composition ratio y is expressed in atomic%, and 25 ≦ y ≦
The amorphous hard magnetic alloy according to claim 1, which is in a range of 35.
【請求項3】 無秩序異方性を有する強磁性クラスター
が生成されてなることを特徴とする請求項2または3記
載のアモルファス硬質磁性合金。
3. The amorphous hard magnetic alloy according to claim 2 or 3, wherein ferromagnetic clusters having disordered anisotropy are formed.
【請求項4】 請求項1、2または3に記載の構成を具
備することを特徴とするアモルファス合金鋳造材。
4. An amorphous alloy casting material, comprising the structure according to claim 1, 2 or 3.
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