磁致伸缩材料以及使用其的磁致伸缩式设备的制作方法

文档序号:18905704发布日期:2019-10-18 22:38阅读:189来源:国知局
磁致伸缩材料以及使用其的磁致伸缩式设备的制作方法
本发明涉及包含fegaba合金的磁致伸缩材料以及使用其的磁致伸缩式设备。
背景技术
:近年来,期待具有自主地进行通信的功能的物品彼此进行信息交换并自动地相互进行控制的世界、即物联网(iot:internetofthings)的世界到来。若iot浸透到社会中,则具有通信功能的iot设备大量发行。为了使传感器那样的iot设备进行动作,需要电源。但是,若设备的数量变得膨大,则在布线、维护的时间以及成本方面难以确保电源。因此,在iot的实现中,需要适合于iot设备的电力提供技术。基于这种背景,认为将存在于我们身边的任何位置的微小能量转换为电力并进行活用的技术即“能量收获”很重要。由于作为能量源之一的振动每当汽车、铁道、机械或者人等活动时一定产生,因此产生位置较多,是不被气象、天气左右的能量源。因此,认为通过振动发电来提供与这些移动体的活动连动的应用的电源供给的系统的构建能够成为iot的实现的开端。振动发电的发电方式被分类为磁致伸缩式、压电式、静电感应式以及电磁感应式这4种。磁致伸缩式是将通过施加应力而随着磁致伸缩材料内部的磁场的变化向外部泄漏的磁通通过卷绕线圈来转换为电气的方式。由于内部电阻小于其他方式,因此发电量较大。此外,由于使用金属合金来作为磁致伸缩材料,因此具有耐久性优良这一特征。因此,磁致伸缩式能够被期待为作为振动发电设备的课题之一的能够提高耐久性的方式。另一方面,作为振动发电设备的磁致伸缩材料,开发了fega(ガルフェ丿一ル)系合金的材料。fega系合金在其材料中不包含稀土类元素并且磁致伸缩量也较大,因此能够被期待为传感器或者致动器等的用途。例如,专利文献1中,公开了被用于车辆用的磁致伸缩式转矩传感器的fegaal系合金的磁致伸缩材料。具体而言,专利文献1中,记载了使用包含1~2at%的b、4~7at%的al、12~14at%的ga,且剩余部分为fe的合金而成的磁致伸缩式转矩传感器。关于fegaal系合金,通过适当地控制添加元素与其添加量、组织、热处理等,能够提高包含合金的磁致伸缩材料的机械性强度。在先技术文献专利文献专利文献1:jp特开2008-69434号公报但是,在现状的磁致伸缩式振动发电设备中,发电密度(每体积的发电量)较小,不能实现能够成为iot的实现的小型化。实用化中,需要通过与发电密度处于正比关系的磁致伸缩材料的磁致伸缩量提高,来提高设备的发电密度。例如,在轮胎气压监视系统、工厂内传感器网络中应用磁致伸缩式振动发电设备的情况下,消耗电力密度需要约为0.3mw/cm3,作为磁致伸缩量,需要为400ppm以上。专利文献1所述的磁致伸缩材料的机械性强度优良,但磁致伸缩量约小为50ppm,作为振动发电设备不能实现小型化。技术实现要素:本发明的目的在于,提供一种表现出较大磁致伸缩量并且机械性强度优良的磁致伸缩材料。根据本发明的一个主旨,提供一种包含由下述式(1)表示的fegaba合金的磁致伸缩材料。fe(100-x-y)gaxbay···(1)(式(1)中,x以及y分别是ga含有率(at%)以及ba含有率(at%),满足y≤0.012x-0.168、y≤-0.05x+1.01并且y≥-0.04/7x+0.87/7)。在本发明的一个方式中,上述式(1)中,x以及y能够满足18.5≤x≤19并且0.02≤y≤0.04。在本发明的一个方式中,上述fegaba合金的<100>方位相对于上述磁致伸缩材料的最大形变方向的方位差能够处于0°以上且10°以下的范围。根据本发明的另一个主旨,提供一种包含上述磁致伸缩材料的磁致伸缩式设备,所述磁致伸缩式设备构成为上述磁致伸缩材料的最大形变方向相对于上述磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向,形成0°以上且10°以下的倾斜角度。根据本发明,能够提供一种表现出较大的磁致伸缩量并且机械性强度优良的磁致伸缩材料。附图说明图1是从上方观察实施方式中的构成为磁致伸缩材料的最大形变方向相对于磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向形成0°的倾斜角度的一个例子的概略图。图2是从上方观察实施方式中的构成为磁致伸缩材料的最大形变方向相对于磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向形成θ的倾斜角度的一个例子的概略图。图3是表示本发明的实施例2中的磁致伸缩量为400ppm以上的ga含有率与ba含有率的关系的图。图4是表示本发明的实施例2中的磁致伸缩量为480ppm以上的ga含有率与ba含有率的关系的图。-符号说明-1、3磁致伸缩式设备2、4磁致伸缩材料具体实施方式以下,对本发明的实施方式中的磁致伸缩材料及其制造方法以及磁致伸缩式设备进行说明,本发明并不限定于该实施方式。<磁致伸缩材料以及磁致伸缩式设备>本实施方式中的磁致伸缩材料包含由下述式(1)表示的fegaba合金。fe(100-x-y)gaxbay···(1)(式(1)中,x以及y分别是ga含有率(at%)以及ba含有率(at%),满足y≤0.012x-0.168、y≤-0.05x+1.01并且y≥-0.04/7x+0.87/7)。在本公开中,所谓“磁致伸缩材料”,是指通过施加磁场从而能够产生尺寸变化的材料。本实施方式的磁致伸缩材料只要包含上述fegaba合金,能够具有任意适当的形态或者形状。磁致伸缩材料能够具有任意适当的形状,能够具有块状(或者bulk状)、例如圆柱形状、正方体形状、长方体形状或者其他的立体形状,或者能够是片状,例如是具有圆形、椭圆形、矩形或者其他的平面形状(或者表面)的片(或者薄膜状、薄带状等)。在本公开中,所谓元素的“含有率”,是指各元素的原子数相对于fegaba合金整体的原子数的比例,使用at%(原子百分数)的单位来表示。更详细地,通过利用电子射线微分析仪epma)来分析fegaba合金,能够测定各元素的含有率。本实施方式的磁致伸缩材料中的fegaba合金的组成只要由列举的元素实质构成,也可以包含不可避免地混入的微量元素(例如,氧小于0.005at%)。本实施方式中的磁致伸缩材料能够向fega合金组成添加ba,通过增加合金的结晶磁各向异性能量,来实现高磁致伸缩量。通过fegaba合金中的ba含有率处于由上述式表示的范围(y≤0.012x-0.168,y≤-0.05x+1.01并且y≥-0.04/7x+0.87/7,参照后述的图3),能够增加合金的结晶磁各向异性能量,相比于专利文献1所述的现有的fegaal系合金,能够实现磁致伸缩量的提高,并且也能够维持机械性强度。所谓磁致伸缩量,是指基于磁致伸缩材料中的磁致伸缩效果的尺寸变化的比例。更详细地,在本公开中,磁致伸缩量(ppm)通过从相对于应变仪的仪表轴平行地施加磁场时的样品的形变减去相对于应变仪的仪表轴垂直地施加磁场时测定的形变得到的值来表示。进一步地,本实施方式中的磁致伸缩材料在上述式(1)中,通过x以及y满足18.5≤x≤19并且0.02≤y≤0.04(参照后述的图4),能够更加有效地实现高磁致伸缩量。在本实施方式中,fegaba合金能够具有任意的晶体构造,例如可以具有单晶或者多晶的晶体构造。在本实施方式中,例如,fegaba合金的<100>方位相对于磁致伸缩材料的最大形变方向的方位差能够设为0°以上且10°以下的范围。该方位差优选为0°以上且8°以下,更优选为0°以上且6°以下,进一步优选为0°以上且4°以下。通过将磁致伸缩材料设为这种结晶状态,能够良好并且容易地、更加高效地得到磁致伸缩特性,在用于后述的磁致伸缩式设备时,能够更加适当地利用。认为这是由于,本发明不拘束于任何理论,但在fegaba合金中,<100>方位是容易使其磁化的方位,将fegaba合金的<100>方位相对于磁致伸缩材料的最大形变方向的方位差设为10°以下的范围从而使其尽量小,由此能够更加高效地得到磁致伸缩特性(相比于上述方位差超过10°的情况,例如,通过相同磁场施加能够得到更大的磁致伸缩量,或者通过更小的磁场施加能够得到同等的磁致伸缩量)。另外,在本公开中,作为“磁致伸缩材料的最大形变方向”,是指在针对可以是任意形状的磁致伸缩材料施加磁场的情况下,磁致伸缩材料的形变(尺寸变化比例)为最大的方向(在磁致伸缩材料的晶体构造不明的情况下,“磁致伸缩材料的最大形变方向”例如能够一边适当地调整磁场的施加方向一边测定磁致伸缩材料的任意方向上的形变从而试错地决定)。此外,在本公开中,fegaba合金的<100>方位相对于磁致伸缩材料的最大形变方向的方位差能够通过公知的方法来决定,例如能够通过ebsd(electronbackscatterdiffraction,电子背向散射衍射)法来决定。更详细地,该方位差能够通过对本实施方式的磁致伸缩材料的fegaba合金的表面应用基于ebsd法的晶体方位图,并测定<100>方位相对于磁致伸缩材料的最大形变方向(这被理解为样品方向或者样品坐标系中的指定方向)的分布状况来决定(该表面可以是磁致伸缩材料本来具有的表面,也可以是晶体方位图的应用时使其露出的表面,能够根据磁致伸缩材料的最大形变方向来选择)。具体而言,例如,所谓“fegaba合金的<100>方位相对于磁致伸缩材料的最大形变方向的方位差处于0°以上且10°以下的范围”,是指该测定时,求取<100>方位相对于磁致伸缩材料的最大形变方向以0°以上且10°以下进行取向的测定点的情况下,该测定点在可测定区域中的测定点中所占的比例为100%,即,在可测定区域中的全部测定点中,<100>方位相对于磁致伸缩材料的最大形变方向以0°以上且10°以下进行取向。关于与方位差有关的其他数值范围,也能够同样地理解。此外,在本实施方式中,也提供包含上述磁致伸缩材料的磁致伸缩式设备。在本公开中,所谓“磁致伸缩式设备”,包含上述磁致伸缩材料,更详细地,是指将该磁致伸缩材料包含为构成要素(例如磁致伸缩元件),利用其能够取出能量(例如发电能量)的构造的设备。具体而言,例如举例磁致伸缩式振动发电设备、磁致伸缩式传感器或者磁致伸缩式致动器等的各种磁致伸缩式机器。这些设备中,上述磁致伸缩材料以应用于各个机器的构造以及/或者形状等,作为其一部分而被包含。本实施方式的磁致伸缩式设备能够构成为相对于磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向,磁致伸缩材料的最大形变方向形成0°以上且10°以下的倾斜角度。倾斜角度更加优选为0°以上且8°以下,进一步优选为0°以上且6°以下,更加进一步优选为0°以上且4°以下。通过将磁致伸缩式设备以这样的倾斜角度构成,能够更加高效地得到磁致伸缩特性。这是由于,通过将磁致伸缩材料的最大形变方向与磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向所成的倾斜角度设为10°以下的范围从而使其尽量小,能够更加高效地利用磁致伸缩材料的磁致伸缩特性(相比于上述倾斜角度超过10°的情况,例如能够以相同的磁场施加,将更大的磁致伸缩量利用于设备,或者能够以更小的磁场施加将同等的磁致伸缩量利用于设备)。另外,在本公开中,磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向是,例如为了从磁致伸缩式设备取出能量,在磁致伸缩式设备中预定或者希望磁致伸缩材料尺寸变化的方向,即根据磁场向磁致伸缩式设备中的磁致伸缩材料的施加方向以及磁致伸缩式设备的形状、构造以及/或者用途等而能够规定的方向。在本公开中,磁致伸缩材料的最大形变方向相对于磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向的倾斜角度是在磁致伸缩材料被设置于磁致伸缩式设备的状态下被决定的。参照附图来对磁致伸缩式设备的具体例进行说明。图1是从上方观察实施方式中的构成为磁致伸缩材料的最大形变方向相对于磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向形成0°的倾斜角度的一个例子的概略图。如图1所示,磁致伸缩式设备1的通过所述手法而决定的磁致伸缩材料2的最大形变方向β1相对于其尺寸变化的预定方向α1平行,即是0°的倾斜角度。图2是从上方观察实施方式中的构成为磁致伸缩材料的最大形变方向相对于磁致伸缩式设备的尺寸变化的预定方向形成θ的倾斜角度的一个例子的概略图。如图2所示,磁致伸缩式设备2的通过所述手法而决定的磁致伸缩材料4的最大形变方向β2相对于其尺寸变化的预定方向α2形成θ的倾斜角度。在该情况下,θ如所述那样,能够形成0°以上且10°以下的倾斜角度。通过以这样的倾斜角度构成,能够更加高效地得到基于磁致伸缩材料的磁致伸缩特性。<磁致伸缩材料的制造方法>本实施方式所涉及的磁致伸缩材料的制造方法只要是能够得到该fegaba合金的磁致伸缩材料的方法,就能够使用任意适当的合金制造方法,并不被特别限定。例如,举例切克劳斯基(czochralski)法(cz法)、布里奇曼(bridgman)法或者快速冷却凝固法等。若通过cz法来制造,则在大型的晶体中,能够更精度地制造化学组成以及晶体方位。【实施例】以下,通过实施例以及比较例来进一步详细地说明本发明,但本发明并不限定于这些实施例。(实施例1)在实施例1中,制作向fega合金添加ba的fegaba合金的样品,进行机械性强度以及磁致伸缩量的测定,确认ba的添加的有效性。<fegaba合金的测定用样品的制作>准备后面表1所示的、由ga含有率(at%)以及ba含有率(at%)和剩余部分的fe含有率(at%)构成的多个fegaba合金的样品(实施例1-1~实施例1-3以及比较例1-1~比较例1-3)。为了制作各合金样品,首先,使用电子天秤来分别称量fe(纯度99.999%)、ga(纯度99.999%)以及ba(纯度99.99%)。各合金样品中的各元素的含有率通过epma分析来测定以及调整。各合金样品使用高频感应加热型cz炉来培育。在内径的石墨坩埚的内侧,配置外径的致密质氧化铝制坩埚,投入针对称量的各个合金样品的fe、ga以及ba的原料400g。将投入了原料的坩埚投入到培育炉,将炉内设为真空后,导入氩气。然后,在炉内为大气压的时刻,开始装置的加热,加热12小时直到成为熔液。将在<100>方位切割的fega单晶用作为籽晶,使籽晶下降到接近熔液。使籽晶以5ppm旋转并且缓缓下降,使籽晶的前端接触熔液。使温度缓慢下降,然后以上升速度1.0mm/hr的速度使籽晶上升来进行晶体生长。其结果,能够得到直径10mm、直筒部的长度80mm的单晶合金。通过电火花线加工,将得到的单晶合金切割为以下所述的测定用的各样品形状。<机械性强度(拉伸强度(mpa)以及伸长率(%))的测定>机械性强度的测定使用拉伸试验机来在室温环境下(25℃)进行。用于测定的样品设为哑铃形状的试验片,将固定部设为直径6mm×长度20mm,将缩颈部设为直径3mm×长度20mm。将试验机的夹具间距离设定为20mm,将试验片固定后,在轴向施加负载直到破断。伸长率(%)设为破断时的夹具间距离的增加部分相对于试验前的夹具间距离20mm的比例。例如,在试验片破断时的夹具间距离为40mm的情况下,伸长率为(40-20)/20×100=100(%)。<磁致伸缩量(ppm)的测定>磁致伸缩量测定通过一般使用的应变仪法在室温环境下(25℃)进行。对磁场产生装置使用振动材料型磁力计。磁场的强度设为5000oe。用于测定的样品使用将所述单晶合金(直径10mm×直筒部的长度80mm)切割为直径10mm×厚度1mm的形状的部件。此时,切割为作为晶体的易磁化轴的<100>方位是样品的厚度方向。即,直径10mm的样品的上表面以及底面方向、以及1mm的厚度方向相对于fegaba合金的<100>方位为0°。应变仪贴付于直径10mm的样品的上表面。此时,将应变仪贴付为相对于fegaba合金的<100>方位平行。即,样品的磁致伸缩量的特性被测定为相对于磁致伸缩能量的取出方向也与最大形变方向平行(成0°的倾斜角度)。通过数据记录器来记录相对于应变仪的应变轴平行地施加磁场时的样品的形变(λ//)和相对于应变仪的应变轴垂直地施加磁场时的样品的形变(λ⊥)。根据被记录的数值,将磁致伸缩量λ(ppm)计算为λ(ppm)=λ//-λ⊥,并进行评价。以下的表1中,与实施例1-1~实施例1-3以及比较例1-1~比较例1-3的fegaba合金的各样品的合金组成一并地,表示机械性强度(拉伸强度以及伸长率)以及磁致伸缩量的测定的结果。【表1】如表1所示,向fega合金添加了ba的实施例1-1~实施例1-3维持拉伸强度400mpa以上并且伸长率1%以上这一优良的机械性特性,并且磁致伸缩量为400ppm以上。其结果,能够比未添加ba的比较例1-1~比较例1-3更加改善。认为这是由于通过ba的添加来增加合金的结晶磁各向异性能量从而磁致伸缩量提高。因此可知,为了维持机械性特性并且提高磁致伸缩量,ba的添加有效。(实施例2)在实施例2中,制作在fegaba合金中使ba含有率(at%)变化的各种样品,测定磁致伸缩量,并使ba的添加有效的ba含有率(at%)的范围明确化。<fegaba合金的测定用样品的制作>作为测定用样品,准备由后面的表2所示的ga含有率(at%)以及ba含有率(at%)和剩余部分的fe含有率(at%)构成的多个fegaba合金的样品(实施例2-1~实施例2-13以及比较例2-1~比较例2-7)。fegaba单晶合金的测定用样品的制作方法以及测定用样品的切割方法(电火花线加工)与所述实施例1相同。<磁致伸缩量(ppm)的测定以及判定>各样品的磁致伸缩量(ppm)的测定用样品的形状以及测定方法与所述实施例1的方法相同。在将磁致伸缩材料用于振动发电设备的情况下,若磁致伸缩量小于400ppm,则发电密度小于0.3mw/cm3。因此,磁致伸缩量(ppm)的有效性将400ppm以上判断为○,将小于400ppm判断为×。进一步地,在将磁致伸缩材料用于转矩传感器的情况下,若磁致伸缩量为480ppm以上则可得到1v/nm以上的输出灵敏度,能够用于电动助力自行车等。因此,将磁致伸缩量为480ppm以上的样品判定为◎。以下的表2中,与实施例2-1~实施例2-13以及比较例2-1~比较例2-7的fegaba合金的各样品的合金组成一并地,表示磁致伸缩量的测定以及判定的结果。【表2】如表2所示,实施例2-1~实施例2-13的磁致伸缩量为400ppm以上,判定全部为◎或者○。认为这是由于通过向fega合金添加ba,能够增加合金的结晶磁各向异性能量。进一步地可知,虽然也依赖于ga的含有率,但在实施例(特别是参照实施例2-12以及实施例2-13)以及比较例(特别是参照比较例2-4~比较例2-7)这两方,具有若将ba添加0.03at%以上则磁致伸缩量缓慢降低的趋势。认为这是由于若向fe添加0.03at%以上的ba则达到ba的固溶极限,ba系化合物析出。在比较例2-1中,在ga含有率为19.5at%、ba含有率为0.01at%的情况下,磁致伸缩量小于400ppm,判定为×。认为这是由于相对于fe含有率的80.49at%,ba含有率为0.01at%,ba含有率相对于fe含有率的较小为0.012%,因此作为ba含有的效果的结晶磁各向异性能量的增加变小,因此磁致伸缩量降低。在实施例2-1中,在ba含有率相对于fe含有率为0.013%的情况下,磁致伸缩量为400ppm以上。因此,用于增大磁致伸缩量的ba含有率相对于fe含有率的下限值能够为0.013%。在比较例2-2中,在ga含有率为16.5at%、ba含有率为0.02at%的情况下,磁致伸缩量小于400ppm,判定为×。认为这是由于若ba与ga的合计含有率较少为16.52at%,则ga以及ba的固溶效果变小,磁致伸缩量降低。在实施例2-5中,在ba和ga的合计含有率为16.53at%的情况下,磁致伸缩量为400ppm以上。因此,用于增大磁致伸缩量的ba与ga的合计含有率的下限值能够为16.53at%。在比较例2-3中,在ga含有率为20at%、ba含有率为0.02at%的情况下,磁致伸缩量小于400ppm,判定为×。认为这是由于ga与ba的合计含有率较大为20.02at%,作为fega合金的结晶构造的体心立方构造崩塌,面心立方构造的规则晶格的fe3ga等的化合物析出,因此磁致伸缩量降低。在实施例2-1中,在ga与ba的合计含有率为20.01at%的情况下,磁致伸缩量为400ppm以上。因此,用于增大磁致伸缩量的ga与ba的合计含有率的上限值能够为20.01at%。在比较例2-4中ga含有率为16.5at%、ba含有率为0.04at%的情况下,在比较例2-5中ga含有率为17.5at%、ba含有率为0.05at%的情况下,以及在比较例2-7中ga含有率为18.5at%、ba含有率为0.06at%的情况下,磁致伸缩量小于400ppm,判定为×。认为这些是由于,ga与ba的合计含有率是接近于所述下限值的16.53at%的值,并且ba的含有高于固溶极限,因此ga以及ba的固溶效果变小,feba系的析出物相对于母相的fe变多,因此磁致伸缩量降低。在比较例2-6中ga含有率为19.5at%、ba含有率为0.05at%的情况下,磁致伸缩量小于400ppm,判定为×。认为这是由于ga与ba的合计含有率为19.95at%,是接近于所述上限值的20.01at%的值,并且ba的含有高于固溶极限,因此作为fega合金的结晶构造的体心立方构造崩塌,面心立方构造的规则晶格的fe3ga等的化合物析出,feba系的析出物相对于母相的fe变多,因此磁致伸缩量降低。图3是表示本发明的实施例2中的磁致伸缩量为400ppm以上的ga含有率与ba含有率的关系的图。纵轴是ba含有率(at%),横轴是ga含有率(at%)。黑圈部表示实施例2-1~实施例2-13中的磁致伸缩量为400ppm以上的位置。白圈部表示比较例2-1~比较例2-7中的磁致伸缩量小于400ppm的位置。如图3中所示,在ba含有率与ga含有率的关系中,存在磁致伸缩量为400ppm以上的边界。若求取沿着该边界的近似线,可知分别为y=0.012x-0.168,y=-0.05x+1.01,y=-0.04/7x+0.87/7。换句话说,若ba含有率与ga含有率存在于图3中包含由斜线部表示的这些近似线所包围的线上的区域内部,则磁致伸缩量为400ppm以上。即,若是由式(1):fe(100-x-y)gaxbay···(1)(式(1)中,x以及y分别是ga含有率(at%)以及ba含有率(at%),满足y≤0.012x-0.168,y≤-0.05x+1.01并且y≥-0.04/7x+0.87/7)表示的fegaba合金,则磁致伸缩量为400ppm以上。进一步地,图4是表示本发明的实施例2中的磁致伸缩量为480ppm以上的ga含有率与ba含有率的关系的图。具体而言,图4是通过双重圈部来表示磁致伸缩量为400ppm以上的黑圈部之中、特别是磁致伸缩量为480ppm以上的位置的图。如图4所示,在ba含有率与ga含有率的关系中,存在磁致伸缩量为480ppm以上的边界。若求取沿着该边界的近似线可知,分别为x=18.5,x=19,y=0.02,y=0.04。换句话说,若ba含有率与ga含有率存在于图4中包含由斜线部内的这些近似线包围的虚线上的区域内部,则磁致伸缩量为480ppm以上。即,若是由式(1):fe(100-x-y)gaxbay···(1)(式(1)中,x以及y满足18.5≤x≤19并且0.02≤y≤0.04)表示的fegaba合金,则磁致伸缩量为480ppm以上。(实施例3)在实施例3中,在切割fegaba单晶合金的测定用的样品时,制作使相对于<100>方位的倾斜角度变化的各种样品,测定磁致伸缩量,调整相对于合金的<100>方位的倾斜角度对磁致伸缩量的影响。<fegaba合金的测定用样品的制作>作为测定用样品,如后面的表3所示,准备由ga含有率19at%以及ba含有率0.06at%和剩余部分的fe(80.94at%)构成的fegaba合金的样品(实施例3-1~实施例3-6以及比较例3-1~比较例3-2)。fegaba单晶合金的测定用样品的制作方法以及测定用样品的切割方法(电火花线加工)与所述实施例1相同。<磁致伸缩量(ppm)的测定以及判定>各样品的磁致伸缩量(ppm)的测定用样品的形状是直径10mm×厚度1mm的形状,与实施例1相同。但是,在每个样品中,切割为直径10mm的样品的上表面以及底面(与正交于样品的厚度方向的面平行的面)相对于fegaba合金的单晶的<100>方位如以下的表3所示那样形成不同的倾斜角度。各样品的磁致伸缩量(ppm)的测定方法与所述实施例1的方法相同,即使在赋予倾斜角度而切割的本实施例3所涉及的样品的情况下,应变仪也在直径10mm的样品的上表面被同样地贴付。因此,样品的磁致伸缩量的特性被测定为相对于磁致伸缩能量的取出方向,磁致伸缩材料的最大形变方向形成与以下的表3相同的倾斜角度。磁致伸缩量(ppm)的有效性将400ppm以上判定为○,将小于400ppm判定为×。以下的表3中,与实施例3-1~实施例3-6以及比较例3-1~比较例3-2的fegaba合金的各样品的合金组成以及倾斜角度一并地,表示磁致伸缩量的测定以及判定的结果。【表3】fe[at.%]ga[at.%]ba[at.%]倾斜角度[°]磁致伸缩量[ppm]判定实施例3-180.94190.060429○实施例3-280.94190.062424○实施例3-380.94190.064420○实施例3-480.94190.066417○实施例3-580.94190.068410○实施例3-680.94190.0610404○比较例3-180.94190.0611391×比较例3-280.94190.0612387×如表3所示,在将ga含有率设为19at%且将ba含有率设为0.06at%的情况下,在将倾斜角度设为0°以上且10°以下的实施例3-1~实施例3-6中,磁致伸缩量为400ppm以上,相比于具有相同的合金组成的比较例3-1~比较例3-2,可得到良好的结果。认为这是由于fegaba合金的易磁化轴是<100>方位。因此,可知为了更加高效地得到磁致伸缩特性,实用上构成为例如希望用于取出磁致伸缩式设备的能量的尺寸变化的方向与磁致伸缩材料的最大形变方向形成0°以上且10°以下的倾斜角度更加有益。产业上的可利用性本发明的磁致伸缩材料表现出较大的磁致伸缩量,并且机械性强度优良,因此能够应用于成为实现iot的开端的磁致伸缩式振动发电设备、磁致伸缩式传感器或者磁致伸缩式致动器等。当前第1页12
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