永磁体、以及利用该永磁体的电动机和发电机的制作方法_2

文档序号:8399364阅读:来源:国知局
形成的相分离结构。 [001引构成实施方式的永磁体的结构包括具有化2化17型晶相(2-17相)的胞相,W及具 有化化5型晶相(1-5相)等的胞壁相。胞壁相W包围2-17相构成的胞相的方式存在。W 分割胞相(2-17相)的方式形成的胞壁相(1-5相)的磁壁能量比胞相(2-17相)的磁壁 能量要大,该磁壁能量差成为磁壁移动的障碍。目P,可W认为,通过使胞壁相(1-5相)作为 磁壁的钉扎点发挥作用,体现出磁壁钉扎型的矫顽力。作为胞壁相的构成相,虽然列举了作 为代表的1-5相,但并不限定于此。如下文所述,胞壁相与胞相相比具有富含化的成分即 可。
[0019] 从该样的观点出发,可W认为,提高Sm-Co类磁体的矫顽力的有效方法是,增大胞 相和胞壁相之间的磁壁能量差。用于增大磁壁能量差的有效方法是,使胞相和胞壁相之间 产生化浓度差。W往的Sm-Co类磁体中,胞壁相内的化浓度也能提高到20原子%左右。 然而,在像成分式(1)中化的含有量P为0. 3W上该样、具有高化浓度成分的Sm-Co类磁 体中,无法肯定地得到充足的矫顽力。进一步地,具有高化浓度成分的Sm-Co类磁体中,磁 滞回线的矩形性(矩形比)也有恶化的倾向。
[0020] 因此,实施方式的永磁体中,胞壁相的平均磁化在0. 2T(特斯拉)W下。像该样的 胞壁相的平均磁化能通过例如在胞壁相内形成磁性较弱的区域来实现。利用平均磁化在 0. 2TW下的胞壁相,能提高胞壁相作为磁壁钉扎点的作用。由此,可提高具有化的含有量 P为0. 3W上的成分的Sm-Co类磁体的矫顽力。进一步地,Sm-Co类磁体的矩形比也能提 高。目P,若在胞壁相内存在磁性较弱的区域,则邻接的胞相之间的交换禪合断裂。由此,由 于胞相(2-17相)的单磁区构造被维持,则Sm-Co类磁体的矩形比提高。像该样的磁畴构 造有助于矫顽力的提高。
[0021] 为了提高胞壁相作为磁壁钉扎点的作用,并且在胞壁相提供使邻接的胞相之间的 交换禪合断裂的功能,胞壁相的平均磁化需要达到0. 2TW下。若胞壁相的平均磁化超过 0. 2T,则只能得到与w往的Sm-Co类磁体中胞壁相同等的作用,无法提高具有高化浓度成 分的Sm-Co类磁体的矫顽力和矩形比。优选地,胞壁相的平均磁化为0. 15TW下,进一步优 选地为0. 12TW下。胞壁相的平均磁化按W下的方式测定。
[0022] 对数nm量级的微区的磁性进行评价的技术,近年开始显著发展。作为微区的磁性 评价技术,列举有例如自旋极化扫描型电子显微镜(Spin-PolarizedScanningElec化on Microscopy;自旋沈M)、自旋极化扫描隧道显微镜(Spin-PolarizedScanningTanneling Microscopy;自旋STM)、软X射线磁性圆二色分光(SoftX-rayMa即eticCir州lar Die虹oism;XMCD)等。通过使用像该样的磁性评价技术,能测定例如宽度为数nm~lOnm左 右的胞壁相的磁化。
[002引 自旋SEM是在对磁性材料照射电子射线时将放出的二次电子的自旋分解为X、Y、Z 方向的=个分量并进行检测的扫描型电子显微镜。自旋沈M在试料的深度方向上也能检测 到分解状态下的自旋信息,在深度方向上也具有Inm左右的高分辨率。自旋STM是将涂覆 了磁性薄膜的探针在试料表面上扫描,并且控制和检测在探针-试料之间流动的、与自旋 相关的隧道电流的装置。隧道电流在探针最前端部的一个原子和表面之间流动,由于对于 探针-试料之间的距离非常敏感,因此能W原子水平的分辨率(~0.Inm)观察试料表面。 另外,利用检测深度为数nm的软X射线共振吸收的磁性圆二色,解析微区磁性的研究也日 益盛行。
[0024] 通过利用上述的磁性评价技术,能对胞壁相中的1皿左右的微区的磁矩进行评 价。对一个胞壁相在不同的5~10处位置上实施胞壁相的磁化测定。通过对在5~10处 位置的测定结果进行平均,求得胞壁相的磁化的平均值。针对同一试料内的任意的20点实 施该样的胞壁相的磁化测定,从W上各点的测定值中去掉最大值和最小值求出测定值的平 均值,将该平均值作为胞壁相的平均磁化。胞壁相的磁化测定针对烧结体的内部进行。具 体如下文所述。
[0025] 在具有最大面积的面中最长的边的中央部上,在垂直地切断该边(曲线的情况下 则是与中央部的切线垂直)而形成的剖面和内部进行测定。测定点为;假设将所述剖面中 各边的1/2的位置作为起点,与该边垂直地朝向内侧引出基准线1直至端部,从各角部的中 央为起点,在该角部的内角角度的1/2位置处朝向内侧引出基准线2直至端部,将从基准线 1、 2的起点开始基准线的长度的1%的位置定义为表面部,40%的位置定义为内部。在角部 因倒角等具有曲率的情况下,将相邻边延长线的交点作为边的端部(角部的中央)。该情况 中,测定点不是从交点开始的位置,而是从与基准线相接的部分开始的位置。根据如上述那 样设置测定点,在例如剖面为四边形的情况下,有各四根基准线1W及基准线2合计八根基 准线,在表面部W及内部各有八个测定点。对如此规定的烧结体内部的观察面进行研磨平 滑后进行观察。
[0026] 具有平均磁化为0.2TW下的胞壁相的结构,能通过如上述那样在胞壁相内形成 磁性较弱区域而得到。例如,已知构成胞壁相的1-5相在已有技术中具有单一状态下的磁 性。像该样的1-5相构成的胞壁相的磁化,随着化浓度升高而下降,化浓度增加到50原 子%时几乎消失。如下文所详述,例如在溶体化处理后进行急速冷却,并且W低温长时间实 施时效处理中的等温处理,进一步再推迟等温处理后的冷却速度,则能在胞壁相内形成化 浓度40原子% ^上的区域。由此,可实现平均磁化为0. 2TW下的胞壁相。
[0027]通过在胞相和胞壁相之间充分进行化的相互扩散,化浓度为40原子%W上的区 域例如形成在胞壁相的化的中央附近。胞壁相内的化浓度分布,例如能采用=维原子探针 (3DimensionalAtomProbe;3DAP)进行测定。利用3DAP测定胞壁相内的元素浓度,按照如 下所示的步骤实施。通过切割将试料薄片化,然后用化cusedIonBeam(FIB;聚焦离子束) 制作拾取原子探针(A巧用针状试料。W2-17相的原子面(0003)的面间隔(约0. 4nm)为 基准,制作原子图。
[002引针对像该样制作而成的原子探针数据,仅对化做出分布图,确定化高浓度化的 点。该富含化的部位与胞壁相吻合。对与胞壁相相垂直方向上的化的浓度分布进行解析。 浓度分布的解析范围,优选地为10X10XlOnm或5X5XlOnm。各元素的浓度分布的一例如 图1所示。图1是下文所述的实施例1的烧结磁体的浓度分布。根据该样的浓度分布来确 定胞壁相内的化浓度。根据化分布求出化浓度最高的值。基于Cu的最大浓度,判断在 胞壁相内是否存在化浓度为40原子% ^上的区域。优选地,与上述磁化测定相同地,对烧 结体的内部进行3DAP的测定。
[0029] 该实施方式的永磁体,例如下文所述那样被制作。首先,制作含有规定量元素的合 金粉末。合金粉末是,通过将由电弧溶解法或高频溶解法溶解的烙融金属进行铸造得到的 合金铸块粉碎,或将W带状铸造法制作的薄片状合金薄带进行粉碎而调制成的。作为合金 粉末的其它调制方法,列举有机械合金化法、机械研磨法、气体喷散法、W及还原扩散法等。 优选地,合金粉末的平均粒径在2~5ym范围内,另外优选地、粒径为2~10ym范围的粒 子的体积比例在80%W上。对于像该样的合金粉末或粉碎前的合金,也可根据需要实施热 处理进行均质化。粉碎采用喷射磨或球磨等进行实施。粉碎中为了防止合金粉末的氧化, 优选地在惰性气体气氛中或有机溶剂中进行。
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