¥ ミ

l() 

N 0.9  q 

o onnealed  686 K  lO.8ks 

。

.~・ cω 川ed

‑ ‑ ‑ ‑ ‑ 一 一 ・ _•

0.8 

0.7  。 5  1 0  

15 

T h i c k n e s s  R e d u c t i o n   /  % 

図

6 ‑8 

吸 収 面 積 の 比 の 冷 間 圧 延 お よ び 焼 鈍 に 伴 う 変 化 .

噌lム

﹁ ﹁υ

一方 ， ス ペ ク ト ル の 吸 収 面 積 か ら い く つ か の 情 報 を 得 る こ と が で き る . ひ と つ は 磁 気 異 方 性 に 関 す る 情 報 で あ る . ス ペ ク ト ル の1番 目.

6

番 目 の ピ ー ク 強 度 と

2

番目.

5

番 目 の ピ ー ク 強 度 の 比 は 各

F e

原 子核 が も っ 磁気モ ー メ ン ト と 入 射 7線 の な す 角 度 に よ って変わる.

7線 を 試 料 面 に 垂 直 に 入 射 し た 場 合 ， 磁 気 モ ー メ ン ト と 試 料 面 の な す 角 度 の 平 均 値<θ >は 次 式 で 与 え ら れ る (1 40 ) 

r  3 / 2  

C A2 •

5 1  

A 1. s) 

1 

~

<θ>=π/2‑arc sin ￨ !  

一

‑ ‑ L 1+3/4CA

2 • 5

IA

1 •s

)J

^{( 6.  1)} 

ここでA1. S は 1 番目と 6 番目の吸収ピークの面積 • A 2.5は 2番目 と

5

番 目 の 吸 収 ピ ー ク の 面 積 を 表 す . したがってAゎ

5 1

Aぃ 6= 

0 

ならば磁気モーメントは試料面に垂直であり •

A

2 • s

IA

1 • 6

=4/3

な ら ば 平 行 で あ る こ と を 意 味 す る . ま た ， 完 全 に ラ ン ダ ム な 場 合 は A ² • ⁵ 1A t

・

^{s =} 

2 / 3

と な る . 図

6 ‑8

は こ の 吸 収 面 積 の 比 を 圧 延 率 に 対 し て プ ロ ッ ト し た も の で あ る . 白 丸 は 焼 鈍 し た 場 合 を 示 す . 作 製 し た ま ま の 状 態 で は A^ゎ

5 1

A 1. S二

0 . 9 8

で 磁 気 モ ー メ ン ト の 方 向 は ほ ぼ 試 料 面 内 に あ る . こ れ は 液 体 状 態 か ら の 急 冷 凝 固 の 過 程 で 導 入 さ れ た 局 所 的 内 部 歪 み に よ る も の と 考 え ら れ る (1 4 1 ) 圧 延 率 の 増 加

と と も に 面 積 比 は 減 少 し

10%

以 上 で は ほ と ん ど一定 と な る . こ れ は 冷 問 圧 延 に よ っ て 磁 気 モ ー メ ン ト の一部 が 試 料 面 内 か ら 面 外 方 向 へ 向 き ， 全 体 と し て ラ ン ダ ム な 配 向 に 近 づ い た こ と を 示 し て い る . 圧廷 に よ り 圧 延 方 向 に 残 留 応 力 が 発 生 し ， こ れ が 磁 歪

C F e ‑ B ‑ S i

系ア モルフ ァス合 金では正)を介，し て 磁 気 モ ー メ ン ト を 試 料 面 に 対 し て

垂 直 な 方 向 に 向 か せ る 働 き を し た も の と 考 え ら れ る . 焼 鈍 し た 場 合 も こ の よ う な 磁 気 モ ー メ ン ト の ラ ン ダ ム 配 向 が 起 こ る . これは焼鈍 による内部応力(歪み)の解放によるものである.圧廷によるこのよ

う な 磁 気 モ ー メ ン ト の 配 向 は 他 の ア モ ル フ ァ ス 合 金 に お い て も 観 測 されている (142)(143) と こ ろ で ， 冷 問 圧 延 に よ る こ の よ う な 磁 気 モ ー メ ン ト の 方 向 の 変 化 が 内 部 磁 場 の 分 布 に ほ と ん ど 影 響 を 与 え な いことは注目すべきことである.

つ ぎ に ， メ ス バ ウ ア ー ス ペ ク ト ル の 吸 収 ピ ー ク の 全 面 積 は 近 似 的 に

F e

原 子 の 無 反 跳 分 率 に 比 例 す る . 無 反 跳 分 率

fR

は 次 式 で 表 さ れ る(144) 

f 

R =exp(‑4π2<u2>IA2) 

(  6 .   2) 

ここでえは 7線の波長，

<  u 

² >は 7線 の 方 向 へ の 原 子 の 平 均 自 乗 変位である. したがって，

f 

Rは

F e

原 子 の 結 合 状 態 を 反 映 す る こ と になる.図

6 ‑ 9

は 吸 収 ピ ー ク 面 積 す な わ ち 無 反 跳 分 率 の 冷 問 圧 延 お よ び 焼 鈍 に よ る 変 化 を 示 し た も の で あ る . 吸 収 ピ ー ク 面 積 は 作 製 し た ま ま の 試 料 の 値 を 基 準 と し て そ れ に 対 す る 比 で 表 し た . 焼 鈍 に より

fR

は大きく増加している. こ れ は 焼 鈍 に よ る 構 造 緩 和 で

F e

原 子 の 結 合 が よ り 強 固 に な っ た こ と を 意 味 し て い る . ア モ ル フ ァ ス 構 造 が 焼 鈍 に よ っ て よ り 安 定 な 構 造 へ 緩 和 す る こ と を 裏 づ け て い る .

こ れ に 対 し て 圧 延 し た 場 合

fR

は

5%

圧 廷 で 最 小 値 を 示 し ， そ の 後 圧 延 率 と と も に 増 加 し て

15%

圧 廷 で は ほ ぼ 圧 延 前 の 値 に 戻 っ て い る .

ここで注目されるのは

5%

の庄廷で

fR

が 減 少 す る こ と ， す な わ ち

円4

υ

﹁ ﹁

U

4Ei 

rd 

a . .  

、t芝 Cコ

¥、ω 

斗 15

号

刀0 

→14芝 o annealed  686 K ‑10.8 ks 

• cold  rolled 

.4  Young's  Modulus 

1.2^ト

。

1.1← 

~・---­ ^{‑‑‑‑‑‑‑企}

rd 

~ 1.0ト

《

0.9←  ^(/) 

~13 ~ コ0 

‑‑l12 >‑ 0.8← 

よ

15 

a ' ' '   a ‑

O ノJ

n  o 

上

ω ω

U A

u 

e 

DH   上

5 

T h i c k n e s s  

i 

O 

メ ス バ ウ ア ー ス ペ ク ト ル の 吸 収 ピ ー ク 面 積 と ヤ ン グ 率 の 冷 問 圧 延 お よ び 焼 鈍 に よ る 変 化 .

6  ‑9 

図

吸 収 ピ ー ク 面 積 は 作 製 し た ま ま の 試 料 の 値 を 基 準 と し た .

Fe原 子 の 結 合 の 強 さ が 弱 く な る こ と で あ る . こ の こ と を さ ら に 確 認 す る た め に 単 純 引 張 試 験 を 行 い ヤ ン グ 率 の 変 化 を 調 べ た . 結 果 は ， 図

6 ‑9

に 示 し て い る . ヤ ン グ 率 の 変 化 は 吸 収 ピ ー ク 面 積 ( 無 反 跳 分率)の変化と良く 一致 し て い る . 冷 間 圧 延 に よ る ヤ ン グ 率 の 減 少 はFe'/5Pt s Sis A13ア モ ル フ ァ ス 合 金 な ど で も 観 測 さ れ て い る (¹ "5 ) 

図

6 ‑1  0

は 冷 問 圧 廷 に よ る ア モ ル フ ァ ス 構 造 の 変 化 を

X

線 回 折 により調べた結果である.圧延前(作製したまま)，

5%

圧 延 お よ び

15%

圧 延 試 料 に つ い てX線 回 折 プ ロ フ ィ ル の 第 1ハ ロ ー の 部 分 だ け を 示 し て い る . 各 プ ロ フ ィ ル に つ い て ピ ー ク 高 さ ， 半 価 幅 お よ び 半 価 幅 中 点 法 で 求 め た 回 折 角

2

fJの 値 を 表

6 ‑ 1

に示す. ピーク高さ

は 圧 延 率 と と も に 減 少 し て い る . 半 価 幅 は

5%

圧 延 で は 圧 延 前 の 状 態、とほとんど同じであるが，

15%

圧 延 で は 増 加 し て い る . ま た 回 折 角

2 θ

の値は

5%

圧 延 で わ ず か に 低 角 度 側 へ シ フ ト し て い る . しかし

15%

圧 延 し た 場 合 は ほ と ん ど 圧 延 前 の 値 へ 戻 っ て い る . ここで

5%

圧 延 試 料 に み ら れ る

2 θ

の 低 角 度 側 へ の シ フ ト は ， 圧 廷 に よ り Fe原 子 聞 の 距 離 が 平 均 と し て 増 加 し た こ と を 示 し て い る . このことは，

図

6 ‑9

に 示 し た ヤ ン グ 率 や メ ス バ ウ ア ー ス ペ ク ト ル の 吸 収 ピ ー ク 面積(無反跳分率)が，

5%

程 度 の 圧 延 で 最 小 値 を 示 す こ と と 良 く 対 応 し て お り ， 圧 廷 に よ るFe原 子 間 距 離 の 増 大 が ヤ ン グ 率 や 無 反 跳 分 率の減少の原因であることを示している.一方，

15%

圧 延 試 料 に お け る ピ ー ク 高 さ の 減 少 お よ び 半 価 幅 の 増 大 は ， 圧 延 率 の 増 加 に 伴 っ て歪みが導入され， Fe原 子 間 距 離 の 分 布 が 広 が っ た こ と を 表 し て い

Fhd 

11ム ﹁ ﹁υ

〉、

， 田h、

+‑

コ

C

hL OL

﹄ALO 

、‑

吟ー‑の Cω

やC

1 5 。 ₂₀

⁰ 

₂₅

⁰ 

2 θ (MoKα) 

30 。

図

6 ‑1  0 

冷 間 圧 延 に 伴 う

X

線 回 折 プ ロ フ ィ ル の 変 化 . 第 1ハ ロ ー の 部 分 を 示 す .

表

6 ‑1 

第

1

ハ ロ ー の ピ ー ク 高 さ ， 半 価 幅 お よ び 回 折 角 の 冷 問 圧 廷 に よ る 変 化 .

Peak  height  Half width  28  (ratio) 

( 市 川 ) ( 市 削 )

as‑quenched  2.95  20.36  5%  cold  rolled  0.95  2.94  20.20  15完cold rolled  0.77  3.05  20.34 

る.その結果， Fe原 子 間 距 離 が 平 均 と し て 減 少 し た こ と が 2θ の変 化からわかる. し た が っ て ヤ ン グ 率 や 無 反 跳 分 率 が

5%

圧 延 試 料 に 比 べ て 増 加 す る の は ， 圧 延 率 の 増 加 に 伴 う 歪 み の 増 加 に よ る も の で ある.

ワl

Fh υ 

6.1.  3 

相 関 関 数

ア モ ル フ ァ ス 合 金 の よ う に 原 子 配 列 に 周 期 性 を も た な い 物 質 の 構 造 を 調 べ る 際 ， 相 関 関 数 ( 干 渉 関 数 ま た は 構 造 因 子 と も 呼 ば れ る ) は 極 め て 有 用 な 情 報 を 与 え て く れ る . この相関関数は X線 回 折 実 験 に よ っ て 得 ら れ る 散 乱 強 度 の 測 定 結 果 か ら 求 め る こ と が で き る . そ の 手 順 の 概 略 は つ ぎ の と う り で あ る . ま ず

X

線 散 乱 強 度 の 測 定 デ ー タ に 対 し て ， 偏 光 因 子 ， 吸 収 因 子 な ど の 補 正 を 行 う . つ ぎ に 強 度 の 規 格 化 を 行 っ た 後 ， 非 干 渉 性 散 乱 に よ る 強 度 を 差 し 引 い て 干 渉 性 散 乱 強 度 の み を 得 る . 相 関 関 数 S(Q)は こ の 干 渉 性 散 乱 強 度 1(Q)  を 用 い て 次 の よ う に 表 さ れ る (^1 48 ) 

S(Q)=[I(Q)

一

(</2 > ̲</>2)J/</>2  Q=4

7r

sinOI

え

</2>=Eci/j2

， 

</>2=E(Cj/i)2 

ここで

20

は散乱角， えは入射

X

線 の 波 長 ま た

Cj

お よ び

/j

は そ れ ぞれ i種 原 子 の 濃 度 お よ び 原 子 散 乱 因 子 で あ る . 本 研 究 で は 入 射X

( 6.  3) 

線としてグラファイトモノクロメータにより単色化した!loKα 線を 用 い た . ま た 強 度 の 規 格 化 はKrogh‑!loe‑Normanの 方 法(147) (148)を 用 い て 行 っ た. 図

6 ‑1  1

はこのようにして求めた圧延前， 5%圧 延 お よ び15%圧 延 の 各 試 料 に 対 す る 相 関 関 数 S(Q)で あ る . 圧 延 前 の試料の S(Q)は ア モ ル フ ァ ス 合 金 の 特 徴 を 良 く 表 し て い る . す な わ ち 第

1

ピークは鋭く，第

2

ピークは高底

2

つ サ ブ ピ ー ク に 分 裂 し て い る . ま たQの 増 加 と と も に S(Q)は 1に収束する. S(Q)の冷

4 

3 

2 

2 

( O ) ω

 

2 

a s   q u e n c h e d  

5  %  c o l d  r o l l e d  

15 

%  c o l d   r o l l e d  

0  o  20  40  60  80  100  120  140  160 

Q /  nm‑

^I 

図 6‑1 1  X線 回 折 に よ り 求 め た 相 関 関 数 S(Q)の 冷 間 圧 延 に よ る 変 化.

nu u 

﹁同

υ41i 

間 圧 廷 に よ る 変 化 を み て み る と ， 圧 延 率 の 増 加 に 伴 っ て 第

1

ピーク の 高 さ は 減 少 し 第 2ピ ー ク の 分 裂 は 次 第 に 不 明 瞭 に な っ て い る . 特 に ， 分 裂 し た 2つ の サ ブ ピ ー ク の う ち 小 さ い 方 の サ ブ ピ ー ク が 潰 れていくのがわかる. こ れ は 結 晶 化 に 伴 う 変 化 と 全 く 異 な っ て い る . す な わ ち ， 結 晶 化 の 際 に 結 晶 性 の 回 折 ピ ー ク と し て 成 長 す る の は こ の 小 さ い サ ブ ピ ー ク で あ り 大 き い サ ブ ピ ー ク は 消 滅 す る . 冷 間 圧 廷 に よ る 相 関 関 数

S(Q)

の こ の よ う な 変 化 はPdaoSi20 (149) (150)ゃ Pd77Si17CUe (151)ア モ ル フ ァ ス 合 金 で も 観 察 さ れ て い る . これは圧 延 に よ っ て ア モ ル フ ァ ス 構 造 が ト ポ ロ ジ カ ル に は ， よ り 乱 雑 化 す る

ことを示している.

6.  2  焼 鈍 に よ る 磁 気 特 性 の 改 善

6 .   1

節 に お け る 議 論 に よ っ て 冷 間 圧 廷 が ア モ ル フ ァ ス 合 金 の 物 性 お よ び 構 造 に お よ ぼ す 影 響 が 明 ら か に な っ た . しかしながら，

図

6 ‑1

に 示 し た よ う に 圧 延 に よ り 軟 磁 性 材 料 と し て の 優 れ た 特 性

が著しく損なわれるという問題が残されている.そこで， この節で

は 冷 間 圧 延 後 の

B ‑ H

曲 線 の 形 状 お よ び 保 磁 力 の 焼 鈍 に よ る 変 化 挙 動 に つ い て 調 べ ， 圧 廷 を し て い な い 液 体 急 冷 し た ま ま の 場 合 ( 以 下 急 冷 試 料 と 呼 ぶ ) と 比 較 し な が ら 圧 廷 に よ っ て 劣 化 し た 磁 気 特 性 の 改 善の方策を検討する.

図

6 ‑ 1  2

は急、冷試料について，室温における保磁力Hcの 焼 鈍 温 度 お よ び 焼 鈍 時 間 依 存 性 を 示 し た も の で あ る . 縦 軸 は 焼 鈍 前 の 保 磁 力 の 値Hc (as)に 対 す る 比 で 表 し て い る . 保 磁 力 は い ず れ の 焼 鈍 時 間 で も 温 度 の 増 加 と と も に 減 少 し て 温 度T₁で極小値を示す.

そ の 後 急 激 な 増 加 を 示 し た 後 ， 温 度 T2を 境 に 再 び 急 激 に 減 少 し 最 小値をとる. ここで室温から T1に か け て の ゆ る や か な 減 少 は ， 液 体 か ら の 超 急 冷 の 過 程 で 導 入 さ れ た 歪 み の 解 放 に よ る も の で あ る .

方^， T1から T2に か け て の 急 激 な 増 加 は 磁 壁 の 固 着 化 に よ る も の で あ り ， つ ぎ の よ う に 考 え る こ と が で き る . 焼 鈍 温 度 が 十 分 に 高 く な っ た た め に 焼 鈍 中 に 原 子 の 移 動 が 比 較 的 容 易 に な り ， 磁 区 内 で は 自 発 磁 化 を 駆 動 力 と し て 拡 散 型 の 原 子 対 異 方 配 列 に よ り 一軸 磁 気 異 方 性 が 生 じ る . 磁 壁 内 で は 磁 気 モ ー メ ン ト の 回 転 分 布 を 安 定 化 す る よ う に 原 子 対 の 再 配 列 が 起 こ り ， そ の 結 果 ， 磁 壁 の ポ テ ン シ ャ ル エ

41i 

nhU 

1i  

に2

ドキュメント内 九州大学学術情報リポジトリ (ページ 157-168)