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↑e r n a l F i e l d
JH /MA ' m ‑
r図
5 ‑1 1
内 部 磁 場 の 分 布P(H)のS i
濃度による変化.ハ 叫
dつL
41i
以 上 の こ と か ら ， 前 節 で 述 べ た 構 造 モ デ ル はFe‑B‑Si(B<
2 0 a
t思) 系 ア モ ル フ ァ ス 合 金 に 対 し て 妥 当 で あ る こ と が わ か っ た .5 . 3
物 性 の 変 化 挙 動 と ア モ ル フ ァ ス 構 造 と の 関 連前節で検証したように"
5 . 1 . 2
節 で 述 べ たF e ‑ B ‑ S i(B< 2 0 a
t児) 系 ア モ ル フ ァ ス 合 金 に 対 す る 構 造 モ デ ル は 妥 当 な も の で あ る こ と が わかった.そこで， こ の 構 造 モ デ ル の 観 点 か ら 第 3章 お よ び 第 4章 で 明 ら か に し た 構 造 緩 和 に 伴 う 物 性 ， 特 に 電 気 抵 抗 の 変 化 挙 動 の 合 金 組 成 に よ る 違 い に つ い て 考 察 す る .3 . 1
節 で 示 し た よ う に 作 製 し た ま ま の ア モ ル フ ァ ス 合 金 を 結 晶 化 温 度 以 下 の 比 較 的 低 い 温 度 で 等 温 焼 鈍 し た 場 合 ， 電 気 抵 抗 の 不 可 逆 的 な 減 少 が 観 測 さ れ た . こ れ は 液 体 状 態 か ら の 超 急 冷 中 に 過 剰 に 凍 結 さ れ た 自 由 体 積 の 消 滅 を 伴 う 原 子 の ト ポ ロ ジ カ ル な 短 範 囲 規 則 化によるものである. こ の 電 気 抵 抗 の 変 化 か ら 見 積 も っ た 自 由 体 積 の 消 滅 に 対 す る 活 性 化 エ ネ ル ギ ー に は ， 次 に 示 す よ う に 合 金 組 成 に よる違いがみられた.F e
円B 1 0S i1 5
二今2 2 2 k J / m o l ( 2 . 3 e V ) F e 7 8 & S i1 5
二今1 5 4 k J / m o l ( 1 . 6 e V ) F e 7
9B 1 0 S i 1 1
ニコ1 5 4 k J / m o l ( 1 . 6 e V )
また，
F e 7 5 B1 0S i 1 5
および: F e 78B 7 S i1 5
アモルファス合金においては，図
3 ‑8
と図3 ‑9
に 示 し た よ う に 電 気 抵 抗 の 不 可 逆 的 な 減 少 と 対応 さ せ て 測 定 し た 平 均 の ア イ ソ マ ー シ フ ト
<δ>
と 内 部 磁 場<H>
の 焼 鈍 時 間 依 存 性 に も 著 し い 違 い が 観 測 さ れ た .
<δ>
と<H>
はF e
原 子 の ま わ り の 局 所 的 な 原 子 配 列 の 変 化 に き わ め て 敏 感 な 物 性 で ある. したがって， こ の よ う な 違 い は 電 気 抵 抗 の 急 激 な 減 少 と 対 応1i
qぺυ
42i
して起こるFe原子のまわりの局所的な原子の再配列挙動が， これら 両 合 金 問 で 著 し く 異 な っ て い る こ と を 意 味 し て い る . このような 原 子 の 局 所 的 な 再 配 列 挙 動 の 違 い が 過 剰 な 自 由 体 積 の 消 滅 に 対 す る 活性化エネルギーの差として反映されたものと解釈される.さらに，
こ の よ う な 違 い が 生 じ る 原 因 と し て 構 造 的 な 違 い が 考 え ら れ る . 図
5 ‑ 1 2
は5.1.2
節 で 述 べ たFe‑B‑Si (B< 2 0 a
t先)系アモルファ ス 合 金 に 対 す る 構 造 モ デ ル に お い て ， ア モ ル フ ァ ス 構 造 に 変 化 が 起こる臨界濃度 y• と実験に用いた試料の組成との関係を示したもの
である y• は式( 5. 2 )により
α=0 . 2 5
と し て 求 め た . 自 由 体 積 の 消 滅 に 対 し て 相 対 的 に 小 さ な 活 性 化 エ ネ ル ギ ー を 示 し た ア モ ル フ ァ ス合金(Fe7 8 B7 S i 1 5とFe，/ 9 B 1 0 S i 1 1 )はいずれも臨界濃度の内側にあ る. こ れ に 対 し て 大 き な 活 性 化 エ ネ ル ギ ー を 示 し た ア モ ル フ ァ ス 合 金(Fe75B10Si15)は 臨 界 濃 度 の 外 側 に あ り ， 明 ら か に 両 者 は 構 造 的 に異なる. このことはFe7 8 B.，
S i 1 5とFe75B10Si15ア モ ル フ ァ ス 合 金 において<d>
や<H>
の 焼 鈍 に よ る 変 化 挙 動 に 著 し い 違 い が み ら れ た こ と と も 対 応 す る . こ の よ う な 構 造 的 な 違 い が ， 焼 鈍 に よ っ て 引き起こされる局所的な原子の再配列挙動の著しい違いをもたらし，さ ら に こ れ が 過 剰 な 自 由 体 積 の 消 滅 に 対 す る 活 性 化 エ ネ ル ギ ー の 差 として反映されたものと理解される.
つ ぎ に ， 予 備 焼 鈍 を 施 し た 試 料 に 観 測 さ れ る 焼 鈍 温 度 の 変 化 に 対 す る 電 気 抵 抗 の 可 逆 的 変 化 と ア モ ル フ ァ ス 構 造 の 関 連 に つ い て 考 え
る.
4 . 1
節 で 述 べ た よ う にFe‑B‑Si系アモルファス合金において，20
F D
‑ ¥
Fe75 8 ， 0 5 ; ， 5
15
~
。
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(f)
ノ
Fe79 8 ' 0 5 i "
只 ﹀
︒
10 1 5
B / a t %
20 25
図
5 ‑1 2
実験に用いた試料の組成とS i
の臨界濃度f
の関係.円︿υ
qt U
44i
こ の よ う な 電 気 抵 抗 の 可 逆 的 変 化 が 起 こ る と い う 事 実 は 本 研 究 に よ っ て 初 め て 明 確 に さ れ た も の で あ る . 構 造 に 敏 感 な 物 性 が 可 逆 的 変 化 を 示 す と い う こ と は ア モ ル フ ァ ス 構 造 が 安 定 で あ る こ と を 意 味
する.アモルフ ァス構造にこのような安定な状態が存在することは，
本 ア モ ル フ ァ ス 合 金 を ト ラ ン ス 用 鉄 心 材 料 と し て 実 用 化 す る 上 で き わめて重要なことである.
4.1. 3
節 で 明 ら か に し た よ う に ， 電 気 抵 抗 の 可 逆 的 変 化 過 程 の 活性化エネルギーは，F e
およびS i
原子の予備焼鈍(緩和)したアモル ファス合金中における拡散の活性化エネルギーにほぼ等しい.また，F e ‑ B 2
元 系 ア モ ル フ ァ ス 合 金 に お い て は 電 気 抵 抗 の 可 逆 的 変 化 は 観 測 さ れ な い こ と が 報 告 さ れ て い る (133) (134) これらの実験結果は，電 気 抵 抗 の 可 逆 的 変 化 に
F e
お よ びS i
原 子 が 大 き く 関 与 し て い る こ と を 示 し て い る . 特 にS i
原 子 の 存 在 が 重 要 で あ る こ と は 次 の よ う な 実 験 結 果 に よ っ て も 示 さ れ る . 図5 ‑ 1 3
はS i
濃 度 の 低 いF e a
2B
1 3S i 5
ア モ ル フ ァ ス 合 金 に つ い て 電 気 抵 抗 の 可 逆 的 変 化 を 調 べ た 結 果 で あ る.
613K
で4 8 k s
予 備 焼 鈍 し た 試 料 を573K
で 電 気 抵 抗 が 擬 平 衡 値 に 達 す る ま で 焼 鈍 し た 後 ， 焼 鈍 温 度 を6 1 3 K
に 戻 し た 場 合 ， 抵 抗 は 焼 鈍前の613K
で の 値(0
印)には戻らないことがわかる.さらに563K
で 焼 鈍 を 行 い ， 再 び 焼 鈍 温 度 を
613K
に戻した場合も同様である.このように
S i
濃 度 が 低 く な る と 電 気 抵 抗 は 焼 鈍 温 度 の 変 化 に 対 し て 可逆的変化を示さなくなる.そこで，
5 . 1 . 2
節で述べたF e ‑ B ‑ S i(B< 2 0 a t
児)系アモルファス0.9900 Fe82 B ， 3 S i 5
Pre ‑annealed 613K ‑ 48ks{o)κ
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