WO2022172875A1 - 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法 - Google Patents

磁歪部材及び磁歪部材の製造方法 Download PDF

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magnetostrictive
magnetostrictive member
longitudinal direction
parallel
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和彦 大久保
千峰 大迫
聖志 泉
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住友金属鉱山株式会社
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    • H02N2/18—Electric machines in general using piezoelectric effect, electrostriction or magnetostriction producing electrical output from mechanical input, e.g. generators
    • H02N2/186—Vibration harvesters

Definitions

  • the present invention relates to a magnetostrictive member and a method for manufacturing the magnetostrictive member.
  • Magnetostrictive materials are attracting attention as functional materials.
  • Fe—Ga alloy which is an iron-based alloy, is a material that exhibits magnetostrictive and inverse magnetostrictive effects, and exhibits a large magnetostriction of about 100 to 350 ppm. Therefore, in recent years, it has attracted attention as a material for vibration power generation in the field of energy harvesting, and is expected to be applied to wearable terminals and sensors.
  • a method for producing a single crystal of Fe—Ga alloy a method for growing a single crystal by a pulling method (Czochralski method, hereinafter abbreviated as “Cz method”) is known (eg, Patent Document 1).
  • Cz method vertical Bridgman method
  • VMF method vertical temperature gradient solidification method
  • the Fe--Ga alloy has an axis of easy magnetization in the ⁇ 100> orientation of the crystal, and a large magnetostriction can be produced in this orientation.
  • a Fe—Ga alloy magnetostrictive member is manufactured by cutting a single crystal portion oriented in the ⁇ 100> orientation from a Fe—Ga polycrystal into a desired size (for example, Non-Patent Document 1). Since the crystal orientation greatly affects the magnetostrictive characteristics, it is believed that the single crystal in which the direction requiring magnetostriction of the magnetostrictive member and the ⁇ 100> orientation in which the magnetostriction of the crystal is maximized are the most suitable materials for the magnetostrictive member. Conceivable.
  • a single crystal of Fe--Ga alloy exhibits positive magnetostriction when a magnetic field is applied parallel to the ⁇ 100> orientation of the single crystal (hereinafter referred to as "parallel magnetostriction amount").
  • parallel magnetostriction amount negative magnetostriction appears (hereinafter referred to as “perpendicular magnetostriction amount").
  • perpendicular magnetostriction amount As the strength of the applied magnetic field is gradually increased, the parallel magnetostriction or the perpendicular magnetostriction is saturated.
  • the magnetostriction constant (3/2 ⁇ 100) is determined by the difference between the saturated parallel magnetostriction amount and the saturated perpendicular magnetostriction amount, and is obtained by the following formula (1) (eg, Patent Document 4, Non-Patent Document 2).
  • 3/2 ⁇ 100 ⁇ (//)- ⁇ ( ⁇ ) Equation (1) 3/2 ⁇ 100 : Magnetostriction constant ⁇ (//): Parallel magnetostriction amount when saturation is achieved by applying a magnetic field parallel to the ⁇ 100> direction ⁇ ( ⁇ ): Applying a magnetic field perpendicular to the ⁇ 100> direction Perpendicular magnetostriction when saturated
  • the magnetostrictive properties of Fe—Ga alloys are thought to affect the properties of magnetostrictive/inverse magnetostrictive effects and magnetostrictive vibration power generation devices, and are important parameters in device design (for example, Non-Patent Document 4. ).
  • the magnetostriction constant depends on the Ga composition of the Fe—Ga alloy single crystal, and it is known that the magnetostriction constant becomes maximum when the Ga composition is 18 to 19 at% and 27 to 28 at% (for example, non-patent literature 2) It is desirable to use Fe--Ga alloys with such Ga concentrations in devices.
  • a magnetostrictive vibration power generation device is composed of, for example, an Fe—Ga magnetostrictive member wound into a coil, a yoke, and a field permanent magnet (eg, Patent Document 5, Non-Patent Document 4).
  • a magnetostrictive vibration power generation device when the yoke of the movable part of the device is vibrated, the Fe--Ga magnetostrictive member fixed at the center of the yoke is interlocked and vibrates, and the Fe--Ga magnetostrictive member is wound by the inverse magnetostrictive effect. The magnetic flux density of the coil changes, and electromagnetic induction electromotive force is generated to generate power.
  • the Fe—Ga magnetostrictive member for use in the device is processed so that ⁇ 100>, which is the easy magnetization axis, is in the longitudinal direction. is desirable.
  • JP 2016-28831 A JP 2016-138028 A JP-A-4-108699 Japanese Patent Application Publication No. 2015-517024 WO2011-158473
  • the characteristics of devices such as magnetostrictive vibration power generation devices are affected by the magnetostrictive characteristics of magnetostrictive members, so the magnetostrictive members are required to have high magnetostrictive characteristics and little variation in magnetostrictive characteristics. Under such circumstances, it was thought that a magnetostrictive member with a uniform magnetostriction constant could be obtained if the crystal orientation of the single crystal of the Fe--Ga alloy was ⁇ 100> and the Ga concentration was uniform. However, as described in Non-Patent Document 3, it is disclosed that the device characteristics are affected not only by the magnetostriction constant but also by the amount of parallel magnetostriction.
  • the magnetostrictive member manufactured as described above has variations in the amount of parallel magnetostriction (or the amount of perpendicular magnetostriction) even if the magnetostriction constant is uniform, and that the magnetostriction constant itself varies. found.
  • an object of the present invention is to provide a magnetostrictive member that has a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount and little variation in the magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members, and a method for manufacturing the magnetostrictive member.
  • the plate-shaped body is made of a single crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and has a longitudinal direction and a lateral direction, and the lattice constant of the ⁇ 100> orientation in the lateral direction is A magnetostrictive member is provided having a lattice constant greater than the ⁇ 100> orientation of the magnetostrictive member.
  • the magnetostrictive member of the aspect of the present invention may have a lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the lateral direction that is 300 ppm or more larger than that in the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction.
  • the iron-based alloy is an Fe—Ga alloy, has a lattice constant in the longitudinal direction of 2.9034 ⁇ or less, and one of the lattice constants in the ⁇ 100> orientation other than the longitudinal direction is the lattice in the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction.
  • the magnetostriction constant is 250 ppm or more
  • the parallel magnetostriction amount which is the magnetostriction amount when the magnetic field parallel to the longitudinal direction is applied and the magnetostriction amount in the longitudinal direction is saturated, is 250 ppm or more.
  • the thickness of the plate-like body may be 0.3 mm or more and 2 mm or less.
  • the crystal is made of an iron-based alloy crystal having magnetostrictive properties, has a longitudinal direction and a transverse direction, and has a lattice constant of ⁇ 100> orientation in the transverse direction ⁇ 100> in the longitudinal direction.
  • a method of manufacturing a magnetostrictive member comprising: obtaining a platelet having a lattice constant greater than an azimuthal lattice constant.
  • the plate-shaped body is made of a single crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and has a longitudinal direction and a lateral direction, and at least one of the front surface and the back surface of the plate-shaped body is A magnetostrictive member is provided having a unidirectional working surface with the longitudinal direction being the working direction.
  • the magnetostrictive member according to the aspect of the present invention has a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount, and has small variations in magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members.
  • the method of manufacturing a magnetostrictive member according to the aspect of the present invention can easily manufacture a magnetostrictive member having a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount, and having little variation in the magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a magnetostrictive member processed to 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 1 mm so that all six sides are ⁇ 100 ⁇ planes and mirror-polished surfaces.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a magnetostrictive member having a plurality of grooves according to the embodiment, showing the relationship between the groove direction, the amount of parallel magnetostriction, and the lattice constant of the magnetostrictive member.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a magnetostrictive member according to an embodiment; It is a figure which shows the 1st example of a single crystal, a thin-plate member, and a magnetostrictive member.
  • FIG. 10 is a diagram showing a second example of a single crystal, a thin plate member, and a magnetostrictive member;
  • FIG. 10 is a diagram showing a third example of a single crystal, a thin plate member, and a magnetostrictive member; It is a figure which shows the strain gauge method used in the Example.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a magnetostrictive member having a plurality of grooves according to an embodiment.
  • the magnetostrictive member 1 is a plate-like body having a longitudinal direction D1 and a lateral direction D2, as shown in FIG.
  • the plate-like body has a rectangular shape in plan view.
  • the plate-like body has a front surface (front surface) 3 and a back surface 4 .
  • the front surface 3 and back surface 4 are preferably parallel to each other, but need not be parallel to each other.
  • the magnetostrictive member 1 is made of iron-based alloy crystals.
  • the iron-based alloy is not particularly limited as long as it has magnetostrictive properties.
  • the magnetostrictive property means a property that causes a change in shape when a magnetic field is applied.
  • Iron-based alloys are, for example, alloys such as Fe--Ga, Fe--Ni, Fe--Al, Fe--Co, Tb--Fe, Tb--Dy--Fe, Sm--Fe and Pd--Fe.
  • the alloy which added the 3rd component in the said alloy may be used.
  • an alloy obtained by adding Ba, Cu, or the like to an Fe—Ga alloy may be used.
  • Fe--Ga alloys have greater magnetostrictive properties than other alloys and are easier to process. ing.
  • the magnetostrictive member 1 an example in which the magnetostrictive member 1 is made of a single crystal of Fe--Ga alloy will be described.
  • the Fe—Ga alloy single crystal has a body-centered cubic lattice structure, and the first to third ⁇ 100> axes (see FIGS. 5 to 7) of the direction indices in the Miller index are equivalent, Basically, the first to third ⁇ 100 ⁇ planes (see FIGS. 5 to 7) among the plane indices in the Miller indices are equivalent (that is, (100), (010) and (001) are equivalent). It is something to do.
  • the Fe--Ga alloy has the property of exhibiting a large magnetostriction in a specific crystal orientation.
  • the crystal orientation of the single crystal is calculated by a known crystal orientation analysis, and the calculated crystal orientation of the single crystal is It can be carried out by cutting a single crystal based on.
  • the magnetostrictive member 1 is used, for example, as a material (part) for vibration power generation devices in the field of energy harvesting, and as a material (part) for wearable terminals and sensors.
  • a magnetostrictive vibration power generation device as shown in Patent Document 5 is composed of a coil, a magnetostrictive member made of an Fe—Ga alloy wound around the coil, a yoke, and a field permanent magnet.
  • the magnetostrictive member fixed to the central part of the yoke vibrates, and the magnetic flux of the coil wound around the magnetostrictive member is generated by the inverse magnetostrictive effect.
  • the shape of the magnetostrictive member 1 is preferably a thin plate, and is preferably elongated and rectangular in plan view.
  • the thickness of the magnetostrictive member 1 is not particularly limited.
  • the lower limit of the thickness is preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.4 mm or more, and even more preferably 0.5 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the magnetostrictive member 1 is preferably 2 mm or less, more preferably 1.8 mm or less, and even more preferably 1.5 mm or less.
  • the thickness of the magnetostrictive member 1 is preferably 0.3 mm or more and 2 mm or less, more preferably 0.4 mm or more and 1.8 mm or less, and even more preferably 0.5 mm or more and 1.5 mm or less.
  • the mechanism of power generation by the magnetostrictive member 1 is, as described above, a mechanism of generating power by the inverse magnetostrictive effect by applying stress (vibration) to the magnetostrictive member.
  • stress vibration
  • the shape and size of the magnetostrictive member 1 are appropriately set according to the size of the intended device.
  • the magnetostrictive member 1 has a length (dimension) of 16 mm in the longitudinal direction D1, a width (dimension) of 4 mm in the transverse direction D2, and a thickness of 1 mm.
  • the shape and dimensions of the magnetostrictive member 1 are not particularly limited.
  • the magnetostrictive member 1 does not have to be rectangular in plan view.
  • the shape of the magnetostrictive member 1 may be elliptical, track-like, or irregular in plan view.
  • the longitudinal direction D1 is the major axis direction, the major axis direction, etc.
  • the lateral direction D2 is the direction perpendicular to the longitudinal direction D1.
  • the present inventors made a single crystal of Fe—Ga alloy, the main surface is the ⁇ 100 ⁇ plane, and the ⁇ 100> direction, which is the direction of easy magnetization, is the longitudinal direction of the magnetostrictive member.
  • a plurality of plate-shaped magnetostrictive members each having a rectangular shape were manufactured.
  • the magnetostrictive members thus prepared have a high magnetostriction constant, but a large parallel magnetostriction amount. It was found that there was variability.
  • the magnetostrictive constant itself of these magnetostrictive members may vary, and the inventors have found that the magnetostrictive constant varies depending on the position where the magnetostrictive member is cut out from the single crystal. As a result of further investigation, it was found that the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction are related to the interstitial distance in each direction of the single crystal. The present invention is made based on the above findings.
  • a magnetostrictive member is manufactured, for example, by cutting a grown iron-based alloy crystal in a certain direction to produce a thin plate-shaped member, and cutting the produced thin plate-shaped member into a predetermined size.
  • the front and back surfaces of the magnetostrictive member are subjected to polishing or the like, and the front and back surfaces are finished smooth.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment is a plate-like body made of a single crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and having a longitudinal direction D1 and a transverse direction D2. It is characterized in that the ⁇ 100> orientation lattice constant is larger than the ⁇ 100> orientation lattice constant in the longitudinal direction D1.
  • the magnetostriction constant is high, but the amount of parallel magnetostriction varies. It has been found that the constants themselves may vary. Therefore, the present inventors investigated the magnetostriction constant of the magnetostrictive member, the amount of parallel magnetostriction, and the interlattice distance in each direction of the single crystal, and found that there is a relationship.
  • thin plate members were cut out from the grown single crystal so as to be parallel to the first ⁇ 100> axis direction and parallel to the third ⁇ 100> axis direction.
  • ⁇ F was produced and investigated. Note that the above samples were manufactured by the following procedure.
  • a thin plate member is produced by wire-cutting the grown single crystal with a free-abrasive multi-wire saw so as to be parallel to the first ⁇ 100> direction and parallel to the third ⁇ 100> axis direction. Then, it was cut into a size of 10 mm ⁇ 10 mm ⁇ 1 mm as shown in FIG. Further, each surface of the cut thin plate member was mirror-polished by 50 ⁇ m per surface to obtain a magnetostrictive member sample.
  • X-ray diffraction of the (100) plane is performed with a two-dimensional X-ray diffraction device (XRD) for a total of three planes, the surface and two side surfaces of the magnetostrictive member sample.
  • XRD X-ray diffraction device
  • the average value of the lattice constants in three directions is the cube root of the volume of the unit cell because the volume of the unit cell obtained by multiplying the lattice constants in the three directions is the same regardless of the crystal site. was taken as the average value of the lattice constants.
  • the samples in which the grown crystal is processed into a thin plate member and further made into a magnetostrictive member have a difference in the magnitude of the lattice constant in each axial direction of the magnetostrictive member.
  • Samples A and B tend to have a smaller lattice constant in the third ⁇ 100> axis direction and an larger lattice constant in the thickness direction (second ⁇ 100> axis direction).
  • Samples C, E, and F tend to have a small lattice constant in the first ⁇ 100> axis direction (growth axis direction) and a large lattice constant in the thickness direction (second ⁇ 100> axis direction).
  • the lattice constant in the first ⁇ 100> axis direction tends to be small and the lattice constant in the third ⁇ 100> axis direction tends to increase.
  • the largest lattice constant tended to be in the second ⁇ 100> axis direction.
  • sample E and sample F the parallel magnetostriction amounts in the first ⁇ 100> axis direction and the third ⁇ 100> axis direction were substantially the same at high levels. It can be seen that in sample D, the amount of parallel magnetostriction in the direction of the first ⁇ 100> axis is high, but the amount of parallel magnetostriction in the direction of the third ⁇ 100> axis is extremely low.
  • the magnetostrictive member is rectangular in plan view and has a longitudinal direction and a lateral direction.
  • a magnetostrictive member generally changes its magnetostriction amount by applying deformation in this longitudinal direction. For this reason, it is preferable to set the magnetostriction amount to be maximum in the longitudinal direction of the magnetostrictive member.
  • the magnetostrictive characteristics increase in the direction parallel to the direction in which the lattice constant of the magnetostrictive member decreases. However, even in crystals grown under the same conditions, there are variations in the lattice constant in each direction.
  • a plurality of grooves are provided in the same direction on the surface of the magnetostrictive member (for example, the surface is a ground surface, or a single groove is provided. It was confirmed that the tendency of the lattice constants was aligned in the same direction.
  • a plurality of grooves 2 are formed on both sides of the magnetostrictive member, and lattices in the longitudinal direction and the lateral direction of the magnetostrictive member
  • the constant and changes in magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount were investigated before and after forming a plurality of grooves.
  • the lattice constants before the formation of the plurality of grooves 2 are Examples 1-2 and 1-3 in which the lattice constant in the transverse direction is the smallest and the lattice constant in the longitudinal direction is the largest, and the lattice constant in the transverse direction is Examples 1-1, 1-4, and 1-5 having the smallest lattice constant and the largest lattice constant in the thickness direction, and magnetostrictive members with variations were used.
  • magnetostrictive members when a plurality of grooves 2 extending in a direction parallel to the longitudinal direction D1 are formed in the magnetostrictive member as shown in FIG. The constant was minimized, and the lattice constant in the transverse direction D2 was larger than that in the longitudinal direction D1.
  • the lattice constant in the longitudinal direction before the formation of the grooves 2 varied. , it was confirmed that they were aligned in the longitudinal direction D1). It is thought that the formation of the grooves 2 increased the surface roughness in the direction perpendicular to the grooves 2 (perpendicular direction), thereby generating a large tensile stress in the direction perpendicular to the grooves 2 and increasing the lattice constant in the same direction. be done.
  • the lattice constant in the direction parallel to the groove 2 was relatively small.
  • a plurality of grooves 2 were formed in the same manner as in Example 1, but the grooves 2 were formed in the lateral direction D2 as shown in FIG. 3(B).
  • the lattice constant varied in the longitudinal direction before the grooves 2 were formed. It was confirmed that the directions in which the constants were minimized were all aligned in the same direction (in this case, the lateral direction D2). Therefore, by forming a plurality of grooves 2, it is possible to align the direction in which the lattice constant in the direction parallel to the direction in which the grooves 2 are formed is minimum.
  • the lattice constant in this embodiment cannot be obtained by XRD on the surface on which the grooves 2 are formed (the surface on which the lattice constant in the thickness direction is measured). It evaluates to a constant.
  • the magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount are affected by the magnitude of the lattice constant of the magnetostrictive member 1 .
  • the lattice constant in the lateral direction of the magnetostrictive member is larger than the lattice constant in the longitudinal direction, and it can be seen that both the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction are stable at high levels.
  • the difference between the lattice constant in the longitudinal direction D1 and the lattice constant in the transverse direction D2 is 0.0008 ⁇ or more, more preferably 0.0010 ⁇ or more, more preferably 0.0015 ⁇ or more, more preferably 0.0017 ⁇ or more.
  • the parallel magnetostriction can be maintained at 90% or more of the magnetostriction constant, and is stable at a high level.
  • the parallel magnetostriction amount is the magnetostriction amount when a magnetic field parallel to the longitudinal direction D1 of the magnetostrictive member 1 is applied and the magnetostriction amount in the longitudinal direction D1 is saturated.
  • the perpendicular magnetostriction amount is the amount of magnetostriction when a magnetic field parallel to the width direction D2 of the magnetostrictive member 1 is applied and the magnetostriction amount in the width direction D2 is saturated.
  • the magnetostriction constant, the amount of parallel magnetostriction, and the amount of perpendicular magnetostriction in the magnetostrictive member 1 of the present embodiment are values obtained as described in the examples described later, and the magnetostriction amount is the actual strain detection value according to equation (3) is corrected by the gauge factor, and the amount of magnetostriction when the magnetic field direction is parallel to the longitudinal direction of the strain gauge is defined as the parallel magnetostriction amount, and when the magnetic field direction is perpendicular to the longitudinal direction of the strain gauge, The amount of magnetostriction at a given time is defined as the amount of perpendicular magnetostriction, and the magnetostriction constant is a value obtained from the difference between the amount of parallel magnetostriction and the amount of perpendicular magnetostriction according to equation (1).
  • the angle formed by the extending direction of the plurality of grooves 2 and the longitudinal direction D1 is a value obtained by averaging the values of the plurality of different grooves.
  • the lattice constant in the magnetostrictive member 1 of the present embodiment is also a value obtained as described in Examples described later.
  • a plurality of grooves 2 are formed in at least one of the front surface 3 and back surface 4 .
  • a plurality of grooves 2 are formed on both the front surface 3 and the back surface 4 .
  • the effect of aligning the lattice constants is less than when the plurality of grooves 2 are formed on both the front surface 3 and the back surface 4,
  • the plurality of grooves 2 are preferably formed on both the front surface 3 and the rear surface 4 because the magnetostrictive characteristics tend to vary widely.
  • a plurality of grooves 2 are formed to extend in the longitudinal direction D1.
  • Each groove 2 is linear (stripe).
  • Each groove 2 is preferably linear from the viewpoint of efficiently exhibiting the effect of modifying the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction.
  • Each groove 2 may be curved.
  • the length of each groove 2 in the longitudinal direction D1 is not particularly limited. It is preferable that the plurality of grooves 2 are evenly formed in the plane at predetermined intervals in the lateral direction D2 from the viewpoint of efficiently expressing the effect of improving the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction. It is preferably formed over the entire surface.
  • the extending direction of the grooves 2 and the longitudinal direction D1 are the same direction. If the constant can be made larger than the lattice constant in the longitudinal direction D1, the extending direction of the plurality of grooves 2 and the longitudinal direction D1 may not be in the same direction, but there may be an angle between the extending direction of the plurality of grooves 2 and the longitudinal direction D1. . As the angle between the direction in which the plurality of grooves 2 extends and the longitudinal direction D1 increases, the characteristics of the lattice constant tend to approach those obtained when the plurality of grooves 2 extending in the same direction as the widthwise direction D2 are formed.
  • the angle (the angle formed by the extending direction of the plurality of grooves 2 and the longitudinal direction D1) is preferably less than 40°, more preferably within 30°. When the angle is within the preferred range, the effects of modifying the lattice constant, magnetostriction constant, and parallel magnetostriction amount are more reliably achieved.
  • a plurality of grooves 2 as shown in FIG. 1B can be formed, for example, by subjecting at least one of the front surface 3 and rear surface 4 of a thin plate member obtained by cutting a single crystal to unidirectional processing.
  • the magnetostrictive member 1 of this embodiment may have a unidirectional processed surface.
  • unidirectional processing means processing including processing in which the direction of processing with respect to the workpiece is unidirectional.
  • one direction means a linear direction including a unidirectional direction and a reciprocating direction, and includes a straight direction and a curved direction.
  • one direction in the one-way machining is preferably a straight direction.
  • the unidirectionally machined surface means the surface of the workpiece that has been unidirectionally machined.
  • the unidirectional processing applied to the thin plate members described above is, for example, surface grinding processing, wire saw processing, or the like.
  • the plurality of grooves 2 are grinding marks (grinding streaks) formed on the processed surface (unidirectionally processed surface) subjected to surface grinding. Grinding marks are marks formed by a grindstone during surface grinding.
  • the grinding mark is a streak-like (linear) mark formed along the grinding direction (the moving direction of the grindstone or the moving direction of the processing table) by the surface grinding process.
  • the direction of the grinding marks (the direction in which the plurality of grooves 2 extend) can be controlled by controlling the grinding direction. Grinding marks can be controlled by the grain size (number) of the grindstone.
  • the condition of the plurality of grooves 2 formed by surface grinding can be confirmed with a microscope or the like.
  • the method of forming the plurality of grooves 2 is not limited to surface grinding as will be described later.
  • the plurality of grooves 2 may include grooves extending in different directions, or may include grooves having different shapes with different lengths or depths.
  • the surface roughness Ra of the surface on which the plurality of grooves 2 are formed is usually smaller than the surface roughness Ra in the lateral direction D2.
  • the plurality of grooves 2 are formed linearly (streak-like) so as to extend in the longitudinal direction D1. Therefore, the widthwise direction D2 of the magnetostrictive member 1 has an uneven shape, so that the surface roughness Ra is larger than that in the lengthwise direction D1. Further, since the longitudinal direction D1 of the magnetostrictive member 1 follows the linear (streak-like) grooves 2 extending in the longitudinal direction D1, the surface roughness Ra is smaller than that in the lateral direction D2.
  • the surface roughness Ra is the average of values obtained by measuring a plurality of different portions of one magnetostrictive member 1 .
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction D1 is smaller than the surface roughness Ra in the lateral direction D2.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction D1 preferably has a lower limit of 0.3 ⁇ m or more and an upper limit of 1.5 ⁇ m or less. 0.5 ⁇ m or less is more preferable.
  • the surface roughness Ra in the transverse direction D2 preferably has a lower limit of 0.6 ⁇ m or more, more preferably 0.7 ⁇ m or more, and an upper limit of 4 ⁇ m.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment can have a magnetostriction constant of 200 ppm or more, preferably 250 ppm or more, due to the above configuration. Moreover, the magnetostrictive member 1 can have a parallel magnetostriction amount of 200 ppm or more, preferably 250 ppm or more, by the above configuration.
  • the magnetostrictive member 1 is preferably made of a single crystal of Fe--Ga alloy.
  • the ratio (%) indicating the magnetostriction constant/parallel magnetostriction amount can be 90% or more, more preferably 95% or more, as shown in Examples 1 to 5, for example.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a plurality of grooves 2 extending in the longitudinal direction D1 on at least one of the front surface 3 and the back surface 4 of the magnetostrictive member, so that lattices are formed in each direction before processing. If the constant is varied, the lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the transverse direction is larger than the lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction and becomes uniform, so the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction Both have been modified (corrected) to be high order and less variation between members.
  • the variation in the magnetostriction constant of the plurality of magnetostrictive members 1 can be within 15%, and the parallel magnetostriction amount can be within 10%.
  • the coefficient of variation of the magnetostriction constant of the plurality of magnetostrictive members 1 is preferably 0.1 or less, more preferably 0 06 or less, and the variation coefficient of parallel magnetostriction can be preferably 0.1 or less, more preferably 0.05 or less.
  • the variations in the magnetostriction constant and the parallel magnetostriction amount in the plurality of magnetostrictive members 1 are values calculated by the following formula (2).
  • Variation (%)
  • One grown crystal is an effective crystal (a portion actually used as a part) used as a magnetostrictive member among the grown crystals.
  • crystals grown by the BV method have a solidification rate in the range of 10% to 85%, and crystals grown by the CZ method have a uniform diameter ).
  • a magnetostrictive member having a lattice constant larger than the ⁇ 100> orientation can be stably produced.
  • the magnetostrictive member of the present embodiment is not limited to having a plurality of grooves on the surface of the magnetostrictive member as long as the lattice constant can be aligned in one direction. Any processing method may be used as long as the tensile stress is formed on the surface of the magnetostrictive member in the lateral direction, and the magnetostrictive member of the present embodiment can be obtained by adjusting the tensile stress to be formed. For example, the same effect can be obtained by slicing with a fixed-abrasive multi-wire saw instead of surface grinding. By setting the running direction of the wire to be the longitudinal direction, it is possible to form a tensile stress in the transverse direction D2.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment is made of a single crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties, and is a plate-like body having a longitudinal direction D1 and a transverse direction D2. > orientation is larger than the lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction.
  • the lattice constant of the ⁇ 100> orientation in the lateral direction D2 can be the values shown in Examples 1 to 5, 2.9038 ⁇ to 2.9056 ⁇ , 2.9038 ⁇ Above, it can be 2.9042 ⁇ or more, 2.9045 ⁇ or more, or 2.9050 ⁇ or more.
  • the lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction D1 can be the values shown in Examples 1 to 5, 2.9024 to 2.9034 ⁇ , It can be 9034 ⁇ or less, 2.9030 ⁇ or less, or 2.9025 ⁇ or less.
  • the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction can be stabilized. It is possible.
  • the lattice constant is measured, or by estimating the lattice constant from past measured values, ⁇ 100 in the lateral direction of the magnetostrictive member 1 > orientation is larger than that of the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the lateral direction that is larger than the lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction, and has a parallel magnetostriction amount of 200 ppm or more in the longitudinal direction. If so, the plurality of grooves 2 need not be provided.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment is made of a crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties, is a plate-like body having a longitudinal direction and a lateral direction, and has a lattice of ⁇ 100> orientation in the lateral direction. It has a lattice constant that is greater than the lattice constant of the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction.
  • configurations other than the above are arbitrary configurations.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a high magnetostriction constant and a high parallel magnetostriction amount, and has a characteristic that the magnetostriction constant and the parallel magnetostriction amount vary little between members.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment can be produced stably with a high yield because variations in the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction in conventional magnetostrictive members manufactured from the same single crystal are suppressed. Since the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a high magnetostriction constant and a high parallel magnetostriction amount, it can be suitably used as a final product of a member (material) exhibiting excellent magnetostrictive effect and inverse magnetostrictive effect.
  • the manufacturing method of the magnetostrictive member of this embodiment is an example of the manufacturing method of the magnetostrictive member 1 of this embodiment described above.
  • the method for manufacturing a magnetostrictive member according to the present embodiment is made of iron-based alloy crystals having magnetostrictive properties, has a longitudinal direction D1 and a transverse direction D2, and has a lattice constant in the ⁇ 100> orientation in the transverse direction. Obtaining a platelet having a lattice constant greater than that of the ⁇ 100> orientation.
  • a magnetostrictive member of the present embodiment at least one of the surface 3 and the back surface 4 of a plate-like body made of crystals of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and having a longitudinal direction D1 and a transverse direction D2 is A plurality of grooves 2 extending in the longitudinal direction D1 are formed on the surface, and the lattice constant of the ⁇ 100> orientation in the lateral direction is set to be larger than that of the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction.
  • a method of manufacturing the magnetostrictive member 1 from a single crystal ingot of Fe—Ga alloy will be described as an example, but the manufacturing method of the magnetostrictive member of the present embodiment is not limited to the following description.
  • those applicable to the manufacturing method of the magnetostrictive member of the present embodiment are also applied to the manufacturing method of the magnetostrictive member of the present embodiment.
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of the method for manufacturing the magnetostrictive member of this embodiment.
  • 5 to 7 are diagrams showing first to third examples of single crystals, thin plate members, and magnetostrictive members.
  • the manufacturing method of the magnetostrictive member of this embodiment includes a crystal preparation step (step S1), a crystal cutting step (step S2), a groove forming step (step S3), and a cutting step (step S4).
  • a single crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties is prepared in the crystal preparation step (step S1).
  • the single crystal to be prepared may be a grown one or a commercially available product.
  • a single crystal of Fe—Ga alloy is prepared in the crystal preparation step.
  • the method for growing a single crystal of Fe—Ga alloy is not particularly limited.
  • a method for growing a single crystal of an Fe—Ga alloy may be, for example, a pulling method or a unidirectional solidification method.
  • the Cz method can be used as the pull-up method
  • the VB method, VGF method, and micro-pull-down method can be used as the unidirectional solidification method.
  • the Fe--Ga alloy single crystal has a maximum magnetostriction constant when the gallium content is 18.5 at% or 27.5 at%. Therefore, the Fe—Ga single crystal preferably has a gallium content of 16.0 to 20.0 at% or 25.0 to 29.0 at%, and 17.0 to 19 at% or 26.0 to 26.0 at%. More preferably, it is grown to 28.0 atomic %.
  • the shape of the grown single crystal is not particularly limited, and may be, for example, a columnar shape or a square columnar shape. The grown single crystal is cut into a columnar single crystal by cutting, if necessary, the seed crystal, the increased diameter portion, or the shoulder portion (the portion where the seed crystal is increased to a predetermined single crystal diameter) by a cutting device.
  • the size of the single crystal to be grown is not particularly limited as long as the size allows the magnetostrictive member to be secured in a predetermined direction.
  • a seed crystal is grown using a seed crystal whose upper or lower surface is processed into a ⁇ 100 ⁇ plane so that the growth axis direction is ⁇ 100>.
  • the grown Fe--Ga alloy single crystal is grown in a direction perpendicular to the upper or lower surface of the seed crystal and inherits the orientation of the seed crystal.
  • the crystal cutting step is a step of cutting a crystal to create a thin plate member.
  • the thin plate member is a member that becomes the material of the magnetostrictive member 1 of this embodiment.
  • the crystal cutting step is, for example, a step of cutting a single crystal of an Fe—Ga alloy having magnetostrictive properties using a cutting device to produce a thin plate member having a ⁇ 100 ⁇ plane as a principal surface.
  • a cutting device such as a wire electric discharge machine, an inner peripheral blade cutting device, or a wire saw can be used as the cutting device. Among them, it is particularly preferable to use a multi-wire saw because it can cut a plurality of thin plate members at the same time.
  • the cutting direction of the single crystal is ⁇ 100> in the case of the single crystal of Fe—Ga, and the cut surface, that is, the main surface of the thin plate member is the ⁇ 100 ⁇ plane.
  • the cutting direction of the single crystal is not particularly limited.
  • the cutting direction of the single crystal may be, for example, perpendicular to or parallel to the growth direction of the single crystal (the direction in which the crystal is grown), as shown in FIGS.
  • the groove forming process (step S3) is performed.
  • a plurality of grooves 2 are formed in at least one of the front surface 3 and rear surface 4 of the obtained thin plate member.
  • a plurality of grooves 2 are formed in the thin plate member so that when the thin plate member is finally cut into the magnetostrictive member 1, the plurality of grooves 2 extending in the longitudinal direction D1 of the magnetostrictive member 1 are formed.
  • a plurality of grooves 2 can be formed by subjecting at least one of the front and back surfaces of the thin plate member obtained by the crystal cutting step to surface grinding.
  • the grinding marks formed on the thin plate member is parallel to the longitudinal direction D1 of the magnetostrictive member 1 from the viewpoint of efficiently expressing the effect of modifying the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction. It is preferable to make For this reason, the grinding marks are preferably straight.
  • the grinding marks are to be formed in a straight line, it is preferable to use a surface grinder in which the grindstone or processing table moves in a straight line. It is preferred to use It is also possible to use a surface grinder in which a cup grindstone is used and a processing table rotates. (the degree of bending is small).
  • the grinding marks must be formed on the surface of the magnetostrictive member 1 . Therefore, when processing the thin plate member by adjusting the thickness, etc., after performing the predetermined processing with a processing machine other than a surface grinder, such as a double-sided lapping machine, a surface grinder using a cup grindstone, etc., the surface is ground. may be performed. Further, after the surface of the thin plate member (magnetostrictive member) is mirror-finished by polishing in the same manner as in the conventional art, surface grinding may be performed. Surface grinding is preferably performed on both the front and back surfaces of the thin plate member from the viewpoint of efficiently exhibiting the effect of modifying the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction.
  • the lower limit of the roughness (number) of the whetstone is preferably #40 or more, more preferably #100 or more, and the upper limit is preferably #500 or less. It is more preferably 400 or less, the range is preferably #40 or more and #500 or less, more preferably #40 or more and #400 or less, and more preferably #100 or more and #400 or less.
  • the roughness (number) of the grindstone is within the above range, the effect of improving the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction can be exhibited more reliably. If a whetstone smaller than #40 is used, the size of the grinding marks may not be stable. If a grindstone exceeding #500 is used, the surface of the magnetostrictive member becomes smooth, and the effect of modifying the lattice constant, magnetostriction constant, and parallel magnetostriction may not be efficiently exhibited.
  • the plurality of grooves 2 are formed so that the surface roughness Ra in the longitudinal direction D1 of the surface of the magnetostrictive member 1 on which the plurality of grooves 2 are formed is within the preferred range described above. preferably.
  • the plurality of grooves 2 are preferably formed so that the lower limit is preferably 0.2 ⁇ m or more, the upper limit is preferably 1.5 ⁇ m or less, and the range is 0.2 ⁇ m or more and 1.5 ⁇ m or less.
  • the plurality of grooves 2 have a surface roughness Ra in the lateral direction D2 of the surface on which the plurality of grooves 2 are formed.
  • the lower limit is preferably 4.5 ⁇ m or less, and the range is preferably 0.5 ⁇ m or more and 4.5 ⁇ m or less.
  • the plurality of grooves 2 are preferably formed so that the lattice constant, the magnetostriction constant, and the amount of parallel magnetostriction in the magnetostrictive member 1 are within the ranges described above.
  • the plurality of grooves 2 are formed by selecting a grindstone that matches the thickness of the member so that the magnetostriction constant is 250 ppm or more and the parallel magnetostriction amount is 250 ppm or more. preferable.
  • a plurality of grooves 2 having the above-described preferable lattice constant, surface roughness Ra, magnetostriction constant, and parallel magnetostriction amount can be formed by the above-described unidirectional processing such as surface grinding.
  • the groove forming step can be performed if it is possible to form a plurality of grooves 2 capable of modifying the lattice constant on at least one of the front surface 3 and the rear surface 4 of the obtained thin plate member. , you may carry out by methods other than surface grinding.
  • the thin plate member may be produced by a fixed abrasive wire saw.
  • the plurality of grooves 2 may be grooves formed when a thin plate member is produced by slicing a crystal with a fixed-abrasive wire saw.
  • Cutting with a fixed abrasive grain type wire saw presses the work piece against a series of ultra-fine wires that are arranged in parallel at a constant pitch, and while feeding the wire with diamond or other abrasive grains fixed by electrodeposition or adhesive in the line direction, A method for cutting a workpiece.
  • grinding marks are generated in the wire feeding direction, and it is possible to form a plurality of grooves 2 similar to the surface grinding process described above.
  • the crystal cutting step (step S2) and the groove forming step (step S3) can be shared, and thin plate members can be produced efficiently.
  • a plurality of grooves 2 may be formed by applying a constant pressure with sandpaper or the like.
  • the cutting step is a step of cutting the thin plate member in which the plurality of grooves 2 are formed by the groove forming step to obtain the magnetostrictive member 1 of the present embodiment.
  • the thin plate member having the plurality of grooves 2 formed thereon is cut into the magnetostrictive member 1, the thin plate member is cut so that the plurality of grooves 2 extending in the longitudinal direction D1 of the magnetostrictive member 1 are formed. .
  • the thin plate member is cut into a predetermined size.
  • the thin plate member is cut as the magnetostrictive member 1 so that the magnetostrictive member 1 becomes a rectangular plate-like body in plan view.
  • the thin plate member is cut using a cutting device.
  • a cutting device used in the cutting step is not particularly limited, and for example, a peripheral blade cutting device, a wire electric discharge machine, a wire saw, or the like can be used.
  • the direction in which the magnetostrictive member is extracted from the thin plate member is not particularly limited.
  • the lattice constant is measured with a two-dimensional X-ray diffraction device (XRD). Therefore, in order to measure the lattice constant, it is necessary to process the surface to be measured into a mirror surface.
  • the magnetostriction constant of the magnetostrictive member 1 depends on the state of the front and back surfaces of the magnetostrictive member, and is not affected by the surface state of the side surfaces. Therefore, when manufacturing the magnetostrictive member 1, the method of processing the side surface of the magnetostrictive member 1 is not particularly limited. When measuring the lattice constant as required, the side surface is ground and polished to a mirror surface before the measurement.
  • a plate-like body made of an iron-based alloy crystal having magnetostrictive properties and having a longitudinal direction D1 and a transverse direction D2 has ⁇ 100> making the lattice constant of the orientation greater than the lattice constant of the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction.
  • configurations other than the above are arbitrary configurations.
  • the method for manufacturing a magnetostrictive member according to the present embodiment can manufacture a magnetostrictive member having high magnetostriction constants and parallel magnetostriction amounts, and small variations in magnetostriction constants and parallel magnetostriction amounts between members.
  • the method for manufacturing a magnetostrictive member according to the present embodiment can be easily carried out when forming a plurality of grooves 2 in a material having magnetostrictive properties as described above, because it is only necessary to form a plurality of grooves 2.
  • Example 1 (Examples 1-1 to 1-5)] A raw material was prepared with a stoichiometric ratio of iron and gallium of 81:19, and a columnar Fe—Ga alloy single crystal grown by the vertical Bridgman (VB) method was prepared. The growth axis direction of the single crystal was ⁇ 100>. The orientation of the ⁇ 100 ⁇ plane on the upper or lower surface of the single crystal perpendicular to the direction of the crystal growth axis was confirmed by X-ray diffraction. At this time, as a result of measuring the upper and lower surface samples of the crystal with a Shimadzu sequential type plasma emission spectrometer (ICPS-8100), the concentration of the single crystal was 17.5 to 19.0 at% of gallium content. rice field.
  • ICPS-8100 Shimadzu sequential type plasma emission spectrometer
  • a magnetostrictive member was manufactured from the grown single crystal in the following manner. First, using a loose abrasive wire saw, a single crystal is cut in a direction parallel to the single crystal growth direction (parallel to the ⁇ 100> orientation), and the cut surface, that is, the main surface is ⁇ 100 ⁇ . A thin plate member was produced. Next, the obtained thin plate member was subjected to surface grinding by 100 ⁇ m on each side with a surface grinder using a #100 flat grindstone to adjust the thickness of the thin plate member. After that, the cutting position is set so that the longitudinal direction of the magnetostrictive member is parallel to the direction parallel to the single crystal growth direction (parallel to the ⁇ 100> orientation).
  • a magnetostrictive member having a width of 4 mm and a thickness of 1 mm was cut out. Thereafter, the surface and side surfaces of the cut magnetostrictive member were mirror-polished. Next, the lattice constant, magnetostriction constant, and parallel magnetostriction amount of the magnetostrictive member were measured. After that, a plurality of grooves (grinding marks) were formed on the front and back surfaces of the magnetostrictive member so that the formation direction of the plurality of grooves was the longitudinal direction of the magnetostrictive member. The formation of the plurality of grooves (grinding marks) was performed by performing surface grinding of 100 ⁇ m on each side with a surface grinder using a #100 flat grindstone.
  • the lattice constant, magnetostriction constant, and parallel magnetostriction amount of the magnetostrictive member were measured in the same manner as before processing. Also, the surface roughness of the front and back surfaces of the magnetostrictive member was measured.
  • the surface roughness was measured by observing the surface of the magnetostrictive member with a surface roughness meter (VK-X1050, manufactured by KEYENCE CORPORATION) at a magnification of 20 times. Roughness Ra was measured and the average value was taken as surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction was 0.5 to 0.7 ⁇ m, and the surface roughness Ra in the lateral direction was 1.8 to 2.4 ⁇ m.
  • the lattice constants are calculated in three ⁇ 100> directions: the longitudinal direction of the side surface of 4 ⁇ 1 mm, the short direction of the side surface of 16 ⁇ 1 mm, and the surface direction (thickness direction) of the surface of 16 ⁇ 4 mm. evaluated.
  • the diffraction angle 2 ⁇ is measured using the (200) diffraction peak to calculate the d value, and the lattice constant is calculated by doubling the d value. evaluated.
  • the obtained lattice constants in the three directions were multiplied, and the cube root was calculated to obtain an average value.
  • the lattice constant in the longitudinal direction is 2.9030 to 2.9043 ⁇
  • the lattice constant in the lateral direction is 2.9018 to 2.9032 ⁇
  • the lattice constant in the surface direction (thickness direction) is 2.9035. ⁇ 2.9044 ⁇ .
  • the average lattice constant was 2.9031 to 2.9035 ⁇ .
  • the lattice constant in the longitudinal direction after grooving was 2.9026 to 2.9033 ⁇
  • the lattice constant in the transverse direction was 2.9041 to 2.9054 ⁇ , all of which were larger in the transverse direction.
  • magnetostrictive properties were measured by a strain gauge method. As shown in FIG. 8, a strain gauge (manufactured by Kyowa Dengyo Co., Ltd.) was adhered to the ⁇ 100 ⁇ plane, which is the main surface of the manufactured magnetostrictive member, with an adhesive. Since the longitudinal direction of the strain gauge is the detection direction of magnetostriction, the strain gauge was adhered so that the longitudinal direction of the strain gauge was parallel to the longitudinal direction and the ⁇ 100> orientation of the magnetostrictive member.
  • a strain gauge manufactured by Kyowa Dengyo Co., Ltd.
  • the magnetostriction measuring instrument (manufactured by Kyowa Dengyo Co., Ltd.) consisted of a neodymium permanent magnet, a bridge box, a compact recording system, a strain unit, and dynamic data acquisition software.
  • the magnetostriction amount was determined by correcting the actual strain detection value with a gauge factor.
  • the amount of magnetostriction when the direction of the magnetic field is parallel to the longitudinal direction of the strain gauge is defined as the amount of parallel magnetostriction.
  • the amount of magnetostriction when the direction of the magnetic field is perpendicular to the longitudinal direction of the strain gauge is defined as the amount of perpendicular magnetostriction.
  • the magnetostriction constant was determined by the difference between the parallel magnetostriction amount and the perpendicular magnetostriction amount according to Equation (1).
  • This magnetostrictive member had a magnetostriction constant of 284 to 293 ppm and a parallel magnetostriction amount of 66 to 273 ppm before grooving, and a magnetostriction constant of 283 to 296 ppm and a parallel magnetostriction amount of 271 to 293 ppm after grooving.
  • Production conditions and evaluation results are shown in Tables 2 and 3.
  • the "ratio" shown in Table 3 and the like is the value of magnetostriction constant/parallel magnetostriction amount (unit: %).
  • the "difference” shown in Table 3 and the like is the value of (lattice constant in the lateral direction) - (lattice constant in the longitudinal direction).
  • the ratio of magnetostriction constant/parallel magnetostriction was, as shown in Table 3, 96% to 101%.
  • Table 2 the difference between the lattice constant in the lateral direction and the lattice constant in the longitudinal direction was 0.0011 to 0.0028 ⁇ , and was 379 ppm to 965 ppm in terms of ppm.
  • Example 2 A magnetostrictive member was manufactured from a single crystal grown in the same manner as in Example 1 and having a gallium content of 17.5 to 19.0 atomic %. First, using a loose abrasive wire saw, a single crystal is cut in a direction parallel to the single crystal growth direction (parallel to the ⁇ 100> orientation), and the cut surface, that is, the main surface is ⁇ 100 ⁇ . A thin plate member was produced. Next, the obtained thin plate member is subjected to surface grinding by 100 ⁇ m on each side with a surface grinder using a #200 flat grindstone to adjust the thickness of the thin plate member, and a plurality of grooves (grinding marks) are formed on the front and back surfaces. ) was formed.
  • the cutting position is set so that the longitudinal direction of the magnetostrictive member is the same direction as the grinding direction at the time of surface grinding, that is, the direction of the grinding marks, and the peripheral cutting device cuts the longitudinal dimension 16 mm x short dimension 4 mm x thickness.
  • a magnetostrictive member with a size of 0.5 mm was cut out.
  • the surface roughness Ra was measured at five points each in two directions, the longitudinal direction and the transverse direction, of the magnetostrictive member, and the average value was taken as the surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction was 0.3 to 0.5 ⁇ m
  • the surface roughness Ra in the lateral direction was 1.1 to 1.5 ⁇ m.
  • Example 2 the same method as in Example 1 was used to evaluate the lattice constants of the cut magnetostrictive member in two lateral directions.
  • the lattice constant in the longitudinal direction was 2.9024 to 2.9031 ⁇
  • the lattice constant in the transverse direction was 2.9038 to 2.9044 ⁇ , all of which were larger in the transverse direction.
  • the magnetostrictive constant of this magnetostrictive member was 275 to 291 ppm and the parallel magnetostriction amount was 260 to 289 ppm when processed so that the longitudinal direction was parallel to the grinding mark direction.
  • Table 4 shows manufacturing conditions and evaluation results.
  • the ratio of magnetostriction constant/parallel magnetostriction (unit %) was, as shown in Table 4, 94% to 99%.
  • the difference between the lattice constant in the lateral direction and the lattice constant in the longitudinal direction was 0.0010 to 0.0017 ⁇ , and was 344 ppm to 586 ppm in terms of ppm.
  • Example 3 A magnetostrictive member was manufactured from a single crystal grown in the same manner as in Example 1 and having a gallium content of 17.5 to 19.0 atomic %. First, using a loose abrasive wire saw, a single crystal is cut in a direction parallel to the single crystal growth direction (parallel to the ⁇ 100> orientation), and the cut surface, that is, the main surface is ⁇ 100 ⁇ . A thin plate member was produced. Next, the obtained thin plate member is subjected to surface grinding by 100 ⁇ m on each side with a surface grinder using a #400 flat grindstone to adjust the thickness of the thin plate member, and a plurality of grooves (grinding marks) are formed on the front and back surfaces. ) was formed.
  • the cutting position is set so that the longitudinal direction of the magnetostrictive member is the same direction as the grinding direction at the time of surface grinding, that is, the direction of the grinding marks, and the peripheral cutting device cuts the longitudinal dimension 16 mm x short dimension 4 mm x thickness.
  • a magnetostrictive member with a size of 0.3 mm was cut out.
  • the surface roughness Ra was measured at five points each in two directions, the longitudinal direction and the transverse direction, of the magnetostrictive member, and the average value was taken as the surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction was 0.2 to 0.4 ⁇ m
  • the surface roughness Ra in the lateral direction was 0.5 to 1.0 ⁇ m.
  • Example 2 the same method as in Example 1 was used to evaluate the lattice constants of the cut magnetostrictive member in two lateral directions.
  • the lattice constant in the longitudinal direction was 2.9025 to 2.9032 ⁇
  • the lattice constant in the transverse direction was 2.9040 to 2.9053 ⁇ , all of which were larger in the transverse direction.
  • the magnetostrictive constant of this magnetostrictive member was 265 to 288 ppm and the parallel magnetostriction amount was 255 to 280 ppm when processed so that the longitudinal direction was parallel to the direction of the grinding marks.
  • Table 5 shows the manufacturing conditions and evaluation results.
  • the ratio of magnetostriction constant/parallel magnetostriction (unit %) was, as shown in Table 5, 93% to 102%.
  • the difference between the lattice constant in the lateral direction and the lattice constant in the longitudinal direction was 0.0015 to 0.0021 ⁇ , and was 517 to 723 ppm in terms of ppm.
  • Example 4 A magnetostrictive member was manufactured from a single crystal grown in the same manner as in Example 1 and having a gallium content of 17.5 to 19.0 atomic %. First, using a loose abrasive wire saw, a single crystal is cut in a direction parallel to the single crystal growth direction (parallel to the ⁇ 100> orientation), and the cut surface, that is, the main surface is ⁇ 100 ⁇ . A thin plate member was produced. Next, the obtained thin plate member is subjected to surface grinding by 100 ⁇ m on each side with a surface grinder using a #100 flat grindstone to adjust the thickness of the thin plate member, and a plurality of grooves (grinding marks) are formed on the front and back surfaces. ) was formed.
  • the cutting position is set so that the longitudinal direction of the magnetostrictive member is the same direction as the grinding direction at the time of surface grinding, that is, the grinding trace direction, and the peripheral cutting device cuts the longitudinal dimension 16 mm x short dimension 8 mm x thickness.
  • a magnetostrictive member with a size of 1 mm was cut out.
  • the surface roughness Ra was measured at five points each in two directions, the longitudinal direction and the transverse direction, of the magnetostrictive member, and the average value was taken as the surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction was 0.5 to 0.6 ⁇ m
  • the surface roughness Ra in the lateral direction was 1.6 to 2.2 ⁇ m.
  • Example 2 the same method as in Example 1 was used to evaluate the lattice constants of the cut magnetostrictive member in two lateral directions.
  • the lattice constant in the longitudinal direction was 2.9024 to 2.9030 ⁇
  • the lattice constant in the transverse direction was 2.9040 to 2.9050 ⁇ , all of which were larger in the transverse direction.
  • the magnetostrictive constant of this magnetostrictive member was 283 to 301 ppm and the parallel magnetostriction amount was 277 to 301 ppm when processed so that the longitudinal direction was parallel to the grinding mark direction.
  • Table 6 shows manufacturing conditions and evaluation results.
  • the ratio of magnetostriction constant/parallel magnetostriction (unit %) was, as shown in Table 6, 98% to 100%.
  • the difference between the lattice constant in the lateral direction and the lattice constant in the longitudinal direction was 0.0010 to 0.0026 ⁇ , and was 344 to 896 ppm in terms of ppm.
  • Example 5 A magnetostrictive member was manufactured from a single crystal grown in the same manner as in Example 1 and having a gallium content of 17.5 to 19.0 atomic %. First, using a loose abrasive wire saw, a single crystal is cut in a direction parallel to the single crystal growth direction (parallel to the ⁇ 100> orientation), and the cut surface, that is, the main surface is ⁇ 100 ⁇ . A thin plate member was produced. Next, the obtained thin plate member is subjected to surface grinding by 50 ⁇ m on each side with a surface grinder using a #40 flat grindstone, and the thickness of the thin plate member is adjusted, and a plurality of grooves (grinding marks) are formed on the front and back surfaces. ) was formed.
  • the cutting position is set so that the longitudinal direction of the magnetostrictive member is the same direction as the grinding direction at the time of surface grinding, that is, the grinding trace direction, and the peripheral cutting device cuts the longitudinal dimension 16 mm x short dimension 8 mm x thickness.
  • a magnetostrictive member with a size of 2 mm was cut out.
  • the surface roughness Ra was measured at five points each in two directions, the longitudinal direction and the transverse direction, of the magnetostrictive member, and the average value was taken as the surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction was 1.1 to 1.3 ⁇ m
  • the surface roughness Ra in the lateral direction was 2.6 to 4.3 ⁇ m.
  • Example 2 the same method as in Example 1 was used to evaluate the lattice constants of the cut magnetostrictive member in two lateral directions.
  • the lattice constant in the longitudinal direction was 2.9028 to 2.9034 ⁇
  • the lattice constant in the transverse direction was 2.9038 to 2.9056 ⁇ , all of which were larger in the transverse direction.
  • the longitudinal magnetostrictive characteristics of the cut magnetostrictive member were measured.
  • the magnetostrictive constant of this magnetostrictive member was 282 to 311 ppm, and the parallel magnetostriction amount was 271 to 301 ppm.
  • Table 7 shows manufacturing conditions and evaluation results.
  • the ratio of magnetostriction constant/parallel magnetostriction (unit %) was, as shown in Table 7, 95% to 97%.
  • the difference between the lattice constant in the transverse direction and the lattice constant in the longitudinal direction was 0.0010 to 0.0022 ⁇ , and was 344 to 758 ppm in terms of ppm.
  • Example 1 (Comparative Examples 1-1 to 1-5)] Among the magnetostrictive materials produced in Example 1, using the same magnetostrictive member as in Example 1 before grooving, a plurality of grooves were formed on the front and back surfaces of the magnetostrictive member so that the direction of formation of the grooves was the lateral direction of the magnetostrictive member. grooves (grinding marks) were formed. Others were the same as in Example 1.
  • the surface roughness Ra was measured at five locations in each of the two directions of the magnetostrictive member, the longitudinal direction and the lateral direction, by the same method as in Example 1, and the average value was taken as the surface roughness Ra. .
  • the surface roughness Ra in the longitudinal direction was 1.8 to 2.4 ⁇ m
  • the surface roughness Ra in the lateral direction was 0.5 to 0.7 ⁇ m.
  • the lattice constant in each direction of the cut magnetostrictive member was evaluated before and after grooving.
  • the lattice constant in the longitudinal direction is 2.9030 to 2.9048 ⁇
  • the lattice constant in the lateral direction is 2.9022 to 2.9031 ⁇
  • the lattice constant in the surface direction (thickness direction) is 2.9036. ⁇ 2.9042 ⁇ .
  • the average lattice constant was 2.6035 to 2.9035 ⁇ .
  • the lattice constant in the longitudinal direction after grooving was 2.9042 to 2.9057 ⁇
  • the lattice constant in the lateral direction was 2.9024 to 2.9030 ⁇ , all of which were larger in the longitudinal direction.
  • the magnetostrictive characteristics in the longitudinal direction of the cut magnetostrictive member were measured before and after grooving.
  • the magnetostriction constant of the magnetostrictive member before grooving was 284 to 297 ppm
  • the parallel magnetostriction amount was 20 to 284 ppm
  • the magnetostriction constant of the magnetostrictive member after grooving was 283 to 295 ppm, but the parallel magnetostriction amount was 15 to 31 ppm. and became low.
  • Tables 8 and 9 show manufacturing conditions and evaluation results. As shown in Table 9, the ratio of magnetostriction constant/parallel magnetostriction (unit %) after grooving was 5% to 11%. As shown in Table 8, the difference between the lattice constant in the lateral direction and the lattice constant in the longitudinal direction was ⁇ 0.0032 to ⁇ 0.0012 ⁇ , and ⁇ 1101 to ⁇ 413 ppm in terms of ppm.
  • Example 1 From the results of Example 1 (Examples 1-1 to 1-5) and Comparative Example 1 (Comparative Examples 1-1 to 1-5), the lattice constants of ⁇ 100 ⁇ planes in three directions decreased due to residual strain in the crystal. becomes asymmetrical, and the magnetization direction is considered to be arranged in the ⁇ 100> direction, which has a large lattice constant.
  • the lattice constant of the ⁇ 100> orientation in the lateral direction of the magnetostrictive member is larger than the lattice constant of the ⁇ 100> orientation in the longitudinal direction. I was able to align it.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount, and has small variations in magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members.
  • the method for manufacturing a magnetostrictive member according to the aspect of the present invention can easily manufacture a magnetostrictive member having a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount, and small variations in magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members. It is confirmed that
  • Magnetostrictive member 2 Groove 3: Front surface 4: Back surface D1: Longitudinal direction D2: Transverse direction

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Abstract

【課題】磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材及び磁歪部材の製造方法を提供すること。 【解決手段】磁歪部材は、磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶からなり、長手方向及び短手方向を有する板状体であり、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が、長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい。

Description

磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
　本発明は、磁歪部材及び磁歪部材の製造方法に関する。
　磁歪材料は、機能性材料として注目されている。例えば、鉄系合金であるＦｅ－Ｇａ合金は、磁歪効果および逆磁歪効果を示す材料であり、１００～３５０ｐｐｍ程度の大きな磁歪を示す。そのため、近年、エネルギーハーベスト分野の振動発電用材料として注目され、ウェアラブル端末やセンサ類などへの応用が期待されている。Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の製造方法として、引き上げ法（チョクラルスキー法、以下「Ｃｚ法」と略記する）による単結晶の育成方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、Ｃｚ法以外の製造方法として、垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）や垂直温度勾配凝固法（ＶＧＦ法）が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３）。
　Ｆｅ－Ｇａ合金は、結晶の＜１００＞方位に磁化容易軸を持ち、この方位に大きな磁気歪みを現出させることができる。従来、Ｆｅ－Ｇａ合金の磁歪部材は、Ｆｅ－Ｇａの多結晶から＜１００＞方位に配向した単結晶部分を所望サイズに切断することにより製造されているが（例えば、非特許文献１）、結晶方位は磁歪特性に大きく影響するため、磁歪部材の磁歪を必要とする方向と結晶の磁気歪みが最大となる＜１００＞方位とを一致させた単結晶が磁歪部材の材料として最適であると考えられる。
　Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶は、単結晶の＜１００＞方位に対して平行に磁場を印加したとき、正の磁歪が現出する（以下、「平行磁歪量」と称す）。一方、＜１００＞方位に対して垂直に磁場を印加したとき、負の磁歪が現出する（以下、「垂直磁歪量」と称す）。印加する磁場の強度を徐々に強めていくと、平行磁歪量あるいは垂直磁歪量がそれぞれ飽和する。磁歪定数（３／２λ１００）は、飽和した平行磁歪量と、飽和した垂直磁歪量の差で決定され、下記の式（１）によって求められる（例えば、特許文献４、非特許文献２）。
　３／２λ１００＝ε（／／）―　ε（⊥）　・・・式（１）
　　３／２λ１００：磁歪定数
　　ε（／／）：＜１００＞方向に対して平行に磁場をかけて飽和したときの平行磁歪量
　　ε（⊥）　：＜１００＞方向に対して垂直に磁場をかけて飽和したときの垂直磁歪量
　Ｆｅ－Ｇａ合金の磁歪特性は、磁歪・逆磁歪効果および磁歪式振動発電デバイスの特性に影響を与えると考えられており、デバイス設計をする上で重要なパラメータとなる（例えば、非特許文献４）。特に、磁歪定数は、Ｆｅ－Ｇａ合金単結晶のＧａ組成に依存し、Ｇａ組成が１８～１９ａｔ％と２７～２８ａｔ％で磁歪定数が極大になることが知られており（例えば、非特許文献２）、このようなＧａ濃度のＦｅ－Ｇａ合金をデバイスに用いることが望ましいとされる。さらに近年、磁歪定数が大きいことに加えて、平行磁歪量が大きいほど出力電圧等のデバイス特性が高い傾向にあることが報告されている（例えば、非特許文献３）。
　磁歪式振動発電デバイスは、例えば、コイルに巻かれたＦｅ－Ｇａ磁歪部材、ヨーク、界磁用永久磁石で構成されている（例えば、特許文献５、非特許文献４）。この磁歪式振動発電デバイスでは、デバイスの可動部のヨークを振動させると、ヨークの中央に固定したＦｅ－Ｇａ磁歪部材が連動して振動し、逆磁歪効果によってＦｅ－Ｇａ磁歪部材に巻かれたコイルの磁束密度が変化し、電磁誘導起電力が発生して発電する仕組みとなる。磁歪式振動発電デバイスでは、ヨークの長手方向に力が加わって振動が起こるため、デバイスに用いるためのＦｅ－Ｇａ磁歪部材は、磁化容易軸である＜１００＞を長手方向になるように加工することが望ましい。
特開２０１６－２８８３１号公報 特開２０１６－１３８０２８号公報 特開平４－１０８６９９号公報 特表２０１５－５１７０２４号公報 国際公開第２０１１－１５８４７３号
Ｅｔｒｅｍａ社，Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｒｔ　ｏｆ　Ｇａｌｆｅｎｏｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ． Ａ．　Ｅ．　Ｃｌａｒｋ　ｅｔ　ａｌ．，　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　９３（２００３）８６２１． Ｊｕｎｇ　Ｊｉｎ　Ｐａｒｋ，　Ｓｕｏｋ－Ｍｉｎ　Ｎａ，　Ｇａｎｅｓｈ　Ｒａｇｈｕｎａｔｈ，　ａｎｄ　Ａｌｉｓｏｎ　Ｂ．　Ｆｌａｔａｕ．，　ＡＩＰ　ＡＤＶＡＮＣＥＳ　６，　０５６２２１（２０１６）． 上野敏幸，　精密工学会誌　Ｖｏｌ．　７９，　Ｎｏ．４，　（２０１３）　３０５－３０８．
　磁歪式振動発電デバイス等のデバイス特性は、磁歪部材の磁歪特性によって影響を受けるため、磁歪部材は、高い磁歪特性を有し、磁歪特性のばらつきの少ないものが要求される。このような中で、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の結晶方位が＜１００＞であり、Ｇａ濃度が均一であるならば、磁歪定数の均一な磁歪部材が得られると思われていた。しかし、非特許文献３に記載されるように、デバイス特性は、磁歪定数だけでなく平行磁歪量の影響があることが開示されている。本発明者の調査の結果、上記のように製造した磁歪部材は、磁歪定数が均一であっても平行磁歪量（あるいは垂直磁歪量）にばらつきがあること、また、磁歪定数自体がばらつくことが判明した。
　そこで、本発明は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材及び磁歪部材の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の態様によれば、磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶からなり、長手方向及び短手方向を有する板状体であり、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が、長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい、磁歪部材が提供される。
　また、本発明の態様の磁歪部材は、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも３００ｐｐｍ以上大きい構成でもよい。また、鉄系合金は、Ｆｅ－Ｇａ合金であり、長手方向の格子定数が２．９０３４Å以下であり、長手方向以外の＜１００＞方位の格子定数の一方が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも０．０００８Å以上大きく、磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、長手方向に対して平行な磁場を印加し、長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上である構成でもよい。また、板状体の厚みは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下である構成でもよい。
　また、本発明の態様によれば、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、長手方向及び短手方向を有し、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数を有する板状体を取得すること、を備える、磁歪部材の製造方法が提供される。
　また、本発明の態様によれば、磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶からなり、長手方向及び短手方向を有する板状体であり、板状体の表面及び裏面の少なくとも１面が、長手方向が加工方向である一方向加工面を備える、磁歪部材が提供される。
　本発明の態様の磁歪部材は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有する。本発明の態様の磁歪部材の製造方法は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材を容易に製造することができる。
（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態に係る複数の溝を有する磁歪部材の一例を示す図面代用写真であり、（Ａ）は全体像であり、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大した像である。 ６面すべてが｛１００｝面かつ鏡面研磨面となるように、１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍに加工した磁歪部材を示す模式図である。 実施形態に係る複数の溝を形成した磁歪部材を示す模式図であり、磁歪部材について溝方向と平行磁歪量および格子定数との関係を示す。 実施形態に係る磁歪部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。 単結晶、薄板部材、磁歪部材の第１の例を示す図である。 単結晶、薄板部材、磁歪部材の第２の例を示す図である。 単結晶、薄板部材、磁歪部材の第３の例を示す図である。 実施例で用いた歪みゲージ法を示す図である。
　以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。なお、各図面においては、適宜、一部又は全部が模式的に記載され、縮尺が変更されて記載される。また、以下の説明において、「Ａ～Ｂ」との記載は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。
［実施形態］
　以下、本実施形態の磁歪部材及び磁歪部材の製造方法について説明する。まず、本実施形態の磁歪部材について説明する。図１は、実施形態に係る複数の溝を有する磁歪部材の一例を示す図ある。磁歪部材１は、図１に示すように、長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体である。板状体は、平面視において長方形状である。板状体は、表面（おもて面）３及び裏面４を有する。表面３及び裏面４は、互いに平行であるのが好ましいが、互いに平行でなくてもよい。
　磁歪部材１は、鉄系合金の結晶からなる。鉄系合金は、磁歪特性を有するものであれば、特に限定されない。磁歪特性とは、磁場を印加したときに形状の変化が生じる特性を意味する。鉄系合金は、例えば、Ｆｅ－Ｇａ、Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｃｏ、Ｔｂ－Ｆｅ、Ｔｂ－Ｄｙ－Ｆｅ、Ｓｍ－Ｆｅ、Ｐｄ－Ｆｅ等の合金である。また、上記合金において第３成分を添加した合金であってもよい。例えば、Ｆｅ－Ｇａ合金においてＢａ、Ｃｕ等を添加した合金であってもよい。これらの鉄系合金の中でも、Ｆｅ－Ｇａ合金は、他の合金と比較して磁歪特性が大きく加工も容易であるため、エネルギーハーベスト分野の振動発電用材料やウェアラブル端末やセンサ類などへ応用されている。以下の説明では、磁歪部材１の一例として、磁歪部材１がＦｅ－Ｇａ合金の単結晶からなる構成の例を説明する。
　Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶は、体心立方格子構造を有しており、ミラー指数における方向指数のうち第１～第３の＜１００＞軸（図５から図７参照）が等価であり、ミラー指数における面指数のうち第１～第３の｛１００｝面（図５から図７参照）が等価（すなわち、（１００）、（０１０）および（００１）は等価）であることを基本とするものである。また、Ｆｅ－Ｇａ合金は、結晶の特定方位に大きな磁気歪みを現出させる特性を有する。この特性を磁歪式振動発電デバイスに利用する場合、デバイスにおいて磁歪部材１の磁歪を必要とする方向と、結晶の磁気歪みが最大となる方位（方向）とを一致させることが望ましい。具体的には、上述したように、単結晶における磁化容易方向である＜１００＞方向を、磁歪部材１の長手方向Ｄ１に設定することが望ましい。単結晶における磁化容易方向である＜１００＞方向を、磁歪部材１の長手方向Ｄ１とすることは、例えば、単結晶の結晶方位を公知の結晶方位解析により算出し、算出した単結晶の結晶方位に基づいて単結晶を切断することにより、実施することができる。
　磁歪部材１は、例えばエネルギーハーベスト分野の振動発電デバイス用の材料（部品）、ウェアラブル端末やセンサ類などの材料（部品）として使用される。例えば、上記の特許文献５に示すような磁歪式振動発電デバイスは、コイル、コイルに巻かれたＦｅ－Ｇａ合金の磁歪部材、ヨーク、及び、界磁用永久磁石により構成されている。この磁歪式振動発電デバイスは、デバイスの可動部であるヨークを振動させると、ヨークの中央部に固定された磁歪部材が連動して振動し、逆磁歪効果によって磁歪部材に巻かれたコイルの磁束密度が変化し、電磁誘導起電力が発生することにより発電する仕組みとなっている。このような仕組みで用いられる場合、磁歪部材１の形状は、薄板状であり、平面視において細長い長方形状に設定されることが好ましい。磁歪部材１の厚さには特に限定はない。厚さの下限は、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましい。また、磁歪部材１の厚さの上限は、２ｍｍ以下が好ましく、１．８ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以下がさらに好ましい。磁歪部材１の厚さは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましく、０．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下がさらに好ましい。磁歪部材１による発電の仕組みは、上記で説明したように、磁歪部材に応力与えること（振動）で逆磁歪効果により発電する仕組みである。磁歪部材１の厚みが０．３ｍｍ未満の場合振動中に破損しやすくなる。逆に磁歪部材１の厚さが２ｍｍを超える場合、振動による応力を大きくする必要があり効率が悪くなる。磁歪部材１の形状及び大きさは、目的とするデバイスの大きさに応じて適宜設定される。例えば、磁歪部材１の大きさは、長手方向Ｄ１の長さ（寸法）が１６ｍｍ、短手方向Ｄ２の幅（寸法）が４ｍｍ、厚さが１ｍｍである。
　なお、磁歪部材１の形状及び寸法は、それぞれ、特に限定されない。例えば、磁歪部材１は、平面視において長方形状でなくてもよい。例えば、磁歪部材１の形状は、平面視において、楕円状、トラック状、不定形でもよい。なお、磁歪部材１の形状が平面視において長方形状以外の場合において、長手方向Ｄ１は長径方向、長軸方向等であり、短手方向Ｄ２は長手方向Ｄ１に直交する方向である。
　上述したように、本発明者らは、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶からなり、主面が｛１００｝面であり、磁化容易方向である＜１００＞方向を磁歪部材の長手方向とした平面視の形状が長方形状である板状の磁歪部材を複数製作した。Ｇａ濃度が均一なＦｅ－Ｇａ合金の単結晶から切り出して作成した複数の磁歪部材について磁歪特性を確認した結果、作成した複数の磁歪部材は、磁歪定数は高位であるが、平行磁歪量に大きなばらつきがあることが判った。また、これらの磁歪部材は、磁歪定数自体がばらつくこともあり、磁歪定数は、単結晶から磁歪部材を切り出す位置によりばらつきがあることを見出した。さらに調査した結果、磁歪定数及び平行磁歪量は、単結晶の各方向の格子間距離に関連があることを見出した。本発明は、上記の知見を元になされたものである。
　磁歪部材は、例えば、育成された鉄系合金の結晶を一定方向に切断することにより薄板状の部材を作製し、作製した薄板状の部材を所定の大きさに切断することにより製造される。従来の磁歪部材は、磁歪部材の表裏面に研磨加工等が施され、表裏面が平滑に仕上げられていた。
　本実施形態の磁歪部材１は、図１に示すように、磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶からなり、長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体であり、短手方向Ｄ２の＜１００＞方位の格子定数が長手方向Ｄ１の＜１００＞方位の格子定数より大きいことを特徴としている。以下詳細に説明する。
　上述したように、Ｇａ濃度の均一なＦｅ－Ｇａ単結晶から切り出した複数の磁歪部材について磁歪特性を確認した結果、磁歪定数は高位であるが、平行磁歪量にばらつきがあること、また、磁歪定数自体がばらつくこともあることが判っている。そこで、本発明者は、磁歪部材の磁歪定数、平行磁歪量と単結晶の各方向の格子間距離について調査を行ったところ、関連があることを見出した。
　図５に示すように、育成された単結晶より第１の＜１００＞軸方向と平行で、かつ、第３の＜１００＞軸方向と平行となるように薄板部材を切り出し、複数のサンプルＡ～Ｆを作製し調査を行った。なお、上記サンプルの作製は、以下の手順で行った。育成された単結晶より第１の＜１００＞方向と平行で、かつ、第３の＜１００＞軸方向と平行となるように遊離砥粒方式のマルチワイヤソーでワイヤー切断することにより薄板部材を作製し、それより、図２に示す１０ｍｍ×１０ｍｍ×１ｍｍの大きさになるように切断した。さらに、切断された薄板部材について各面に対し１面あたり５０μｍずつ鏡面研磨し、磁歪部材サンプルとした。
　３方向の（１００）面の格子定数を評価するため、磁歪部材サンプルの表面および２つの側面の合計３面について、二次元Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）にて（１００）面のＸ線回折を利用し、（２００）回折ピークを利用して回折角２θを測定して、回折角よりｄ値を計算し、更にｄ値を２倍することにより格子定数を計算した。その結果、３方向の格子定数は一定ではなく非対称となることが確認された。従来、Ｆｅ－Ｇａ合金は、体心立方格子構造を有しているため、ミラー指数における方向指数のうち第１～第３の＜１００＞軸が等価であると思われていた。しかし、実際に育成された結晶では、第１～第３の＜１００＞軸方向の３方向の格子定数（以下「３方向の格子定数」と略す場合もある）には、差があることが判明した。更に、同一結晶の同一薄板部材内のサンプルでも格子定数の傾向に相違がみられることが判った。詳細を表１に示す。この結果から、格子定数のばらつきが、磁歪特性のばらつきの原因であると考えられる。なお、本明細書において、３方向の格子定数の平均値は、３方向の格子定数を掛け合わせた単位格子の体積が結晶部位によらず同等であるため、単位格子の体積の三乗根となる値を格子定数の平均値とした。
　次に、サンプルＡ～Ｆについて、磁歪部材のサンプルの表面に歪ゲージを貼り付け、育成軸方向及び第３の＜１００＞軸方向の磁歪定数と平行磁歪量を測定した。その結果を表１に示す。なお、磁歪定数及び平行磁歪量の測定は、後述の実施例１と同様の方法で行った。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１から判るように、育成された結晶を薄板部材に加工し、更に、磁歪部材にしたサンプルは、磁歪部材の各軸方向に格子定数の大きさに差があることが判る。サンプルＡ、サンプルＢでは、第３の＜１００＞軸方向の格子定数が小さくなり、厚み方向（第２の＜１００＞軸方向）の格子定数が大きくなる傾向にある。サンプルＣ、サンプルＥ、サンプルＦでは、第１の＜１００＞軸方向（育成軸方向）の格子定数が小さく、厚み方向（第２の＜１００＞軸方向）の格子定数が大きくなる傾向にある。サンプルＤでは、第１の＜１００＞軸方向（育成軸方向）の格子定数が小さく、第３の＜１００＞軸方向の格子定数が大きくなる傾向であった。サンプル全体としては、最大となる格子定数は、第２の＜１００＞軸方向になる傾向であった。
　これらサンプルの磁歪特性を第１の＜１００＞軸方向（育成軸方向）と第３の＜１００＞軸方向で比較してみると、サンプルＡ、サンプルＢでは、磁歪定数では大きな差は無いが、平行磁歪量では、第３の＜１００＞軸方向の平行磁歪量が第１の＜１００＞軸方向よりやや大きくなる傾向にある。サンプルＣでは、平行磁歪量は、第１の＜１００＞軸方向の平行磁歪量が第３の＜１００＞軸方向より大きくなる傾向にある。サンプルＥ、サンプルＦでは、平行磁歪量は、第１の＜１００＞軸方向と第３の＜１００＞軸方向の平行磁歪量は高位でほぼ同等であった。サンプルＤでは、第１の＜１００＞軸方向の平行磁歪量は高位であるが、第３の＜１００＞軸方向の平行磁歪量は極端に低位になることが判る。
　上記結果より、格子定数と磁歪特性には関連性があり、サンプルＤやサンプルＣの結果より、格子定数が大きい方向を、平行磁歪量の測定方向とした場合、平行磁歪量が小さくなる傾向にある。逆に、各方向の格子定数の平均値より小さくなる方向を平行磁歪量の測定方向とした場合は、平行磁歪量は高位で安定する傾向あることが判る。特に、各方向の格子定数の内、最小値になる方向を平行磁歪量の測定方向とすることで高位で安定することが判る。
　磁歪部材は、平面視において長方形であり、長手方向、短手方向を有する。磁歪部材は一般に、この長手方向に変形を加えることで磁歪量が変化する。このため、磁歪量は、磁歪部材の長手方向が最大となるように設定するのが好ましい。上述したように、同一の単結晶より採取したサンプルで確認した結果、磁歪部材の格子定数が小さくなる方向と平行な方向において磁歪特性が大きくなることが判る。しかし、同一の条件で育成した結晶においてでも、各方向の格子定数にばらつきが発生している。そこで、さらに、この格子定数の傾向を同一方向に揃えることが出来ないか検討した結果、磁歪部材の表面に同一方向に複数の溝を付与する(例えば、表面を研削面とする、または、一方向加工面)ことで格子定数の傾向が同一方向に揃うことを確認した。
　以下、磁歪部材に複数の溝を、磁歪部材の長手方向に形成し、格子定数が同一方向に揃い、磁歪特性を改質した事例について説明する。
　本実施形態では、後述する実施例・比較例に示すように、磁歪部材において、磁歪部材の表裏面の両面に複数の溝２を形成し、磁歪部材の長手方向及び短手方向のそれぞれの格子定数並びに磁歪定数及び平行磁歪量の変化を複数の溝を形成する前後で調べた。本実施形態では、磁歪部材に、長手方向Ｄ１と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（実施例１）、短手方向Ｄ２と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（比較例１）において、磁歪部材の長手方向及び短手方向のそれぞれの格子定数並びに磁歪定数及び平行磁歪量を測定した。その結果を表２～３、表８～９に示す。複数の溝２を形成する前の格子定数は、短手方向の格子定数が最小で、長手方向の格子定数が最大である実施例１－２、１－３や、短手方向の格子定数が最小で厚み方向の格子定数が最大である実施例１－１、１－４、１－５とばらついた磁歪部材を用いた。これらの磁歪部材において、図３（Ａ）に示すように磁歪部材に長手方向Ｄ１と平行方向に延びる複数の溝２を形成した場合、複数の溝２を形成することにより、長手方向Ｄ１の格子定数が最小となり、短手方向Ｄ２の格子定数は長手方向Ｄ１の格子定数より大きくなった。特に、溝２を形成する前の長手方向の格子定数はばらついていたが、長手方向Ｄ１と平行に延びる複数の溝２を形成することにより、格子定数が最小になる方向が全て同一方向（ここでは長手方向Ｄ１）に揃うことが確認できた。溝２の形成によって、溝２と垂直方向（垂直な方向）の表面粗さが大きくなることにより、溝２と垂直方向に大きな引張応力が発生して、同方向の格子定数が大きくなったと考えられる。溝２と平行な方向は、相対的に格子定数が小さくなった。比較例１は、実施例１と同様に複数の溝２を形成したが、溝２の形成方向を、図３（Ｂ）に示すように短手方向Ｄ２にしたものである。上述の実施例１と同様に、格子定数は、溝２を形成する前の長手方向の格子定数はばらついていたが、短手方向Ｄ２と平行に延びる複数の溝２を形成することにより、格子定数が最小になる方向が全て同一（ここでは短手方向Ｄ２）に揃うことが確認できた。よって、複数の溝２を形成することで、溝２を形成する方向と平行方向の格子定数が最小となる方向を揃えることが可能となる。
　なお、本実施形態における格子定数は、溝２を形成した面（厚み方向の格子定数を測定する面）ではＸＲＤが使用できないため、鏡面研磨された側面方向の２つの＜１００＞方向についての格子定数を評価したものである。
　前述したように、磁歪定数及び平行磁歪量は、磁歪部材１の格子定数の大小に影響を受ける。磁歪部材の短手方向の格子定数を長手方向の格子定数より大きくすることで平行磁歪量を高位で安定させることが可能となる。実施例１では、短手方向Ｄ２の格子定数が長手方向Ｄ１の格子定数より大きくなっており、磁歪定数、平行磁歪量とも高位で安定していること判る。比較例１では、磁歪部材の長手方向Ｄ１の格子定数が短手方向Ｄ２の格子定数より大きくすることにより、平行磁歪量は全体的に小さくなり、且つ磁歪定数の５０％以下となり好ましくない。このように、磁歪部材の短手方向の格子定数が長手方向の格子定数より大きくなるように揃えることで、平行磁歪量の双方を、高位で且つ部材間のばらつきが少ないように改質（修正）されている。
　また、長手方向Ｄ１の格子定数と短手方向Ｄ２の格子定数の差は、０．０００８Å以上、より好ましくは０．００１０Å以上、より好ましくは０．００１５Å以上、より好ましくは０．００１７Å以上の差があることが好ましく、ｐｐｍ換算では、３００ｐｐｍ以上の差、より好ましくは４００ｐｐｍ以上の差、より好ましくは５００ｐｐｍ以上の差、より好ましくは６００ｐｐｍ以上の差、より好ましくは７００ｐｐｍ以上の差があることが好ましい。長手方向Ｄ１の格子定数と短手方向Ｄ２の格子定数の差が大きいと上記の磁歪特性の改質の効果が大きくなる。特に、平行磁歪量は、磁歪定数の９０％以上保持でき、高位で安定する。
　なお、平行磁歪量は磁歪部材１の長手方向Ｄ１に対して平行な磁場を印加し、長手方向Ｄ１の磁歪量が飽和したときの磁歪量である。また、垂直磁歪量は磁歪部材１の短手方向Ｄ２に対して平行な磁場を印加し、短手方向Ｄ２の磁歪量が飽和したときの磁歪量である。
　本実施形態の磁歪部材１における磁歪定数、平行磁歪量、及び垂直磁歪量は、後に説明する実施例の記載の通りに求めた値であり、磁歪量は式（３）に従い実際の歪検出値をゲージ率で補正して求めた値であり、磁場方向が歪みゲージの長手方向に対して平行であるときの磁歪量を、平行磁歪量とし、磁場方向が歪みゲージ長手方向に対して垂直であるときの磁歪量を、垂直磁歪量とし、磁歪定数は式（１）に従い、平行磁歪量と垂直磁歪量の差で求めた値である。また、複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１がなす角度は、異なる複数の溝における値を平均した値である。また、本実施形態の磁歪部材１における格子定数も後に説明する実施例の記載の通りに求めた値である。
　次に、複数の溝２について説明する。複数の溝２は、表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に形成されている。図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、複数の溝２は、表面３及び裏面４の両面に形成される。複数の溝２が表面３及び裏面４のうちの片面に形成される場合、複数の溝２が表面３及び裏面４の両面に形成されるものよりも上記の格子定数を揃える効果が少なくなり、磁歪特性のばらつきが大きくなる傾向にあるため、複数の溝２は表面３及び裏面４の両面に形成されるのが好ましい。
　複数の溝２は、長手方向Ｄ１に延びるように形成される。各溝２は、線状（筋状）である。各溝２は、直線状であるのが、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から好ましい。なお、各溝２は曲線状でもよい。各溝２の長手方向Ｄ１の長さは、特に限定されない。複数の溝２は、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、短手方向Ｄ２において所定の間隔で面内に万遍なく形成されることが好ましく、面内全体に形成されるのが好ましい。
　なお、磁歪部材１の長手方向Ｄ１に対し溝２を形成する方向は、溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１とが同一の方向であることが好ましいが、磁歪部材１の短手方向Ｄ２の格子定数が長手方向Ｄ１の格子定数よりも大きくできれば、複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１が同一方向ではなく、複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１とになす角度があってもよい。複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１との角度が大きくになるに従い、短手方向Ｄ２と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合の格子定数の特性に近づく傾向にあるため、この角度（複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１がなす角度）は、好ましくは４０°未満であり、より好ましくは３０°以内である。上記角度が上記の好ましい範囲である場合、上記の格子定数、磁歪定数、及び平行磁歪量の改質の効果がより確実に発現する。
　図１（Ｂ）に示すような複数の溝２は、例えば、単結晶の切断により得られる薄板部材の表面３及び裏面４の少なくとも１つの面に、一方向加工を施すことにより形成することができる。すなわち、本実施形態の磁歪部材１は、一方向加工面を備えてもよい。ここで、一方向加工とは、被加工物に対する加工の方向が一方向である加工を含む加工を意味する。また、一方向とは、単方向、往復方向を含む線方向を意味し、直線方向及び曲線方向を含む方向である。本実施形態において、一方向加工における一方向は、直線方向が好ましい。また、一方向加工面は、一方向加工が施された被加工物の面を意味する。上記した薄板部材に施す一方向加工は、例えば平面研削加工、ワイヤソー加工等である。平面研削加工の場合、複数の溝２は、平面研削加工を施した加工面（一方向加工面）に形成される研削痕（研削条痕）である。研削痕は、平面研削加工時に、砥石によって形成される痕である。この研削痕は、平面研削加工により、研削方向（砥石の移動方向又は加工テーブルの移動方向）に沿って筋状（線状）に形成される痕である。研削痕の方向（複数の溝２が延びる方向）は、研削方向を制御することにより、制御できる。研削痕は、砥石の粒度（番手）により制御できる。平面研削加工により形成した複数の溝２の状態は、顕微鏡などにより確認することができる。なお、複数の溝２を形成する方法は、後に説明するように平面研削加工に限定されない。なお、複数の溝２は、異なる方向に延びる溝を含んでもよいし、長さ又は深さが異なる形状の溝を含んでもよい。
　複数の溝２が形成される面の表面粗さＲａは、通常長手方向Ｄ１の表面粗さＲａが短手方向Ｄ２の表面粗さＲａよりも小さくなる。複数の溝２は、長手方向Ｄ１に延びるように線状（筋状）に形成される。このため、磁歪部材１の短手方向Ｄ２は、凹凸形状になるため、表面粗さＲａが、長手方向Ｄ１よりも大きくなる。また、磁歪部材１の長手方向Ｄ１は、長手方向Ｄ１に延びる線状（筋状）の溝２にならうため、短手方向Ｄ２より表面粗さＲａが小さくなる。本実施形態において、表面粗さＲａは、１つの磁歪部材１における複数の異なる部分を測定した値を平均した値である。
　複数の溝２が形成される面において、長手方向Ｄ１の表面粗さＲａは、短手方向Ｄ２の表面粗さＲａよりも小さい。複数の溝２が形成される面において、長手方向Ｄ１の表面粗さＲａは、下限が０．３μｍ以上であるのが好ましく、上限が１．５μｍ以下であるのが好ましく、０．３μｍ以上１．５μｍ以下であるのがより好ましい。また、複数の溝２が形成される面において、短手方向Ｄ２の表面粗さＲａは、下限が０．６μｍ以上であるのが好ましく、０．７μｍ以上であるのがより好ましく、上限が４．５μｍ以下であるのが好ましく、範囲が０．６μｍ以上４．５μｍ以下であるのが好ましく、０．７μｍ以上４．５μｍ以下であるのがより好ましい。複数の溝２が形成される面における長手方向Ｄ１又は短手方向Ｄ２の表面粗さＲａが上記範囲である場合、上記の格子定数、磁歪定数、及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させることができる。
　本実施形態の磁歪部材１の特性について説明する。本実施形態の磁歪部材１は、上記の構成により、磁歪定数が２００ｐｐｍ以上、好ましくは２５０ｐｐｍ以上とすることができる。また、磁歪部材１は、上記の構成により、平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上、好ましくは２５０ｐｐｍ以上とすることができる。磁歪部材１の磁歪定数、及び平行磁歪量を上記の範囲にする場合、磁歪部材１をＦｅ－Ｇａ合金の単結晶で形成するのが好ましい。また、磁歪定数／平行磁歪量を示す比率（％）は、例えば実施例１～５に示すように、９０％以上、より好ましくは９５％以上とすることができる。
　また、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成することにより、加工前に各方向で格子定数がばらついてものが、格子定数を短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きく、かつ、均一になるため、磁歪定数及び平行磁歪量の双方を、高位で且つ部材間のばらつきが少ないように改質（修正）されている。このため、本実施形態の磁歪部材１は、１つの結晶から製造された複数の磁歪部材１の場合、複数の磁歪部材１における磁歪定数のばらつきを１５％以内とすることができ、平行磁歪量のばらつきを１０％以内とすることができる。また、本実施形態の磁歪部材１は、１つの結晶から製造された複数の磁歪部材１の場合、複数の磁歪部材１における磁歪定数の変動係数を、好ましくは０．１以下、より好ましくは０．０６以下とすることができ、また、平行磁歪量の変動係数を、好ましくは０．１以下、より好ましくは０．０５以下とすることができる。なお、本実施形態において、複数の磁歪部材１における磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきは、下記の式（２）により算出した値である。
　ばらつき（％）＝｜平均値と最大の外れ値との差｜／平均値・・・式（２）
　なお、育成された１つの結晶とは、育成された結晶のうち、磁歪部材として用いられる有効結晶（実際に部品として使用される部分）である。例えば、ＢＶ法で育成された結晶については、固化率が１０％～８５％の範囲のであり、ＣＺ法で育成された結晶であれば、直径が均一の範囲（育成肩部等を除外した部分）である。
　上記のように、磁歪部材の表面に複数の溝を付与することで、格子定数を一方向に揃える得ることが可能となり、その結果、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい磁歪部材を安定的に生産することが出来る。
　なお、本実施形態の磁歪部材は、格子定数を一方向に揃える得ることが可能であれば、磁歪部材の表面に複数の溝を付与すること限定されない。磁歪部材の表面に短手方向に引っ張り加工応力を形成させる加工方法であればよく、形成する引っ張り加工応力を調整することにより、本実施形態の磁歪部材を得ることができる。例えば、平面研削加工に替えて、固定砥粒方式のマルチワイヤソーによりスライス加工しても同様の効果が得られる。ワイヤの走行方向を長手方向にすることで、短手方向Ｄ２に引っ張り加工応力を形成することが出来る。
　上記のように、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶からなり、長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体であり、短手方向Ｄ２の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい磁歪部材である。例えば、本実施形態の磁歪部材１において、短手方向Ｄ２の＜１００＞方位の格子定数は、実施例１～５に示す値とすることができ、２．９０３８Å～２．９０５６Å、２．９０３８Å以上、２．９０４２Å以上、２．９０４５Å以上、２．９０５０Å以上とすることができる。また、例えば、本実施形態の磁歪部材１において、長手方向Ｄ１の＜１００＞方位の格子定数は、実施例１～５に示す値とすることができ、２．９０２４～２．９０３４Å、２．９０３４Å以下、２．９０３０Å以下、２．９０２５Å以下とすることができる。
　表１～９に示すように、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きくすることで、磁歪定数、および平行磁歪量を安定させることが可能である。本実施形態の磁歪部材１は、単結晶を薄板部材に加工した後、格子定数を測定し、あるいは、過去の測定値より格子定数を推測することにより、磁歪部材１の短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きくなるように採取することにより製造することができる。なお、本実施形態の磁歪部材１は、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数を備え、長手方向の平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上であれば、上記の複数の溝２を備えなくてもよい。
　以上のように、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、長手方向及び短手方向を有する板状体であり、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数を有する。なお、本実施形態の磁歪部材１において、上記以外の構成は任意の構成である。本実施形態の磁歪部材１は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有する。また、本実施形態の磁歪部材１は、従来の同一の単結晶から製造された磁歪部材における磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが抑制されるため、歩留まりが高く安定した生産することができる。本実施形態の磁歪部材１は、磁歪定数及び平行磁歪量が高いため、優れた磁歪効果および逆磁歪効果を示す部材（材料）の最終製品として好適に用いることができる。
　次に、本実施形態の磁歪部材の製造方法について説明する。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、上記した本実施形態の磁歪部材１の製造方法の一例である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有し、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数を有する板状体を取得すること、を備える。例えば、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなりかつ長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成し、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数とすることを備える。なお、以下の説明では、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶インゴットから磁歪部材１を製造する方法を一例として説明するが、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、以下の説明に限定されない。また、本明細書中の記載のうち、本実施形態の磁歪部材の製造方法に適用可能なものは、本実施形態の磁歪部材の製造方法でも適用されるとする。
　図４は、本実施形態の磁歪部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。図５から図７は、単結晶、薄板部材及び磁歪部材の第１から第３の例を示す図である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、結晶用意工程（ステップＳ１）、結晶切断工程（ステップＳ２）、溝形成工程（ステップＳ３）、及び、切断工程（ステップＳ４）を備える。
　本実施形態の磁歪部材の製造方法では、まず、結晶用意工程（ステップＳ１）において、磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶を用意する。用意する単結晶は、育成したものでもよいし、市販品を用いてもよい。例えば、結晶用意工程では、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶を用意する。Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の育成方法は、特に限定はない。Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の育成方法は、例えば、引き上げ法や一方向凝固法等でもよい。例えば、引き上げ法ではＣｚ法、一方向凝固法ではＶＢ法、ＶＧＦ法およびマイクロ引き下げ法等を用いることができる。
　Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶は、ガリウムの含有量を１８．５ａｔ％又は２７．５ａｔ％にすることで磁歪定数が極大になる。このため、Ｆｅ－Ｇａの単結晶は、ガリウムの含有量が１６．０～２０．０ａｔ％または２５．０～２９．０ａｔ％であるのが好ましく、１７．０～１９ａｔ％または２６．０～２８．０ａｔ％になるように育成されたものがより好ましい。育成された単結晶の形状は、特に限定はなく、例えば、円柱状でもよいし、四角柱状でもよい。なお、育成した単結晶は、必要に応じて種結晶、増径部または肩部（種結晶から所定の単結晶の径まで増やす部分）等を切断装置で切断することによって、円柱状の単結晶にしてもよい。育成する単結晶の大きさは、磁歪部材が所定の方向で確保できる大きさであれば、特に限定はない。Ｆｅ－Ｇａ単結晶を育成する場合、育成軸方向が＜１００＞になるように種結晶の上面又は下面を｛１００｝面に加工した種結晶を使用して育成する。育成されるＦｅ－Ｇａ合金単結晶は、種結晶の上面又は下面に対し垂直方向に結晶が育成され、かつ種結晶の方位が継承される。
　結晶用意工程（ステップＳ１）の次に、結晶切断工程（ステップＳ２）を実施する。結晶切断工程は、結晶を切断し薄板部材を作成する工程である。薄板部材は、本実施形態の磁歪部材１の材料となる部材である。結晶切断工程は、例えば、磁歪特性を有するＦｅ－Ｇａ合金の単結晶を切断装置を用いて切断し、｛１００｝面を主面とする薄板部材を作製する工程である。切断装置は、ワイヤー放電加工機、内周刃切断装置、ワイヤーソー等の切断装置を用いることができる。中でも、特にマルチワイヤーソーを使用することが、同時に複数の薄板部材を切断することができるため好ましい。単結晶の切断方向は、Ｆｅ－Ｇａの単結晶の場合、＜１００＞であり、切断面すなわち薄板部材の主面が｛１００｝面となるように切断する。単結晶の切断方向は、特に限定されない。単結晶の切断方向は、例えば、図５から図７に示すように、単結晶の育成方向（結晶が育成される方向）に対し、垂直方向でもよいし、平行方向でもよい。
　結晶切断工程（ステップＳ２）の次に、溝形成工程（ステップＳ３）を実施する。溝形成工程は、得られた薄板部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、複数の溝２を形成する。溝形成工程では、薄板部材を最終的に切断して磁歪部材１にした際に、磁歪部材１の長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２が形成されるように、薄板部材に複数の溝２を形成する。上記したように、結晶切断工程により得られた薄板部材の表裏面の少なくとも１つの面に平面研削加工を施すことにより複数の溝２を形成することができる。以下、溝形成工程を、薄板部材の平面研削加工により行う例を説明する。平面研削加工により複数の溝２を形成する場合、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させることができる。
　平面研削加工は、平面研削盤を用いて行う。平面研削加工では、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、薄板部材に形成される研削痕の方向が、磁歪部材１の長手方向Ｄ１と平行な方向となるようにするのが好ましい。この理由から、研削痕は直線状であるのが好ましい。研削痕を直線状にする場合、平面研削盤は、砥石又は加工テーブルの移動方向が直線的な方式であるのが好ましく、平型砥石を使用し加工テーブルが往復運動する方式の平面研削盤を使用することが好ましい。なお、カップ砥石を使用し加工テーブルが回転運動する平面研削盤を使用することもできるが、このような平面研削盤を使用する場合、研削痕が曲線状になるため、研削痕の曲率が小さく（曲がり具合が小さく）なるように設定するのが好ましい。
　また、上記研削痕は、磁歪部材１の表面（ひょうめん）に形成される必要がある。このため、薄板部材の厚み調整等で加工する場合は、平面研削盤以外の加工機、例えば両面ラップ装置、カップ砥石等を用いた平面研削盤等で所定の加工を行った後、平面研削加工を行ってもよい。また、従来と同様に研磨加工を行い薄板部材（磁歪部材）の表面を鏡面に仕上げた後、平面研削加工を行ってもよい。平面研削加工は、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、薄板部材の表裏面の双方に施すのが好ましい。
　平面研削加工に使用する砥石は、例えば砥石の荒さ（番手）の下限が＃４０以上であるのが好ましく、＃１００以上であるのがより好ましく、上限が＃５００以下であるのが好ましく、＃４００以下であるのがより好ましく、範囲が＃４０以上＃５００以下であるのが好ましく、＃４０以上＃４００以下であるのがより好ましく、＃１００以上＃４００以下であるのがより好ましい。砥石の荒さ（番手）が上記範囲である場合、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果をより確実に発揮させることができる。なお、＃４０より小さい砥石を使用すると研削痕の大きさが安定しない場合がある。＃５００を超える砥石を使用すると、磁歪部材の表面が平滑になって、上記の格子定数、磁歪定数、及び平行磁歪量の改質の効果が効率的に発現しないおそれがある。
　溝形成工程では、上述のように、複数の溝２は、磁歪部材１において、複数の溝２が形成される面の長手方向Ｄ１の表面粗さＲａが、上述の好ましい範囲となるように形成されるのが好ましい。例えば、複数の溝２は、下限が好ましくは０．２μｍ以上、上限が好ましくは１．５μｍ以下、範囲が０．２μｍ以上１．５μｍ以下となるように形成されるのが好ましい。また、複数の溝２は、磁歪部材１において、複数の溝２が形成される面の短手方向Ｄ２の表面粗さＲａが、下限が好ましくは０．５μｍ以上、より好ましくは０．７μｍ以上、下限が好ましくは４．５μｍ以下、範囲が好ましくは０．５μｍ以上４．５μｍ以下となるように形成されるのが好ましい。また、複数の溝２は、磁歪部材１において格子定数、磁歪定数、及び平行磁歪量が上述の範囲になるように形成されるのが好ましい。例えば、複数の溝２は、磁歪部材１において、磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、且つ、平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上となるように、部材の厚さに合わせた砥石を選定して形成するのが好ましい。上記の好ましい格子定数、表面粗さＲａ、磁歪定数、及び、平行磁歪量の範囲となるような複数の溝２は、上記の一方向加工、例えば平面研削加工により形成することができる。なお、溝形成工程は、得られた薄板部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、格子定数を改質することが可能な複数の溝２を形成することが可能であれば、平面研削加工以外の方法で実施してもよい。例えば、固定砥粒方式のワイヤーソーにより薄板部材を作製してもよい。すなわち、固定砥粒方式のワイヤーソーにより結晶をスライス加工して薄板部材を作成する際に形成される溝を複数の溝２としてもよい。固定砥粒方式のワイヤーソーによる切断は、一定ピッチで並行する複数の極細ワイヤー列に被加工物を押し当て、ダイヤモンド等砥粒を電着又は接着剤によって固定したワイヤーを線方向に送りながら、被加工物を切断する方法である。固定砥粒方式のワイヤーソーによる切断した場合、ワイヤーの送り方向に研削痕が発生し、上記平面研削加工と同様の複数の溝２を形成することが可能である。なお、固定砥粒方式のワイヤーソーで切断する場合、結晶切断工程（ステップＳ２）と溝形成工程（ステップＳ３）を共有することが可能であり、効率よく薄板部材を作製することができる。また、サンドペーパー等で一定圧力を掛けて、複数の溝２を形成してもよい。
　溝形成工程（ステップＳ３）の次に、切断工程（ステップＳ４）を実施する。切断工程は、溝形成工程により複数の溝２を形成した薄板部材を切断し、本実施形態の磁歪部材１を得る工程である。
　切断工程では、複数の溝２を形成した薄板部材を切断して磁歪部材１にする際に、磁歪部材１の長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２が形成されるように、薄板部材を切断する。切断工程では、薄板部材を所定の大きさに切断する。切断工程では、磁歪部材１が平面視において長方形状の板状体となるように、薄板部材を磁歪部材１として切断する。切断工程では、切断装置を用いて薄板部材を切断する。切断工程で使用する切断装置は、特に限定されず、例えば、外周刃切断装置、ワイヤー放電加工機、ワイヤーソー等を使用することができる。薄板部材から磁歪部材を採取する方向には、特に限定はなく、例えば、磁歪部材の大きさ等より効率的に取得できる方向に設定すればよい。以上の工程から、上記本実施形態の磁歪部材１を得ることができる。
　なお、本実施形態では、格子定数を二次元Ｘ線回折装置（ＸＲＤ）にて測定している。このため、格子定数を測定するには、測定する面を鏡面に加工する必要がある。上述したように、磁歪部材１の磁歪定数は、磁歪部材の表裏面の状態に依存され、側面の表面状態には影響を受けない。このため、磁歪部材１を製造する上では、磁歪部材１の側面の加工方法は特に限定はない。必要に応じ格子定数を測定する場合は、側面を研削、研磨し鏡面に加工した上で測定することになる。
　以上のように、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなりかつ長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体において、短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数とすること、を備える。なお、本実施形態の磁歪部材の製造方法において、上記以外の構成は任意の構成である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有する磁歪部材を製造することができる。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、上記のように磁歪特性を有する材料に複数の溝２を形成する場合、複数の溝２を形成するのみでよいため、容易に実施することができる。
　以下、本発明について実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない。
［実施例１（実施例１－１から１－５）］
　化学量論比で鉄とガリウムの比率８１：１９で原料を調整し、垂直ブリッジマン（ＶＢ）法で育成した円柱状のＦｅ－Ｇａ合金の単結晶を用意した。単結晶の育成軸方向は＜１００＞とした。結晶育成軸方向に垂直な単結晶の上面または下面の｛１００｝面をＸ線回折により方位確認した。なお、この時、島津シーケンシャル形プラズマ発光分析装置（ＩＣＰＳ－８１００）で結晶の上面及び下面サンプルを測定した結果、単結晶の濃度は、ガリウムの含有量が１７．５～１９．０ａｔ％であった。
　次のようにして、育成した単結晶から磁歪部材を製造した。初めに、遊離砥粒式ワイヤーソー装置を用いて、単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）に単結晶を切断し、切断面すなわち主面が｛１００｝である薄板部材を作製した。次に、得られた薄板部材に、＃１００の平型砥石を使用し平面研削盤により片面１００μｍずつ平面研削加工を実施し、薄板部材の厚みを整えた。その後、磁歪部材の長手方向が単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）と同一方向になるよう切断位置を設定し、外周刃切断装置により、長手方向の寸法１６ｍｍ×短手の寸法４ｍｍ×厚み１ｍｍの大きさの磁歪部材を切出した。その後、切り出した磁歪部材の表面及び側面を鏡面研磨した。次に、磁歪部材の格子定数、磁歪定数、及び平行磁歪量を測定した。その後、磁歪部材の表裏面に複数の溝の形成方向が磁歪部材の長手方向になるように複数の溝（研削痕）を形成した。複数の溝（研削痕）の形成は、＃１００の平型砥石を使用し平面研削盤により片面１００μｍずつ平面研削加工を実施することにより行った。その後、加工前と同様に磁歪部材の格子定数、磁歪定数、及び平行磁歪量を測定した。また、磁歪部材の表裏面の表面粗さを測定した。
　表面粗さは、磁歪部材の表面を表面粗計（株式会社キーエンス製、ＶＫ－Ｘ１０５０）にて観察倍率２０倍で、磁歪部材の長手方向と短手方向の２方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。長手方向の表面粗さＲａは、０．５～０．７μｍであり、短手方向の表面粗さＲａは、１．８～２．４μｍであった。
　次に、４×１ｍｍとなる側面の長手方向、１６×１ｍｍとなる側面の短手方向、１６×４ｍｍとなる表面の表面方向（厚み方向）の３方向の＜１００＞方向について、格子定数を評価した。二次元Ｘ線回折装置Ｄ８　ＤＩＳＣＯＶＥＲ（Ｂｒｕｋｅｒ社製）を使用し、（２００）回折ピークを利用して回折角２θを測定してｄ値を算出し、ｄ値を２倍することで格子定数を評価した。得られた３方向の格子定数を掛け、三乗根を計算し平均値とした。溝加工前において、長手方向の格子定数は、２．９０３０～２．９０４３Å、短手方向の格子定数は、２．９０１８～２．９０３２Å、表面方向（厚み方向）の格子定数は、２．９０３５～２．９０４４Åとなった。格子定数の平均値は、２．９０３１～２．９０３５Åとなった。
　また、溝加工後の長手方向の格子定数は２．９０２６～２．９０３３Åとなり、短手方向の格子定数は２．９０４１～２．９０５４Åとなり、すべて短手方向の格子定数の方が大きかった。
　次に、磁歪部材について磁歪特性を測定した。磁歪特性の測定は、歪みゲージ法で実施した。図８に示すように、製造した磁歪部材の主面である｛１００｝面に、歪みゲージ（共和電業株式会社製）を接着剤により接着した。なお、歪みゲージの長手方向が磁歪の検出方向となるため、歪みゲージの長手方向を、磁歪部材の長手方向ならびに＜１００＞方位と平行になるように接着した。
　磁歪測定器（共和電業株式会社製）は、ネオジム系の永久磁石、ブリッジボックス、コンパクトレコーディングシステム、ストレインユニット、ダイナミックデータ集録ソフトウェアで構成した。
　磁歪量は、実際の歪検出値をゲージ率で補正して決定した。
　なお、ゲージ率は、下式の式（３）とした。
ε＝２．００／Ｋｓ　×　εｉ　　・・・式（３）
（ε：ゲージ率,　εｉ：測定ひずみ値, Ｋｓ：使用ゲージのゲージ率）
　また、磁場方向が歪みゲージの長手方向に対して平行であるときの磁歪量を、平行磁歪量とした。一方で、磁場方向が歪みゲージ長手方向に対して垂直であるときの磁歪量を、垂直磁歪量とした。磁歪定数は式（１）に従い、平行磁歪量と垂直磁歪量の差で決定した。この磁歪部材の溝加工前の磁歪定数は２８４～２９３ｐｐｍであり、平行磁歪量は６６～２７３ｐｐｍとなり、溝加工後の磁歪定数は２８３～２９６ｐｐｍであり、平行磁歪量は２７１～２９３ｐｐｍとなった。製造条件及び評価結果を表２～３に示す。なお、表３等に示す「比率」は、磁歪定数／平行磁歪量（単位％）の値である。また、表３等に示す「差」は、（短手方向の格子定数）－（長手方向の格子定数）の値である。磁歪定数／平行磁歪量（単位％）を示す比率は、表３に示すように、９６％～１０１％であった。短手方向の格子定数－長手方向の格子定数の値を示す差は、表２に示すように、０．００１１～０．００２８Åであり、ｐｐｍ換算では３７９ｐｐｍ～９６５ｐｐｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
［実施例２］
　実施例１と同様に育成した、ガリウムの含有量が１７．５～１９．０ａｔ％である単結晶から磁歪部材を製造した。初めに、遊離砥粒式ワイヤーソー装置を用いて、単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）に単結晶を切断し、切断面すなわち主面が｛１００｝である薄板部材を作製した。次に、得られた薄板部材に、＃２００の平型砥石を使用し平面研削盤により片面１００μｍずつ平面研削加工を実施し、薄板部材の厚みを整えるとともに、表裏面に複数の溝（研削痕）を形成した。その後、磁歪部材の長手方向が平面研削加工時の研削方向すなわち研削痕方向と同一方向になるよう切断位置を設定し、外周刃切断装置により、長手方向の寸法１６ｍｍ×短手の寸法４ｍｍ×厚み０．５ｍｍの大きさの磁歪部材を切出した。
　次に、実施例１と同様の方法により、磁歪部材の長手方向と短手方向の２方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。長手方向の表面粗さＲａは、０．３～０．５μｍであり、短手方向の表面粗さＲａは、１．１～１．５μｍであった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材の側面２方向の格子定数を評価した。長手方向の格子定数は２．９０２４～２．９０３１Åとなり、短手方向の格子定数は２．９０３８～２．９０４４Åとなり、すべて短手方向の格子定数の方が大きかった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材について長手方向の磁歪特性を測定した。長手方向が研削痕方向と平行になるよう加工したとき、この磁歪部材の磁歪定数は２７５～２９１ｐｐｍであり、平行磁歪量は２６０～２８９ｐｐｍとなった。製造条件及び評価結果を表４に示す。磁歪定数／平行磁歪量（単位％）を示す比率は、表４に示すように、９４％～９９％であった。短手方向の格子定数－長手方向の格子定数の値を示す差は、表４に示すように、０．００１０～０．００１７Åであり、ｐｐｍ換算では３４４ｐｐｍ～５８６ｐｐｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
［実施例３］
　実施例１と同様に育成した、ガリウムの含有量が１７．５～１９．０ａｔ％である単結晶から磁歪部材を製造した。初めに、遊離砥粒式ワイヤーソー装置を用いて、単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）に単結晶を切断し、切断面すなわち主面が｛１００｝である薄板部材を作製した。次に、得られた薄板部材に、＃４００の平型砥石を使用し平面研削盤により片面１００μｍずつ平面研削加工を実施し、薄板部材の厚みを整えるとともに、表裏面に複数の溝（研削痕）を形成した。その後、磁歪部材の長手方向が平面研削加工時の研削方向すなわち研削痕方向と同一方向になるよう切断位置を設定し、外周刃切断装置により、長手方向の寸法１６ｍｍ×短手の寸法４ｍｍ×厚み０．３ｍｍの大きさの磁歪部材を切出した。
　次に、実施例１と同様の方法により、磁歪部材の長手方向と短手方向の２方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。長手方向の表面粗さＲａは、０．２～０．４μｍであり、短手方向の表面粗さＲａは、０．５～１．０μｍであった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材の側面２方向の格子定数を評価した。長手方向の格子定数は２．９０２５～２．９０３２Åとなり、短手方向の格子定数は２．９０４０～２．９０５３Åとなり、すべて短手方向の格子定数の方が大きかった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材について長手方向の磁歪特性を測定した。長手方向が研削痕方向と平行になるよう加工したとき、この磁歪部材の磁歪定数は２６５～２８８ｐｐｍであり、平行磁歪量は２５５～２８０ｐｐｍとなった。製造条件及び評価結果を表５に示す。磁歪定数／平行磁歪量（単位％）を示す比率は、表５に示すように、９３％～１０２％であった。短手方向の格子定数－長手方向の格子定数の値を示す差は、表５に示すように、０．００１５～０．００２１Åであり、ｐｐｍ換算では５１７～７２３ｐｐｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
［実施例４］
　実施例１と同様に育成した、ガリウムの含有量が１７．５～１９．０ａｔ％である単結晶から磁歪部材を製造した。初めに、遊離砥粒式ワイヤーソー装置を用いて、単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）に単結晶を切断し、切断面すなわち主面が｛１００｝である薄板部材を作製した。次に、得られた薄板部材に、＃１００の平型砥石を使用し平面研削盤により片面１００μｍずつ平面研削加工を実施し、薄板部材の厚みを整えるとともに、表裏面に複数の溝（研削痕）を形成した。その後、磁歪部材の長手方向が平面研削加工時の研削方向すなわち研削痕方向と同一方向になるよう切断位置を設定し、外周刃切断装置により、長手方向の寸法１６ｍｍ×短手の寸法８ｍｍ×厚み１ｍｍの大きさの磁歪部材を切出した。
　次に、実施例１と同様の方法により、磁歪部材の長手方向と短手方向の２方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。長手方向の表面粗さＲａは、０．５～０．６μｍであり、短手方向の表面粗さＲａは、１．６～２．２μｍであった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材の側面２方向の格子定数を評価した。長手方向の格子定数は２．９０２４～２．９０３０Åとなり、短手方向の格子定数は２．９０４０～２．９０５０Åとなり、すべて短手方向の格子定数の方が大きかった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材について長手方向の磁歪特性を測定した。長手方向が研削痕方向と平行になるよう加工したとき、この磁歪部材の磁歪定数は２８３～３０１ｐｐｍであり、平行磁歪量は２７７～３０１ｐｐｍとなった。製造条件及び評価結果を表６に示す。磁歪定数／平行磁歪量（単位％）を示す比率は、表６に示すように、９８％～１００％であった。短手方向の格子定数－長手方向の格子定数の値を示す差は、表６に示すように、０．００１０～０．００２６Åであり、ｐｐｍ換算では３４４～８９６ｐｐｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
［実施例５］
　実施例１と同様に育成した、ガリウムの含有量が１７．５～１９．０ａｔ％である単結晶から磁歪部材を製造した。初めに、遊離砥粒式ワイヤーソー装置を用いて、単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）に単結晶を切断し、切断面すなわち主面が｛１００｝である薄板部材を作製した。次に、得られた薄板部材に、＃４０の平型砥石を使用し平面研削盤により片面５０μｍずつ平面研削加工を実施し、薄板部材の厚みを整えるとともに、表裏面に複数の溝（研削痕）を形成した。その後、磁歪部材の長手方向が平面研削加工時の研削方向すなわち研削痕方向と同一方向になるよう切断位置を設定し、外周刃切断装置により、長手方向の寸法１６ｍｍ×短手の寸法８ｍｍ×厚み２ｍｍの大きさの磁歪部材を切出した。
　次に、実施例１と同様の方法により、磁歪部材の長手方向と短手方向の２方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。長手方向の表面粗さＲａは、１．１～１．３μｍであり、短手方向の表面粗さＲａは、２．６～４．３μｍであった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材の側面２方向の格子定数を評価した。長手方向の格子定数は２．９０２８～２．９０３４Åとなり、短手方向の格子定数は２．９０３８～２．９０５６Åとなり、すべて短手方向の格子定数の方が大きかった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材について長手方向の磁歪特性を測定した。長手方向が研削痕方向と平行になるよう加工したとき、この磁歪部材の磁歪定数は２８２～３１１ｐｐｍであり、平行磁歪量は２７１～３０１ｐｐｍとなった。製造条件及び評価結果を表７に示す。磁歪定数／平行磁歪量（単位％）を示す比率は、表７に示すように、９５％～９７％であった。短手方向の格子定数－長手方向の格子定数の値を示す差は、表７に示すように、０．００１０～０．００２２Åであり、ｐｐｍ換算では３４４～７５８ｐｐｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
［比較例１（比較例１－１から１－５）］
　実施例１で作製した磁歪材料のうち、溝加工前が実施例１と同様な磁歪部材を用いて、磁歪部材の表裏面に複数の溝形成方向が磁歪部材の短手方向になるように複数の溝（研削痕）を形成した。その他は、実施例１と同様とした。
　表面粗さは、実施例１と同様の方法により、磁歪部材の長手方向と短手方向の２方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。長手方向の表面粗さＲａは、１．８～２．４μｍであり、短手方向の表面粗さＲａは、０．５～０．７μｍであった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材の各方向の格子定数を溝加工前後で評価した。溝加工前では、長手方向の格子定数は、２．９０３０～２．９０４８Å、短手方向の格子定数は、２．９０２２～２．９０３１Å、表面方向（厚み方向）の格子定数は、２．９０３６～２．９０４２Åとなった。格子定数の平均値は、２．６０３５～２．９０３５Åとなった。
　また、溝加工後の長手方向の格子定数は２．９０４２～２．９０５７Åとなり、短手方向の格子定数は２．９０２４～２．９０３０Åとなり、すべて長手方向の格子定数の方が大きかった。
　次に、実施例１と同様の方法により、切り出した磁歪部材について長手方向の磁歪特性を溝加工前後で測定した。磁歪部材の溝加工前の磁歪定数は２８４～２９７ｐｐｍであり、平行磁歪量は２０～２８４ｐｐｍとなり、溝加工後の磁歪部材の磁歪定数は２８３～２９５ｐｐｍであったが、平行磁歪量は１５～３１ｐｐｍと低位となった。製造条件及び評価結果を表８、９に示す。溝加工後の磁歪定数／平行磁歪量（単位％）を示す比率は、表９に示すように、５％～１１％であった。短手方向の格子定数－長手方向の格子定数の値を示す差は、表８に示すように、－０．００３２～－０．００１２Åであり、ｐｐｍ換算では－１１０１～－４１３ｐｐｍであった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
［まとめ］
　実施例１（実施例１－１～１－５）および比較例１（比較例１－１～１－５）の結果より、結晶内の残留歪により、３方向の{１００}面の格子定数は非対称となり、格子定数の大きい＜１００＞方向に磁化方向が配置すると考えられ、結晶内の残留歪のばらつきにより磁歪部材の格子定数がばらついたと推測される。これらに対し、複数の溝を磁歪部材の長手方向に形成することで、磁歪部材の短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数とするように揃えることが出来た。
　実施例１～５の結果より、溝の形成によって、磁歪定数及び平行磁歪量の改質が確認される。実施例１～５の結果より、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有することが確認される。また、実施例の結果より、本発明の態様の磁歪部材の製造方法は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材を容易に製造することができることが確認される。
　なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態等で説明した態様に限定されない。上述の実施形態等で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態等で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、日本国特許出願である特願２０２１－０１９１３２、並びに上述の実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
１　　　：磁歪部材
２　　　：溝
３　　　：表面
４　　　：裏面
Ｄ１　　：長手方向
Ｄ２　　：短手方向

 

Claims (6)

  1. 　磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶からなり、
    　長手方向及び短手方向を有する板状体であり、
    　前記短手方向の＜１００＞方位の格子定数が、前記長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい、磁歪部材。
  2. 　前記短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも３００ｐｐｍ以上大きい、請求項１に記載の磁歪部材。
  3. 　前記鉄系合金は、Ｆｅ－Ｇａ合金であり、
    　長手方向の格子定数が２．９０３４Å以下であり、長手方向以外の＜１００＞方位の格子定数の一方が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも０．０００８Å以上大きく、
    磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、
    　前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上である、請求項１又は請求項２に記載の磁歪部材。
  4. 　前記板状体の厚みは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁歪部材。
  5. 　磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有し、
    　前記短手方向の＜１００＞方位の格子定数が長手方向の＜１００＞方位の格子定数よりも大きい格子定数を有する板状体を取得すること、を備える、磁歪部材の製造方法。
  6. 　磁歪特性を有する鉄系合金の単結晶からなり、
    　長手方向及び短手方向を有する板状体であり、
    　前記板状体の表面及び裏面の少なくとも１面が、前記長手方向が加工方向である一方向加工面を備える磁歪部材。

     
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