KR0141021B1 - 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법 - Google Patents

초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법

Info

Publication number
KR0141021B1
KR0141021B1 KR1019950032308A KR19950032308A KR0141021B1 KR 0141021 B1 KR0141021 B1 KR 0141021B1 KR 1019950032308 A KR1019950032308 A KR 1019950032308A KR 19950032308 A KR19950032308 A KR 19950032308A KR 0141021 B1 KR0141021 B1 KR 0141021B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
atomic
alloy
magnetostrictive
present
magnetostrictive alloy
Prior art date
Application number
KR1019950032308A
Other languages
English (en)
Other versions
KR970015773A (ko
Inventor
강일구
노태환
김희중
임상호
김상록
Original Assignee
김은영
한국과학기술연구원
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 김은영, 한국과학기술연구원 filed Critical 김은영
Priority to KR1019950032308A priority Critical patent/KR0141021B1/ko
Publication of KR970015773A publication Critical patent/KR970015773A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0141021B1 publication Critical patent/KR0141021B1/ko

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F1/00—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties
    • H01F1/01—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials
    • H01F1/03—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity
    • H01F1/12—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials
    • H01F1/14—Magnets or magnetic bodies characterised by the magnetic materials therefor; Selection of materials for their magnetic properties of inorganic materials characterised by their coercivity of soft-magnetic materials metals or alloys
    • H01F1/147—Alloys characterised by their composition
    • H01F1/153—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals
    • H01F1/15325—Amorphous metallic alloys, e.g. glassy metals containing rare earths
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C45/00—Amorphous alloys
    • C22C45/02—Amorphous alloys with iron as the major constituent
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C2202/00—Physical properties
    • C22C2202/02—Magnetic

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Soft Magnetic Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 Tb-Fe 2원계 및 Tb-Fe-B 3원계 자기 변형 합금에 관한 것이다. 본 발명의 자기 변형 합금은 Tb 28.3∼33.3 원자%, Fe 56.7∼66.7 원자% 및 B 0∼15 원자%로 이루어진 모합금을 용해시킨 용탕을 불활성 분위기하에서 10 내지 50m/초의 선속도로 회전하는 냉각 롤 위로 분사시켜 급냉시킴으로써 제조된다. 본 발명에서 제시한 자기 변형 합금은 10nm 크기의 TbFe2결정립이 균일하게 분포되어 있는 초미세 결정립 구조를 가지며 낮은 자기장 영역내에서도 우수한 자기 변형 특성을 나타낸다.

Description

초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법
제1도는 본 발명 합금의 인가 자기장에 따른 자기 변형치의 변화를 나타내는 그래프.
제2도는 본 발명 합금의 X선 회절 패턴.
제3도는 본 발명 합금의 미세 조직의 확대 사진.
제4도는 본 발명 합금의 제한 시야 회절 무늬 사진.
제5도 내지 제8도는 본 발명 합금의 인가 자기장에 따른 자기 변형치의 변화를 나타내는 그래프.
제9도는 비교예2에서 제시한 합금의 인가 자기장에 따른 자기 변형치의 변화를 나타내는 그래프.
본 발명은 주된 상이 TbFe2금속간 화합물인 자기 변형 합금에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 Tb-Fe계 2원계 합금 또는 Tb-Fe 합금계에 소량의 B를 첨가한 3원계 합금을 용융 상태로부터 적절한 속도로 급속 응고시켜 열처리에 의하지 아니하고도 미세한 TbFe2결정립이 균일하게 분포되도록 함으로써, 자기 변형 특성을 향상시킨 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그 합금의 제조 방법에 관한 것이다.
상온에서 큰 자기 변형을 나타내는 R-TM계 (여기서 R은 희토류 원소이고, TM은 천이 금속을 나타낸다) 금속간 화합물은 1970년대 초에 개발되었는데, 그 중 대표적인 R-TM계 합금으로는 TbFe2를 들 수 있다[참조: Physics Letters A., Vol.37, pp.413, 1971; Physical Review B, Vol.5, pp.3642, 1972].
TbFe2합금의 포화 자기 변형은 상온에서 1750x10-6(또는 1750ppm) 정도로 매우 크지만, 이 합금의 결정 자기 이방성도 역시 매우 크기 때문에, 큰 자기 변형을 얻기 위해서는 큰 자기장을 가해주어야 하는 결점이 있다.
자기 변형 재료의 실용화를 위해서는 포화 자기 변형치 자체보다 낮은 자기장에서 자기 변형의 민감성을 향상시키는 것(즉, 연자기적 특성을 향상시키는 것)이 중요하다. 연자기적 특성의 향상은 새로운 합금 설계를 통하여 고유 자기적 성질을 제어함으로써, 예를 들면 결정 자기 이방성을 제어하거나, 재료의 미세 조직을 적절히 제어함으로써 가능하다. 상기 두 가지 방법 중에서도 최근에는 후자의 방법이 많이 사용되고 있는데, 구체적으로는 결정립 크기를 미세화시키거나 비정질화시키는 방법이 많이 사용되고 있다. 이러한 연구의 배경은, 결정립을 미세화시키면, 고유 결정 자기 이방성은 변화되지 않으나, 이방성 분산에 의해 실효적 결정 자기 이방성이 급격히 감소하는 데 있다. 일반적으로, 비정질화시킨 재료에서 연자기적 특성은 크게 향상되지만, 자기 변형치가 급격히 감소되기 때문에 결정립을 미세화시키는 방법이 많이 사용되고 있다.
최근까지는 액체 상태의 용탕을 매우 빠른 속도로 급속 응고시킴으로써 비정질상을 형성시킨 다음, 이 재료를 적절한 열처리 조건에서 열처리함으로써 결정립을 미세화시키는 방법을 많이 사용하여 왔다[참조: 일본 응용 자기 학회지, Vo1. 17, pp. 271, 1993]. 최근에 본 발명자들은 급냉시에 미세 조직을 제어하기 위하여 소량의 B를 첨가하여 액체 상태의 용탕을 적절한 냉각 속도로 냉각시킴으로써 곧바로 결정립이 미세화된 Dy-Fe-B계 자기 변형 합금을 개발하였다 [참조: 한국 특허 출원, 제94-17514호].
본 발명자들은 상기 사항을 종합적으로 고려하여 연구한 결과, 적정 조성의 Tb-Fe 2원계 합금 또는 이 합금계에 적정량의 B를 첨가한 3원계 합금을 적절한 속도로 급속 응고시킬 때 열처리 과정을 거치지 않고도 TbFe2결정립이 10nm 크기로 균일하게 분포된 미세 구조를 가지며 낮은 자기장하에서도 우수한 자기 변형 특성을 나타내는 자기 변형 합금을 얻을 수 있다는 것을 밝혀내었다.
따라서, 본 발명의 목적은 Tb-Fe 2원계 합금 또는 이 합금계에 적정량의 B를 첨가한 3원계 합금을 모합금으로 하여 이를 용해시킨 다음, 불활성 분위기하에서 적절한 냉각 속도로 급냉시키는 것을 특징으로 하는 하기 식으로 나타내는 조성의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법을 제공하는 것이다.
TbxFeyBz
상기식에서 x, y 및 z는 원자%로서
28.3 ≤ x ≤ 33.3
56.7 ≤ y ≤ 66.7
0 ≤ z ≤ 15
(다만, x + y + z = 100임)
의 조건을 만족시킨다.
상기 방법으로 얻어진 Tb-Fe계 자기 변형 합금은 10nm 크기의 TbFe2결정립이 균일하게 분포되어 있는 초미세 결정립 구조를 가지므로, 낮은 자기장 영역 내에서서 우수한 자기 변형 특성을 나타낸다.
본 발명의 바람직한 실시상태에 의하면, 상기 합금은 구체적으로는 Tb 28.3∼33.3 원자%, Fe 56.7∼66.7 원자% 및 B 0∼15 원자%로 이루어진 모합금을 용해시킨 용탕을 불활성 분위기하에서 10∼50m/초의 선속도로 회전하는 냉각 롤 위로 분사시켜 급냉시킴으로써 박대형으로 제조할 수 있다. 이때, 연자기적 특성이 우수한 자기 변형 재료를 얻는 냉각 속도는 B의 함량에 의존한다. 즉, B의 함량이 0인 경우에는 선속도가 30, 40 및 50m/초일 때, B의 함량이 2, 5 및 10 원자%인 경우에는 선속도가 40m/초일 때, 그리고 B의 함량이 15 원자%인 경우는 선속도가 20 및 30m/초일 때 연자기 특성이 우수한 자기 변형 재료를 얻는다.
본 발명 합금의 자기 변형 특성 및 구체적인 제조 방법은 다음의 실시예를 통하여 보다 명확하게 이해할 수 있을 것이다.
[실시예1]
Tb 31.6 원자%, Fe 63.4 원자%, B 5.0 원자% 및 기타 극소량의 불가피한 원소로 이루어진 모합금을 진공 아크 용해법으로 용해시켰다. 이 합금을 노즐 직경이 약 0.5mm인 석영관에 넣고, 진공 및 불활성 분위기를 유지할 수 있는 단롤형 액체 급냉 장치를 이용하여 박대형의 시료를 제조하였다. 합금의 용해 및 용탕의 분사시에 급냉 장치의 챔버에 불활성 기체(예, 아르곤)를 2x10-2MPa의 압력으로 채워서 시료의 산화를 방지하였다. 용탕이 적절한 온도에 도달되면, 1.85x10-1MPa의 압력으로 불활성 기체를 가함으로써, 노즐을 통하여 10, 20, 30, 40 또는 50m/초의 선속도로 회전하는 구리로 된 냉각 롤에 용탕을 분사시켰다. 이와 같은 방법으로 얻은 급냉 응고 박대에 대한 자기 변형치(λ)를 3 단자 전기 용량법으로 측정하였다. 측정은 실온에서 행하였으며, 자기장은 최대 8kOe까지 인가하였다. 인가 자기장에 따른 자기 변형의 크기 변화에 대한 결과를 제1도에 나타내었다.
본 실시예에서 얻은 시료의 결정 구조를 X선 회절 실험과 투과 전자 현미경으로 관찰한 결과, TbFe2상으로 이루어져 있음을 확인하였다. 결정립의 크기는 투과 전자 현미경의 관찰에 의하면, 10 및 20m/초의 선속도로 제조한 시료에서는 매우 크지만, 30 및 40m/초의 선속도로 제조한 시료에서는 10nm 정도로 매우 미세하고 결정립의 크기 분포도 매우 균일한 것으로 나타났다. 50m/초의 선속도로 제조한 시료는 10nm 정도의 미세한 결정립과 비정질상이 혼합된 미세 구조로 이루어져 있었다. 본 실시예에서 얻은 시료의 X선 회절 실험의 결과를 제2도에 나타내었다. 40m/초의 선속도로 제조한 시료에 대하여 투과 전자 현미경으로 관찰한 미세구조를 제3도에 나타내었으며, 같은 시료에 대한 투과 전자 현미경의 제한 시야 회절(selected area diffracrtion)의 결과를 제4도에 나타내었다.
[실시예2]
Tb 33.3 원자%, Fe 66.7 원자% 및 기타 극소량의 불가피한 원소로 이루어진 모합금을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예1과 동일한 방법으로 급냉 응고 박대를 제조하였다. 이와같이 하여 제조한 박대의 자기 변형치를 실시예1과 동일한 방법으로 측정하고, 그 결과를 제5도에 나타내었다.
[실시예3]
Tb 32.6 원자%, Fe 65.4 원자%, B 2.0 원자% 및 기타 극소량의 불가피한 원소로 이루어진 모합금을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예1과 동일한 방법으로 급냉 응고 박대를 제조하였다. 이와같이 하여 제조한 박대의 자기 변형치를 실시예1과 동일한 방법으로 측정하고, 그 결과를 제6도에 나타내었다.
[실시예4]
Tb 30.0 원자%, Fe 60.0 원자%, B 10.0 원자% 및 기타 극소량의 불가피한 원소로 이루어진 모합금을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예1과 동일한 방법으로 급냉 응고 박대를 제조하였다. 이와같이 하여 제조한 박대의 자기 변형치를 실시예1과 동일한 방법으로 측정하고, 그 결과를 제7도에 나타내었다.
[실시예5]
Tb 28.3 원자%, Fe 56.7 원자%, B 15.0 원자% 및 기타 극소량의 불가피한 원소로 이루어진 모합금을 이용하는 것을 제외하고는, 실시예1과 동일한 방법으로 급냉 응고 박대를 제조하였다. 이와같이 하여 제조한 박대의 자기 변형치를 실시예1과 동일한 방법으로 측정하고, 그 결과를 제8도에 나타내었다.
[비교예1]
본 발명의 합금 시편에 대한 결과와 비교하기 위하여, Tb 33.3 원자% 및 Fe 66.7 원자%로 이루어진 다결정 벌크(bulk) 시료에 대한 자기 변형치가 인가되는 자장에 따라 변화하는 결과를 제5도에 나타내었다 [참조: Ferromagnetic Materials, Vol. 1, North-Holland, Amsterdam, p. 543, 1980].
[비교예2]
본 발명의 합금 시편에 대한 결과와 비교하기 위하여, Tb 33.3 원자% 및 Fe 66.7 원자%; Tb 31원자% Fe 66 원자% 및 B 3 원자%; Tb 31 원자%, Fe 65 원자% 및 B 4 원자%; Tb 30 원자%, Fe 65 원자% 및 B 5 원자%로 이루어진 금속을 급속 응고 시켜 비정질상으로 만든 다음, 각각 500, 500, 500 및 530℃(773, 773, 773 및 803。K)에서 열처리하여 미세한 TbFe2상을 얻는 박대형의 시료에 대한 자기 변형치가 인가 자기장에 따라 변화하는 결과를 제9도에 나타내었다 [참조: 일본 응용 자기 학회지, Vol. 17, p. 271, 1993].

Claims (2)

  1. 하기 조성으로 나타내어지는 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금.
    TbxFeyBz
    상기 식에서 x, y 및 z는 각각 원자%로서
    28.3 ≤ x ≤ 33.3
    56.7 ≤ y ≤ 66.7
    0 ≤ z ≤ 15
    (다만, x + y + z = 100임)
    의 조건을 만족시킨다.
  2. 하기 조성으로 나타내어지는 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금.
    Tb33.3Fe66.7
KR1019950032308A 1995-09-28 1995-09-28 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법 KR0141021B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950032308A KR0141021B1 (ko) 1995-09-28 1995-09-28 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019950032308A KR0141021B1 (ko) 1995-09-28 1995-09-28 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR970015773A KR970015773A (ko) 1997-04-28
KR0141021B1 true KR0141021B1 (ko) 1998-07-15

Family

ID=19428143

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019950032308A KR0141021B1 (ko) 1995-09-28 1995-09-28 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR0141021B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR970015773A (ko) 1997-04-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Greer Metallic glasses
Zhong et al. Nanocrystallization in Al-based amorphous alloys
Croat Preparation and coercive force of melt‐spun Pr‐Fe alloys
DE2908972A1 (de) Amorpher, magnetischer duennfilm und verfahren zu seiner herstellung
Nagase et al. Effect of electron irradiation on the phase stability of Fe–9Zr–3B alloy
JP4055872B2 (ja) 鉄基磁性形状記憶合金およびその製造方法
Greer Crystallization of metallic glasses
KR0141021B1 (ko) 초미세 결정립 구조의 Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그의 제조 방법
JPS6324030A (ja) 異方性希土類磁石材料およびその製造方法
KR0120280B1 (ko) 희토류-철계 자기변형 합금 및 그 제조방법
Novak et al. Influence of the melt overheating and the cooling rate on the magnetic properties of Fe83. 4B16. 6 amorphous alloys
Uchida et al. Giant magnetostrictive materials: thin film formation and application to magnetic surface acoustic wave devices
KR0141022B1 (ko) Tb-Fe계 자기 변형 합금 및 그 제조 방법
Walter et al. Crystallization of amorphous Fe75Si15B10 ribbon and powder
Bostanjoglo et al. Stabilization of amorphous films by stress
Hiraga et al. Microstructure of Fe–Cu–Nb–Si–B Soft Magnetic Alloys Studied by Transmission Electron Microscopy
JPH04337055A (ja) 希土類金属と遷移金属とからなる金属間化合物を主相とする超磁歪合金材の熱処理方法
JPH03149804A (ja) 繊維状異方性永久磁石及びその製造方法
Koon et al. Composition dependence of the coercive force and microstructure of crystallized amorphous (Fe x B 1-x) 0.9 Tb 0.05 La 0.05 alloys
JP3230581B1 (ja) 微小重力環境下での超磁歪材料の製造方法
US5725684A (en) Amorphous hard magnetic alloy, amorphous hard magnetic cast alloy, and method for producing the same
Li et al. Microstructure of nanostructured Fe40Ni38Mo4B18 alloy
Hasegawa et al. Crystallization Behavior of Fe-MC (M= Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta) Films
JP4529198B2 (ja) 微量の希土類金属を含む鉄基永久磁石およびその製造方法
RU2815774C1 (ru) Магнитомягкий аморфный сплав на основе Fe-Co с высокой намагниченностью насыщения

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20030205

Year of fee payment: 6

LAPS Lapse due to unpaid annual fee